CN101139193A - 再生混凝土复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

再生混凝土复合材料，由建筑废渣制备的再生粗骨料37－53％，用建筑废渣制备的再生细骨料14－30％，工业废砂6－14％，普通水泥14－18％，水6－8％，外加剂，废轮胎胶粉制成。再生混凝土复合材料的制备方法，(1)废轮胎粉碎，用偶联剂溶液浸泡，晾干；(2)建筑废渣破碎、筛分，得再生粗、细骨料；(3)在骨料和废砂中加入外加剂搅拌混合均匀；(4)按配比将再生骨料、废砂、水泥、水、胶粉，搅拌混合均匀为再生混凝土复合材料。本发明可解决建筑废渣处理困难及造成的生态环境恶化等问题；用建筑废渣二次使用替代天然骨料，可以减少建筑业对天然骨料的消耗，解决天然骨料日益匮乏，砂石开采对生态环境的破坏等问题，保护了人类的生存环境，保证了人类社会的可持续发展，符合可持续发展的要求。

Description

再生混凝土复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种建筑材料及其制备方法，具体的是一种再生混凝土复合材料及其制备方法。

背景技术

随着城市建设的发展，产生了大量的建筑废渣，其中主要是废弃混凝土、废砖瓦、废砂浆、废石料、瓷砖等，这些建筑废渣处理困难，以致造成的生态环境的破坏和污染，目前处理建筑废渣的方法主要是填埋，或作为建筑骨料。砂型铸造占铸造生产的80-90％，我国铸件产量在1000万吨以上，循环用砂量高达10000万吨，循环废砂的10-20％要不断废弃，废弃的废砂有1000万吨。废轮胎作为汽车垃圾很难分解，也很难回收处理，目前主要是采用翻新的方式回收利用，没有翻新价值的部分一些是采用焚烧处理，也有的用于制成胶粉。随着大量的开采，天然骨料已经日益匮乏，大量开采砂石对生态环境已造成严重的破坏。人们开始了对建筑废渣的回收利用，中国专利文献报导的《再生混凝土集料二灰碎石》(200510038160)，它由混凝土再生集料、消石灰、粉煤灰及专用外加剂组成，其中：混凝土再生集料、石灰、粉煤灰的质量含量分别为75-85％、3-10％和12-20％，专用外加剂的含量为石灰和粉煤灰质量之和的0-2％，所述专用外加剂由含量均为40-60％的Na₂so₄和Na₂co₃配制而成。《无砂大孔隙再生混凝土混合料及其制备方法》(200410016582)，是以废弃混凝土破碎而成的再生集料为主要原料，加入水泥和水搅拌而成。该混合料具有孔隙率大、强度较高、透水性强、抗变形能力好等特点，是一种比较理想的绿化和景观用护坡和路面施工材料，可广泛应用于河道岸坡、城市绿化以及现代农业温室和苗圃地坪等的建设。《无机再生混凝土混合料及其制备方法》(专利号03142200)，以粉煤灰、再生混凝土集料为主要成分，辅之以活性成分并加水搅拌而成，具体配方为：水泥：0-5％  消石灰：3-20％  粉煤灰：10-30％再生混凝土集料60-85％以上材料按其质量的百分比计算，其总和为100％；水：5-50％水的含量按水泥、石灰、粉煤灰和再生混凝土集料总干重的百分比计算。该混合料具有强度高，水硬性好，抗变形能力强的特点，是一种比较理想的公路基层施工材料，可广泛应用于软土路基地区的道路建设。

发明内容

本发明的目的是提出一种再生混凝土复合材料及其制备方法的技术方案，在本技术方案中同时使用建筑废渣、工业废砂、废橡胶为主要原料，再加入水泥及其它添加剂，成为再生混凝土复合材料，该复合材料可替代普通混凝土材料，该材料的抗冲击韧性比普通混凝土高，同时也有较好的隔音功能，

本发明的技术方案为，再生混凝土复合材料，其特征在于，由下列原料制成，各组份质量百分比为用建筑废渣制备的再生粗骨料37-53％，用建筑废渣制备的再生细骨料14-30％，工业废砂6-14％，普通水泥14-18％，水6-8％，以上各原料质量之和为百分之百，外加剂占再生粗骨料、细骨料和工业废砂总质量1-3％，废轮胎胶粉占水泥质量5-10％。

本发明所述的建筑废渣废为废弃混凝土、废砖瓦、废砂浆、废石料、瓷砖；再生粗骨料粒径5-50毫米，再生细骨料粒径小于5毫米；废轮胎胶粉经偶联剂活化处理，取30-100目筛下物；工业废砂经破碎、筛分预处理，取100目筛下物；外加剂为水玻璃或MY型减水剂、FDN高效减水剂、SN-2高效减水剂。

