本发明涉及一种以废弃超细砂为主要原料的轻质砂性混凝土及其制备方法，属于废弃物利用和新材料技术领域。
背景技术：
根据《建筑用砂》(gb/t14684-2001)，混凝土用砂分为粗砂、中砂和细砂，其中细砂细度模数大于1.6，细度模数0.7～1.5之间为特细砂。而对于细度模数小于0.7的砂则称为超细砂(或者称为粉砂)，其比表面积、空隙率和吸水量大，含泥量一般<10％。废弃超细砂主要来源于：①各种整治工程，如岸坡削坡或疏浚工程产生的废弃超细砂；②沙漠地区超细砂，如陕北地区，中、粗砂资源匮乏，超细砂主要来源于沙漠超细砂，其产量大、分布较广且开采方便。③黄河等河道整治产生的疏浚砂。另一方面，随着国民经济和社会经济的迅猛发展，人们对生态、环境保护的要求越来越高。传统的开山采石方式，因爆破采石造成山体破坏、植被锐减，导致严重的水体、空气污染和生态环境破坏而逐渐受到限制，天然砂石材料面临严重短缺和枯竭。
砂性混凝土是一种新型混凝土，其和普通混凝土主要组成一样，由水泥、粗骨料、细骨料、水和外加剂组成，可以替代普通混凝土使用，其中砂替代普通混凝土中粗骨料，填料替代普通混凝土中的细骨料，水泥为胶凝材料，同时必须掺入高效减水剂降低用水量。砂性混凝土以砂为主要原料，不使用石子等粗骨料，可以大量利用废弃砂，同时有效使用粉煤灰等细颗粒废渣。由于颗粒紧密级配和水泥水化的物理和化学双重作用，砂性混凝土较之普通混凝土具有更优越的性能。此外，与普通混凝土相比，该砂性混凝土不使用石子，具有更高比例的砂用量，与普通砂浆相比，它有更低的水泥用量和更高的强度。现有技术中，亟待解决有效利用废弃超细纱制备混凝土替代普通混凝土问题。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提供一种能够以废弃超细砂为主要原料制备轻质砂性混凝土及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种以废弃超细砂为主要原料的轻质砂性混凝土，由水泥、超细砂、浮岩粉、矿物添加剂(石灰石粉、天然火山灰和熟石灰)、高效减水剂、稻草纤维和水制备而成。该砂性混凝土的密度为1600～1900kg/m3。
所述超细砂的细度模数在0.1～0.7之间，最大粒径小于5mm；密度为1.3～1.9g/cm3；颗粒粒径全部小于0.3mm，含泥量＜10％。
所述矿物添加剂包括石灰石粉、天然火山灰和熟石灰，三者混合比例均为1/3，三者的比表面积为400±50，600±50和400±50m2/kg。所述天然火山灰可以为火山灰、玄武岩火山灰、凝灰岩、沸石粉，其主要化学成份为sio2、al2o3、fe2o3、tio2、cao、mgo、na2o、k2o、so3。所述浮岩粉主要成份为sio2、al2o3、fe2o3、cao、mgo、na2o、k2o、so3。比重为2.0～2.3kg/m3，最大粒径小于80μm。
所述稻草纤维化学组成主要为纤维素、半纤维素和木质素；长度为10～40mm，优选为40mm，密度为500～600kg/m3，水吸收率为3.0％，直径为1～5mm。水泥为p·o32.5普通硅酸盐水泥，高效减水剂为聚羧酸高效减水剂。
一种以废弃超细砂为主要原料的轻质砂混凝土的制备方法，包括以下步骤：
s01，按照原料配比称取超细砂、水泥、矿物添加剂、浮岩粉和稻草纤维加入到搅拌机内干拌2～3分钟至混合均匀；
s02，以后掺法加入聚羧酸高效减水剂和水，湿拌2～3min至拌合均匀；
s03，将拌合均匀的物料分层分次加入试模，首先加入试模1/2的物料在振动台上振动30s，然后边加入物料边振动，振动成型时间控制在2分钟左右；
s04，成型后在试模表面覆盖薄膜，24h后脱模，脱模后试件在标准条件下养护至规定龄期，得到砂性混凝土。
