一种磷酸镁水泥再生骨料结构混凝土及其制备方法 [0002]围绕我国基础设施建设和城市化进程，一方面，混凝土市场需求逐年增加，造成严重的原材料资源短缺；另一方面，废弃混凝土除小部分被用作建筑物和道路的基础垫层外，大部分被运往郊区，采用堆放或填埋的方式进行处理。建筑垃圾对城市发展和人居环境造成了严重的危害。因此，废弃混凝土再生利用具有重大的工程价值与环保意义。 [0003]将废弃混凝土进行破碎、分解、清洗并分级处理后，将不同大小的颗粒按一定的比例、级配混合形成再生混凝土骨料，简称再生骨料。再生骨料主要由表面包裹着水泥砂浆的颗粒(大部分)，水泥砂浆颗粒(部分)及天然颗粒(少量)，与天然骨料相比，由于内在损伤和砂浆组分，再生骨料具有压碎值高、吸水率高、表观密度小、界面粘结力差等性质，导致再生混凝土的强度、收缩性能及耐久性能等较普通混凝土差，制约其在沿海、除冰盐等恶劣环境下混凝土结构中的应用。 [0004]再生混凝土材料及其在结构中应用主要集中在再生粗骨料方面，各国也相继出台了一些有关再生混凝土结构设计的实用性规范。北京市地方标准《再生混凝土结构设计规程》(DB11/T 803-2011)，综合考虑再生混凝土质量和再生粗骨料取代率过高对再生混凝土性能的影响，规定再生混凝土的再生粗骨料取代率宜为30%-50%，限制再生细骨料的使用，主要是由于再生细骨料作为结构混凝土的使用目前依然存在许多难以克服的技术问题。 [0005]因此，努力扩大再生骨料的应用范围，提高废弃混凝土的再生利用率，对于我国经济的长期可持续发展无疑具有重要的社会意义。 [0006]磷酸镁水泥(MPC)是由氧化镁、磷酸盐和外加剂等按照一定比例，在酸性条件下通过酸碱化学反应及物理作用生成的以磷酸盐为黏结相的无机胶凝材料，具备高早强、高体积稳定性、粘结性强、硬化体偏中性和良好的耐久性等硅酸盐类胶凝材料和陶瓷材料的特点。磷酸镁水泥中的磷酸盐能与废弃硬化水泥浆体中的硅酸盐晶体或未水化的熟料颗粒及矿物掺合料颗粒反应生成磷酸钙类胶凝性产物，因此在与硬化硅酸盐水泥浆体界面附近，除了物理粘结作用处，还存在很强的化学粘结作用，大大提高了界面粘结强度。


[0007]本发明的目的在于克服现有技术的不足，针对现有硅酸盐水泥再生混凝土强度低、收缩大、界面粘结性能差、耐久性差及再生骨料取代率低等问题，针对磷酸镁水泥基材料凝结快、水化热大量集中释放和后期强度倒缩等问题，提供一种磷酸镁水泥再生骨料结构混凝土，其具有早期强度高、收缩率小、高体积稳定性、粘结性强、硬化体偏中性、良好的抗火性能和耐久性等特点，适用于结构混凝土及高性能再生骨料混凝土，可用于硫酸盐侵蚀、海水侵蚀、高温环境和低温环境等恶劣条件下的土木建筑工程；该发明制备工艺简单、使用方便、节能环保。
[0008]为了解决所存在的问题，本发明采用以下技术方案:
一种磷酸镁水泥再生骨料结构混凝土，其特征在于主要由氧化镁、磷酸盐、复合缓凝剂、矿物掺合料、再生骨料、天然骨料和水按一定重量比例配制而成，其制备方法，包括以下步骤:
(1)各组分的重量百分比为:氧化镁12~30%、磷酸盐8~20%、复合缓凝剂2~10%、掺合料5~15%、再生细骨料5~20%、再生粗骨料5~30%、天然细骨料O~10%、天然粗骨料O~15%，水为余量；
进一步的，所述所述氧化镁为死烧氧化镁粉，其MgO的质量分数大于90%，比表面积
2.0 ~2.4m2/kg ；