再生混凝土复合材料的制备方法，其特征在于：

(1)废轮胎粉碎，过30-100目筛取筛下物，用浓度为0.1％硅烷偶联剂或钛脂偶联剂溶液浸泡24小时，晾干后，得到处理后的废轮胎胶粉；

(2)建筑废渣先破碎、筛分预处理，去除废钢铁、木料、纸；再破碎、分选，去除杂物，得到混合再生骨料；筛分得到粒径小于5毫米的再生细骨料和粒径5-50毫米再生粗骨料；

(3)在再生粗骨料、再生细骨料和工业废砂中加入1-3％的外加剂搅拌混合均匀；

(4)按配比将再生粗骨料、再生细骨料、工业废砂、水泥、水、胶粉，搅拌混合均匀为再生混凝土复合材料；

(5)放入模具中成型，再进行养护20～28天，得到再生混凝土复合材料制成的砌块或铺设道路与民用建筑的材料。

本发明的原料包括四类：第一类为用城市建筑废渣制成的再生粗骨料和再生细骨料，可部分取代天然碎石和天然砂子，这类材料是在混凝土中起骨架作用的增强材料；第二类工业废砂取代部分天然砂子，也是在混凝土中起骨架作用的增强材料；第三类为用废橡胶轮胎制成的胶粉，是增韧材料，主要作用是降低水泥混凝土的脆性，提高其韧性和弹塑性，同时提高其防滑性；这三类材料占总质量的75％，且都是废物利用；第四类是水泥和水，水泥属于硬性胶凝材料，在再生混凝土中主要起胶结作用，水用于拌制混凝土；第五类是用于活化废胶粉的偶联剂-硅烷和增强再生骨料的外加剂-水玻璃。由于本发明所述的材料中占总质量75％以上的原料是废弃物，所以其表面上附有各种各样的有机或无机杂质，因而严重影响了各种材料之间的结合，进而影响了材料的性能。所以胶粉用专用偶联剂溶液浸泡，去除胶粉表面污渍，使其表面活化，晾干后，得到活化的胶粉，再生骨料要加专用外加剂强化，去除再生骨料表面的水泥砂浆等碱性层，且可修补骨料内部存在的微裂纹，得到强化的再生骨料，只有处理后的再生物料才能与天然物料很好地结合，生成新的再生混凝土复合材料。该复合材料可替代普通混凝土材料，应用于诸多领域如：铺设道路用与民用建筑等，还可制为各种具有建筑用型材。由于在本发明所述的材料中加入胶粉，使该材料的抗冲击韧性比普通混凝土高，同时也有较好的隔音功能，可用于制成高速公路的防护设施或隔音设施，还可用在循环载荷作用的场合，如制成铁路的枕轨。

本发明一方面解决了大量废弃混凝土处理困难以及由其造成的生态环境日益恶化等问题；另一方面，用建筑废渣循环再生骨料替代天然骨料，可以减少建筑业对天然骨料的消耗，从而减少对天然砂石的开采，解决了天然骨料日益匮乏和大量砂石被开采对生态环境造成的破坏等问题，保护了人类的生存环境，保证了人类社会的可持续发展，符合可持续发展的要求。因此，再生混凝土是一种可持续发展的绿色混凝土，是今后混凝土发展的一个方向。

具体实施方式

一、原料

普通混凝土配比按JGJ/T55-96设计和调整，水泥标号越高，混凝土的强度越高，强度等级C15、C20、C25、C30混凝土使用425号水泥，强度等级C35、C40混凝土使用525号水泥，我们按坍落度50-70、石子粒径5-40mm计算一组普通混凝土配方：

混凝土		水泥		骨料		水/Kg
							强度等级	Kg/1M3	Kg	标号	天然碎石/Kg	天然砂子/Kg
C15	2420	300	425号	1261	665								194
						C20	2420	340	425号	1264	622	194
C25	2420	396	425号	1263	567								194
						C30	2420	441	425号	1285	500	194
C35	2420	415	525号	1285	526								194
						C40	2420	451	525号	1278	497	194

再生混凝土在普通混凝土配比的基础上，用再生粗骨料、再生细骨粒和工业废砂取代天然碎石和天然砂子。可以配比RC15、RC20、RC25、RC30、RC35、RC40中等强度的再生混凝土。

再生混凝土		水泥		骨料			水Kg	胶粉Kg(另加)	外加剂(另加)
										强度等级	Kg/1M3	Kg	标号	再生粗骨料Kg	再生细骨料Kg	工业废砂Kg
RC15	2420	300	425号	900	705	321											194	30	20
							RC20	2420	340	425号	1005	600	281	194	34	22
RC25	2420	396	425号	1110	500	220											194	40	25