本发明的有益效果：本发明提供一种以废弃超细砂为主要原料的轻质细粒混凝土及其制备方法。在该砂性混凝土中，废弃超细砂替代普通混凝土中粗骨料，浮岩粉作为填料替代普通混凝土中的细骨料，水泥为胶凝材料，同时掺入高效减水剂降低用水量。通过浮岩细颗粒的填塞作用改善颗粒级配，优化整体组分的级配，从而提高内部结构的密实度；掺加少量包括石灰石微粉、天然火山灰材料和熟石灰的矿物添加剂能有效利用石灰石等废料、发挥火山灰和填充作用，可以减少水泥用量、改善混凝土性能，获得更高的强度和抗渗等耐久性；其中浮岩粉和稻草纤维均为为轻质材料，掺加到细粒混凝土中可以极大的降低其比重并提高其隔热性。
本发明以废弃超细砂为主要原料，制备轻质砂性混凝土，将其作为新型墙体材料应用于建筑行业等领域。可以大量利用废弃超细砂，不使用石子等粗骨料，有效使用浮岩、稻草等当地轻质材料，减少土地占用；另一方面可以减少水泥用量，降低工程造价，具有广阔的应用前景和良好的生态效益。
具体实施方式
下面对本发明作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
具体实施例1
本发明公开一种以废弃超细砂为主要原料的砂混凝土，包括水泥、超细砂、浮岩粉、矿物添加剂、高效减水剂、稻草纤维和水。其中，超细砂替代普通混凝土中粗骨料，浮岩粉作为填料替代普通混凝土中的细骨料。砂性混凝土的密度为1600～1900kg/m3，本实施例中砂性混凝土按1750kg/m3，其中各原料比例为：超细砂950～1250kg/m3；水泥225～360kg/m3；矿物添加剂25～40kg/m3；浮岩粉120～180kg/m3；稻草5.0～15.0kg/m3；高效减水剂3.5～6.0kg/m3；水120～210kg/m3。
其中，超细砂的细度模数在0.1～0.7之间，最大粒径小于5mm；密度为1.3～1.9g/cm3；颗粒粒径全部小于0.3mm，含泥量＜10％。
矿物添加剂包括石灰石粉、天然火山灰和熟石灰，三者混合比例均为1/3，三者的比表面积为400±50,600±50和400±50m2/kg。所述天然火山灰可以为火山灰、玄武岩火山灰、凝灰岩、沸石粉，其主要化学成份为sio2、al2o3、fe2o3、tio2、cao、mgo、na2o、k2o、so3。浮岩粉主要成份为sio2、al2o3、fe2o3、cao、mgo、na2o、k2o、so3。比重为2.0～2.3kg/m3，最大粒径小于80μm。
稻草纤维化学组成主要为纤维素、半纤维素和木质素；长度为10～40mm，优选为40mm，密度为500～600kg/m3，水吸收率为3.0％，直径为1～5mm。水泥为p·o32.5普通硅酸盐水泥，高效减水剂为聚羧酸高效减水剂。
本发明的一种以废弃超细砂为主要原料的砂混凝土的制备方法，包括以下步骤：
1)称取水泥225kg/m3和矿物添加剂25kg/m3干混2分钟，加入废弃超细砂1250kg/m3和浮岩粉120kg/m3干混2分钟，稻草纤维5.0kg/m3加入到搅拌机内干拌2min至混合均匀，然后以后掺法加入聚羧酸高效减水剂6.0kg/m3和水120kg/m3，湿拌2～3min至拌合均匀。
2)将拌合均匀的物料分层分次加入150×150×150mm尺寸成型试模，首先加入试模1/2的物料在振动台上振动30s，然后边加入物料边振动，振动成型时间控制在2分钟左右；
3)成型后在试模表面覆盖薄膜，24h后脱模，脱模后试件在标准条件下养护至规定龄期，得到以废弃超细砂为主要原料的轻质砂性混凝土①。
所述纤维包括稻草纤维，所述稻草纤维长度为40mm，密度为516kg/m3；所述高效减水剂为聚羧酸高效减水剂。
根据《混凝土强度检验评定标准》(gbt_50107-2010)进行试件①的抗压强度检测，超细砂砂混凝土①28天抗压强度为22.1mpa，2.3mpa，导热系数1.38w/mk，可以用作墙体材料应用。
具体实施例2
本发明公开一种以废弃超细砂为主要原料的砂混凝土，包括水泥、超细砂、浮岩粉、矿物添加剂、高效减水剂、稻草纤维和水。其中，超细砂替代普通混凝土中粗骨料，浮岩粉作为填料替代普通混凝土中的细骨料。砂混凝土的密度为1600～1900kg/m3，本实施例中砂混凝土按1750kg/m3，其中各原料比例为：超细砂950～1250kg/m3；水泥225～360kg/m3；矿物添加剂25～40kg/m3；浮岩粉120～180kg/m3；稻草5.0～15.0kg/m3；高效减水剂3.5～6.0kg/m3；水120～210kg/m3。