进一步的，所述磷酸盐为磷酸二氢钾和磷酸二氢钠的一种或两种；
进一步的，所述复合缓凝剂为四硼酸钠、十二水合磷酸氢二钠和无机氯盐中的一种或两种以上，无机氯盐为氯化钠、氯化钾中的一种或两种；通过调节复合缓凝剂中的四硼酸钠、十二水合磷酸氢二钠和氯化物的含量，控制磷酸镁水泥浆体的凝结时间在10分钟~6小时的范围内。
[0009]进一步的，所述细骨料为再生细骨料和天然砂中的一种或两种，再生细骨料取代天然细骨料20%-100% ；
进一步的，所述粗骨料为再生粗骨料和天然碎石或卵石中的一种或两种，再生粗骨料取代天然粗骨料20%-100% ；
进一步的，所述掺合料为粉煤灰、石灰石粉、矿渣粉、偏高岭土、硅灰中的一种或两种以上；
(2)按上述比例将氧化镁、磷酸盐、复合缓凝剂、掺合料均匀混合，得到磷酸盐水泥基材；
(3)将搅拌机内表面润湿，加入再生粗、细骨料和一部分水，搅拌2-3分钟；
(4)再生骨料吸水后，将磷酸盐水泥基材、天然骨料和其余部分水加入搅拌均匀，硬化后形成磷酸盐再生骨料结构混凝土。
[0010]本发明对比现有技术有如下的有益效果:本发明所用的基材为磷酸盐水泥，该水泥具有早期硬化快，强度高、收缩小、体积稳定、抗腐蚀性能好等特点。磷酸盐能与废弃硬化水泥浆体中的硅酸盐晶体或未水化的熟料颗粒及矿物掺合料颗粒反应生成磷酸钙类胶凝性产物，存在物理粘结作用和化学粘结作用，从而大幅度增强界面粘结性能，达到明显提高混凝土力学性能和耐久性性能的效果。本发明采用再生骨料取代天然骨料，且取代率高，降低混凝土材料的工程造价、节约成本、达到利废环保的目的。
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图1是磷酸镁水泥再生骨料混凝土制备工艺流程。
[0012]图2是磷酸钾镁水泥硬化体(60 d)的SEM图。
[0013]图3是磷酸钾镁水泥硬化体与普通硅酸盐水泥硬化体界面(60 d)的SEM图。


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下面结合附图和对本发明作进一步描述:图1是磷酸镁水泥再生骨料混凝土制备工艺流程。
[0014]图1是磷酸镁水泥再生骨料混凝土制备工艺流程。
[0015]一种磷酸镁水泥再生骨料结构混凝土，其特征在于主要由氧化镁、磷酸盐、复合缓凝剂、矿物掺合料、再生骨料、天然骨料和水按一定重量比例配制而成。
[0016]实施例1
本实施例磷酸镁水泥再生骨料结构混凝土各组分的重量百分比为:氧化镁18.6%、磷酸二氢钾5.4%、磷酸二氢钠2.5%、复合缓凝剂2.4%、掺合料粉煤灰2.8%、石灰石粉2.8%、再生细骨料13.3%、砂13.3、再生粗骨料15.1%、碎石15.1%、水7.9% ;其中，复合缓凝剂质量比为四硼酸钠:十二水合磷酸氢二钠:无机氯盐=2:6:3；
按上述比例将氧化镁、磷酸盐、复合缓凝剂、掺合料均匀混合，得到磷酸盐水泥基材；将搅拌机内表面润湿，加入再生粗、细骨料和一部分水，搅拌2-3分钟；再生骨料吸水后，将磷酸盐水泥基材、天然骨料和其余部分水加入搅拌均匀，硬化后形成磷酸盐再生骨料结构混凝土。
[0017]实施例2
本实施例磷酸镁水泥再生骨料结构混凝土各组分的重量百分比为:氧化镁18.5%、磷酸二氢钾7.9%、复合缓凝剂2.4%、掺合料粉煤灰2.7%、石灰石粉2.7%、再生细骨料21.3%、砂