RC30	2420	441	425号	1200	420	165	194	44	30
										RC35	2420	415	525号	1120	490	201	194	42	30
RC40	2420	451	525号	1278	342	155	194	45	35

备注：废轮胎胶粉占水泥质量5-10％，外加剂占骨料质量1-3％。

水泥属于硬性胶凝材料，在再生混凝土中主要起胶结作用，占1M³再生混凝土的质量14-18％，选用普通硅酸盐水泥；骨料分为再生粗骨料、工业废砂和再生细骨料，粗骨料在再生混凝土中堆聚成紧密的骨架，细骨料和工业废砂与水泥混合成砂浆，填充骨架的空隙，都是在再生混凝土中起骨架作用，在1M³再生混凝土中，用建筑废渣制备的再生粗骨料37-53％，用建筑废渣制备的再生细骨料14-30％，工业废砂6-14％，水用于拌制混凝土，占1M³再生混凝土中6-8％，以上各原料之和为百分之百。另加废轮胎胶粉作为增韧材料，占水泥质量5-10％。

二、再生混凝土的制备方法：

(1)废轮胎胶粉粉碎，过30-100目筛取筛下物，用浓度为0.1％硅烷溶液浸泡24小时，晾干后，得到处理后的胶粉；

(2)、去除建筑废渣中的木料、纸等杂物，建筑废渣先锤击切割破碎、筛分预处理、一级磁性分选清除废钢铁、再用鄂式破碎机破碎、非磁性杂物分选、二级磁性分选得到5-40mm再生粗骨料和粒径小于5毫米的再生细骨料；

(3)工业废砂经破碎、筛分预处理，100目筛下物；

(4)在再生粗骨料、再生细骨料和工业废砂中加入模数2.8的水玻璃，搅拌5-20分钟，混合均匀；

(5)按配比将再生粗骨料、再生细骨料、工业废砂、水泥、水、胶粉，搅拌混合均匀为再生混凝土复合材料；

(6)放入100×100×100mm模具中成型，再进行养护28天，得到再生混凝土复合材料制成的实心砌块。

也可直接用于铺设道路用与民用建筑。

三、性能

再生混凝土强度等级	抗压强度MPa	吸水率	用途
				RC15	11	＜20％	砌块用、结构用
RC20	15	＜20％	砌块用、结构用
				RC25	22	＜20％	砌块用、结构用
RC30	26	＜20％	砌块用、结构用
				RC35	31	＜20％	结构用、道路路面用
RC40	35	＜20％	结构用、道路路面用

Claims (7)

1.一种再生混凝土复合材料，其特征在于，由下列原料制成，各组份质量百分比为用建筑废渣制备的再生粗骨料37-53％，用建筑废渣制备的再生细骨料14-30％，工业废砂6-14％，普通水泥14-18％，水6-8％，以上各原料质量之和为百分之百，外加剂占再生粗骨料、细骨料和工业废砂总质量1-3％，废轮胎胶粉占水泥质量5-10％。

2.如权利要求1所述的再生混凝土复合材料，其特征在于建筑废渣废为废弃混凝土、废砖瓦、废砂浆、废石料、瓷砖。

3.如权利要求1所述的再生混凝土复合材料，其特征在于，再生粗骨料粒径5-50毫米，再生细骨料粒径小于5毫米。

4.如权利要求1所述的再生混凝土复合材料，其特征在于，废轮胎胶粉经偶联剂活化处理，取30-100目筛下物。

5.如权利要求1所述的再生混凝土复合材料，其特征在于，工业废砂经破碎、筛分预处理，取100目筛下物。

6.如权利要求1所述的再生混凝土复合材料，其特征在于，外加剂为水玻璃或MY型减水剂、FDN高效减水剂、SN-2高效减水剂。

7.再生混凝土复合材料的制备方法，其特征在于：

(1)废轮胎粉碎，过30-100目筛取筛下物，用浓度为0.1％硅烷偶联剂或钛脂偶联剂溶液浸泡24小时，晾干后，得到处理后的废轮胎胶粉；

(2)建筑废渣先破碎、筛分预处理，去除废钢铁、木料、纸；再破碎、分选，去除杂物，得到混合再生骨料；筛分得到粒径小于5毫米的再生细骨料和粒径5-50毫米再生粗骨料；

(3)在再生粗骨料、再生细骨料和工业废砂中加入1-3％的外加剂搅拌混合均匀；

(4)按配比将再生粗骨料、再生细骨料、工业废砂、水泥、水、胶粉，搅拌混合均匀为再生混凝土复合材料；

(5)放入模具中成型，再进行养护20～28天，得到再生混凝土复合材料制成的砌块或铺设道路与民用建筑的材料。