其中，超细砂的细度模数在0.1～0.7之间，最大粒径小于5mm；密度为1.3～1.9g/cm3；颗粒粒径全部小于0.3mm，含泥量＜10％。
矿物添加剂包括石灰石粉、天然火山灰和熟石灰，三者混合比例均为1/3，三者的比表面积为400±50,600±50和400±50m2/kg。所述天然火山灰可以为火山灰、玄武岩火山灰、凝灰岩、沸石粉，其主要化学成份为sio2、al2o3、fe2o3、tio2、cao、mgo、na2o、k2o、so3。浮岩粉主要成份为sio2、al2o3、fe2o3、cao、mgo、na2o、k2o、so3。比重为2.0～2.3kg/m3，最大粒径小于80μm。
稻草纤维化学组成主要为纤维素、半纤维素和木质素；长度为10～40mm，优选为40mm，密度为500～600kg/m3，水吸收率为3.0％，直径为1～5mm。水泥为p·o32.5普通硅酸盐水泥，高效减水剂为聚羧酸高效减水剂。
本发明的一种以废弃超细砂为主要原料的砂混凝土制备方法，具体包括以下步骤；
料配比和制备方法：
1)称取水泥270kg/m3和矿物添加剂30kg/m3干混2分钟，加入废弃超细砂1130kg/m3和浮岩粉150kg/m3干混2分钟，加入稻草纤维15.0kg/m3加入到搅拌机内干拌2min至混合均匀，然后以后掺法加入聚羧酸高效减水剂4.6kg/m3和水150kg/m3，湿拌2min至拌合均匀。
2)将拌合均匀的物料分层分次加入150×150×150mm尺寸成型试模，首先加入试模1/2的物料在振动台上振动30s，然后边加入物料边振动，振动成型时间控制在2分钟左右；
3)成型后在试模表面覆盖薄膜，24h后脱模，脱模后试件在标准条件下养护至规定龄期，得到以废弃超细砂为主要原料的轻质砂性混凝土②。
所述纤维包括稻草纤维，所述稻草纤维为40mm，密度为516kg/m3；所述高效减水剂为聚羧酸高效减水剂。
根据《混凝土强度检验评定标准》(gbt_50107-2010)进行试件②的抗压强度检测，废弃特细砂试件②28天抗压强度为24.1mpa，劈裂抗拉强度为2.5mpa，导热系数1.35w/mk。
具体实施例3
本发明公开一种以废弃超细砂为主要原料的砂混凝土，包括水泥、超细砂、浮岩粉、矿物添加剂、高效减水剂、稻草纤维和水。其中，超细砂替代普通混凝土中粗骨料，浮岩粉作为填料替代普通混凝土中的细骨料。砂混凝土的密度为1600～1900kg/m3，本实施例中砂混凝土按1750kg/m3，其中各原料比例为：超细砂950～1250kg/m3；水泥225～360kg/m3；矿物添加剂25～40kg/m3；浮岩粉120～180kg/m3；稻草5.0～15.0kg/m3；高效减水剂3.5～6.0kg/m3；水120～210kg/m3。
其中，超细砂的细度模数在0.1～0.7之间，最大粒径小于5mm；密度为1.3～1.9g/cm3；颗粒粒径全部小于0.3mm，含泥量＜10％。
矿物添加剂包括石灰石粉、天然火山灰和熟石灰，三者混合比例均为1/3，三者的比表面积为400±50,600±50和400±50m2/kg。所述天然火山灰可以为火山灰、玄武岩火山灰、凝灰岩、沸石粉，其主要化学成份为sio2、al2o3、fe2o3、tio2、cao、mgo、na2o、k2o、so3。浮岩粉主要成份为sio2、al2o3、fe2o3、cao、mgo、na2o、k2o、so3。比重为2.0～2.3kg/m3，最大粒径小于80μm。
稻草纤维化学组成主要为纤维素、半纤维素和木质素；长度为10～40mm，优选为40mm，密度为500～600kg/m3，水吸收率为3.0％，直径为1～5mm。水泥为p·o32.5普通硅酸盐水泥，高效减水剂为聚羧酸高效减水剂。