5.3、再生粗骨料24.2%、碎石6.1%、水8.9% ;其中，复合缓凝剂质量比为四硼酸钠:十二水合磷酸氢二钠:无机氯盐=2:6:3 ；
按上述比例将氧化镁、磷酸盐、复合缓凝剂、掺合料均匀混合，得到磷酸盐水泥基材；将搅拌机内表面润湿，加入再生粗、细骨料和一部分水，搅拌2-3分钟；再生骨料吸水后，将磷酸盐水泥基材、天然骨料和其余部分水加入搅拌均匀，硬化后形成磷酸盐再生骨料结构混凝土。
[0018]实施例3
本实施例磷酸镁水泥再生骨料结构混凝土各组分的重量百分比为:氧化镁18.5%、磷酸二氢钾7.9%、复合缓凝剂2.4%、掺合料粉煤灰2.7%、石灰石粉2.7%、再生细骨料26.6%、再生粗骨料30.2%、水8.9% ;其中，复合缓凝剂质量比为四硼酸钠:十二水合磷酸氢二钠:无机氯盐=2:6:3 ；
按上述比例将氧化镁、磷酸盐、复合缓凝剂、掺合料均匀混合，得到磷酸盐水泥基材；将搅拌机内表面润湿，加入再生粗、细骨料和一部分水，搅拌2-3分钟；再生骨料吸水后，将磷酸盐水泥基材、天然骨料和其余部分水加入搅拌均匀，硬化后形成磷酸盐再生骨料结构混凝土。
[0019]实施例4
本实施例磷酸镁水泥再生骨料结构混凝土各组分的重量百分比为:氧化镁21.7%、磷酸二氢钾9.2%、复合缓凝剂2.8%、掺合料粉煤灰2.8%、硅粉3.2%、再生细骨料10.1%、砂10.1%、再生粗骨料24.6%、碎石6.1%、水8.9% ;其中，复合缓凝剂质量比为四硼酸钠:十二水合磷酸氢二钠:无机氯盐=2:6:3 ；
按上述比例将氧化镁、磷酸盐、复合缓凝剂、掺合料均匀混合，得到磷酸盐水泥基材；将搅拌机内表面润湿，加入再生粗、细骨料和一部分水，搅拌2-3分钟；再生骨料吸水后，将磷酸盐水泥基材、天然骨料和其余部分水加入搅拌均匀，硬化后形成磷酸盐再生骨料结构混凝土。
[0020]实施例5
本实施例磷酸镁水泥再生骨料结构混凝土各组分的重量百分比为:氧化镁21.7%、磷酸二氢钾9.2%、复合缓凝剂2.8%、掺合料粉煤灰3.2%、硅粉3.2%、再生细骨料16.2%、砂
4.1%、再生粗骨料15.4%、碎石15.4%、水8.9% ;其中，复合缓凝剂质量比为四硼酸钠:十二水合磷酸氢二钠:无机氯盐=2:6:3 ；
按上述比例将氧化镁、磷酸盐、复合缓凝剂、掺合料均匀混合，得到磷酸盐水泥基材；将搅拌机内表面润湿，加入再生粗、细骨料和一部分水，搅拌2-3分钟；再生骨料吸水后，将磷酸盐水泥基材、天然骨料和其余部分水加入搅拌均匀，硬化后形成磷酸盐再生骨料结构混凝土。
[0021]实施例6
本实施例磷酸镁水泥再生骨料结构混凝土各组分的重量百分比为:氧化镁21.7%、磷酸二氢钾9.2%、复合缓凝剂2.8%、掺合料粉煤灰3.2%、硅粉3.2%、再生细骨料20.2%、再生粗骨料30.8%、水8.9% ;其中， 复合缓凝剂质量比为四硼酸钠:十二水合磷酸氢二钠:无机氯盐—2:6:3 ；
按上述比例将氧化镁、磷酸盐、复合缓凝剂、掺合料均匀混合，得到磷酸盐水泥基材；将搅拌机内表面润湿，加入再生粗、细骨料和一部分水，搅拌2-3分钟；再生骨料吸水后，将磷酸盐水泥基材、天然骨料和其余部分水加入搅拌均匀，硬化后形成磷酸盐再生骨料结构混凝土。
[0022]基于以上方法步骤，制备了 6组磷酸镁水泥再生骨料结构混凝土，测试其终凝时间；在自然空气中养护，测试其ld、3d、28d的抗压强度和3d、60d收缩应变，如表1所示。
[0023]表1磷酸镁水泥再生骨料混凝土的性能