本发明的一种以废弃超细砂为主要原料的砂混凝土制备方法，具体包括以下步骤；
1)称取水泥315kg/m3和矿物添加剂35kg/m3干混2分钟，加入废弃超细砂1060kg/m3和浮岩粉150kg/m3混合2分钟，加入稻草纤维10.0kg/m3到搅拌机内干拌2min至混合均匀，然后以后掺法加入聚羧酸高效减水剂5.28kg/m3和水175kg/m3，湿拌2min至拌合均匀。
2)将拌合均匀的物料分层分次加入150×150×150mm尺寸成型试模，首先加入试模1/2的物料在振动台上振动30s，然后边加入物料边振动，振动成型时间控制在2分钟左右；
3)成型后在试模表面覆盖薄膜，24h后脱模，脱模后试件在标准条件下养护至规定龄期，得到以废弃超细砂为主要原料的轻质砂性混凝土③。
所述纤维包括稻草纤维，所述稻草纤维长度为40mm，密度为516kg/m3；所述高效减水剂为聚羧酸高效减水剂。
根据《混凝土强度检验评定标准》(gbt_50107-2010)进行试件③的抗压强度检测，废弃特细砂试件③28天抗压强度为25.0mpa，劈裂抗拉强度为2.6mpa，导热系数1.35w/mk。
具体实施例4
本发明公开一种以废弃超细砂为主要原料的砂混凝土，包括水泥、超细砂、浮岩粉、矿物添加剂、高效减水剂、稻草纤维和水。其中，超细砂替代普通混凝土中粗骨料，浮岩粉作为填料替代普通混凝土中的细骨料。砂混凝土的密度为1600～1900kg/m3，本实施例中砂混凝土按1750kg/m3，其中各原料比例为：超细砂950～1250kg/m3；水泥225～360kg/m3；矿物添加剂25～40kg/m3；浮岩粉120～180kg/m3；稻草5.0～15.0kg/m3；高效减水剂3.5～6.0kg/m3；水120～210kg/m3。
其中，超细砂的细度模数在0.1～0.7之间，最大粒径小于5mm；密度为1.3～1.9g/cm3；颗粒粒径全部小于0.3mm，含泥量＜10％。
矿物添加剂包括石灰石粉、天然火山灰和熟石灰，三者混合比例均为1/3，三者的比表面积为400±50,600±50和400±50m2/kg。所述天然火山灰可以为火山灰、玄武岩火山灰、凝灰岩、沸石粉，其主要化学成份为sio2、al2o3、fe2o3、tio2、cao、mgo、na2o、k2o、so3。浮岩粉主要成份为sio2、al2o3、fe2o3、cao、mgo、na2o、k2o、so3。比重为2.0～2.3kg/m3，最大粒径小于80μm。
稻草纤维化学组成主要为纤维素、半纤维素和木质素；长度为10～40mm，优选为40mm，密度为500～600kg/m3，水吸收率为3.0％，直径为1～5mm。水泥为p·o42.5普通硅酸盐水泥，高效减水剂为聚羧酸高效减水剂。
本发明的一种以废弃超细砂为主要原料的砂混凝土制备方法，具体包括以下步骤；
1)称取水泥360kg/m3，矿物添加剂40kg/m3，废弃超细砂950kg/m3，浮岩粉180kg/m3，稻草纤维15.0kg/m3加入到搅拌机内干拌2min至混合均匀，然后以同掺法加入聚羧酸高效减水剂3.5kg/m3和水210kg/m3，湿拌2min至拌合均匀。
2)将拌合均匀的物料分层分次加入150×150×150mm尺寸成型试模，首先加入试模1/2的物料在振动台上振动30s，然后边加入物料边振动，振动成型时间控制在2分钟左右；
3)成型后在试模表面覆盖薄膜，24h后脱模，脱模后试件在标准条件下养护至规定龄期，得到以废弃超细砂为主要原料的轻质砂性混凝土④。
所述纤维包括稻草纤维，所述稻草纤维长度为40mm，密度为516kg/m3；所述高效减水剂为聚羧酸高效减水剂。
根据《混凝土强度检验评定标准》(gbt_50107-2010)进行试件④的抗压强度检测，废弃特细砂试件④28天抗压强度为28.0mpa，劈裂抗拉强度为3.1mpa，导热系数1.32w/mk。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。