CN1023998C - 废弃混凝土的回收 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及回收拌和过而未曾使用过的混凝土的方法，该方法过程包括下列三个步骤：1)在混凝土凝固前，加入至少含有一种膦酸衍生物的缓凝剂，其剂量足以延缓水化作用的时间多达九十小时；2)在所需要的缓凝期结束时，任选地用新鲜混凝土稀释缓凝混凝土；3)然后向缓凝混凝土加入促凝剂，以使缓凝混凝土恢复到可凝固的状态。
Description
本发明涉及到废弃混凝土的回收。
现今，大多数建筑施工所需要的凝凝土的拌和的习惯做法并不是在施工现场，而是在十分靠近工地的中心拌和车间用预拌车提供的。这样拌和不到90分钟混凝土就可进行浇灌。通常，预拌车从施工现场返回时带有一部分未被利用的混凝土，尤其是在一天的工作结束时更是常常发生的此类情况。根据目前的作法，这部分混凝土未能得到使用，而是在凝固前被迳直倒入废料场，从经济和环境保护的角度看，这种做法是不能令人满意的。
现在已经发现，向废弃的混凝土中加入足量的缓凝剂以防止混凝土经过一夜的时间或甚至经过一周末的时间而出现凝固，然后在第二个工作日使缓凝混凝土与新鲜混凝土拌和，再加入促凝剂以抵消缓凝剂的效能，通过上述步骤就可以使上述剩余的混凝土成为很有用的材料。
确实如此，人们选择合适的缓凝剂完全可能省去与新鲜混凝土拌和的步骤，从而使整批缓凝的混凝土重新促凝，成为可用的材料，这种缓凝的混凝土又仿佛是新鲜的混凝土了。
因此，本发明提供了一个回收拌和过的且未曾使用过的混凝土的方法。这个方法包括三个步骤：
1）在混凝土凝固之前，加入缓凝剂其加入量足以使水化作用的时间延缓高达90小时;
2）在所期望的缓凝期结束之际，可任选地用新用鲜混凝土稀释缓凝混凝土;
30向缓凝混凝土中加入促凝剂以使缓凝混凝土恢复到可以凝固的状态。
一种减水增强剂可以任选地与促凝剂一起加入到被稀释的混凝土中。
本发明的方法所使用的缓凝剂如果被适量地应用，则必定是长效力的（也就是说，这些缓凝剂延缓水化作用超过6小时），并且具有可逆效应，因此，加入促凝剂后可以使缓凝混凝土基本上恢复到其原先的状态。
优良的缓凝剂是膦酸衍生物，更佳的是那些含有羟基和氨基的膦酸衍生物，都能起到作为钙螯合剂的作用。这种类型的特佳缓凝剂是孟山都公司（圣路易士州，孟山都）出售的奎斯特[Depuest注册商标]系列的化合物，特别是下列化合物：
的奎斯特2000：氨基三（亚甲基膦酸）;
的奎斯特2006：氨基三（亚甲基膦酸）的五钠盐;
的奎斯特2010：1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸;
的奎斯特2016：1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸的四钠盐;
的奎斯特2041：乙二胺四（亚甲基膦酸）;
的奎斯特2047：乙二胺四（亚甲基膦酸）的钙钠盐;
的奎斯特2051：六亚甲基二胺四（亚甲基膦酸）;
的奎斯特2054：六亚甲基二胺四（亚甲基膦酸）的钾盐;
的奎斯特2060：二亚乙基三胺五（亚甲基膦酸）;
的奎斯特2066：二亚乙基三胺五（亚甲基膦酸）的钠盐.
其他合适的缓凝剂包括羟基羧酸及其盐类，计有柠檬酸、葡萄糖酸、酒石酸、富马酸、衣康酸、丙二酸和葡庚糖酸;聚羧酸及其盐类，例如聚马来酸、聚富马酸、聚丙烯酸和聚甲基丙烯酸，其中以低分子量的较好;抗氧剂类，如抗坏血酸和异抗坏血酸;聚合物类，如磺酸和丙烯酸的共聚物类、聚羟基硅烷类和聚丙烯酰胺，其中以低分子量的较好，碳水化合物类，如蔗糖和玉米糖浆;木素磺酸盐类，如木素磺酸钙。上列物质中，以羟基羧酸类、聚羧酸类、异抗坏血酸和聚羟基硅烷类较好。
更好的缓凝剂是至少含有磷酸型的一种缓凝剂与至少含有另一类型的一种缓凝剂的混合物。因为许多非磷酸型缓凝剂也具有降水特性，所以这些缓凝剂也能增加混凝土完全凝固后的抗压强度。
特别好的缓凝剂是的奎斯特系列物质与柠檬酸的混合物，尤其是的奎斯特2000/柠檬酸的混合物。的奎斯特与柠檬酸的优选比是1∶1到2∶1。
在本发明的方法的第3步中所加入的优选的促凝剂是根据美国材料试验协会第C494号文件分类为C型外加剂的那些促凝剂。优选的促凝剂的组成是不含氯化物而可以含有钙盐例如硝酸钙和甲酸
钙，以及硫氰酸盐类、三乙醇胺和甘脲类，例如三羟甲基甘脲。本类型特佳的促凝剂是营造师股份有限公司（Master Builders Inc.）（美国俄亥俄州，克利夫兰）所出售的促凝剂，商标是Pozzolith555A。
较优的减水增强剂是那些根据美国材料试验协会C494号文件分类为A型外加剂的增强剂，这些增强剂可以任选地与步骤3中的促凝剂一道加入;也就是说，增强剂是本身没有显著缓凝效应或促凝效应的减水剂，特佳的物质是营造师股份有限公司（Master Builders Inc.）所出售的那种标有Pozzolith Polyeed商标的产品。
如果单独加入具有减水和促凝功能的E型外加剂而不用作为促凝剂的C型外加剂和作为减水剂的A型外加剂的组合，那也是可以的。然而，C型和A型外加剂的组合是比较理想的。
在本发明的过程中可以混凝土重量百分数表示必须加入的缓凝剂和促凝剂的数量将随许多不同的因素而变化，这些因素对于技术熟练的人员是很容易领会的。这些因素包括：
1）所使用的缓凝剂和促凝剂的配方。
2）缓凝所需要的时间长短。这个时间的长短通常是一夜（12～18小时）或二个周末（36～90小时，最好是60～72小时）。
3）美国材料试验协会型的水泥。本过程能够使用Ⅰ～Ⅳ型，而Ⅰ和Ⅱ型较优。在水泥中飞灰替换的程度将会影响本法步骤3所要加入的促凝剂的数量：增加飞灰替换量通常需要更多的促凝剂。
4）缓凝剂加到混凝土中的时间定义为拌合混凝土和添加缓凝剂之间的时间长短。当已浇灌了混凝土的使用部分，就可立即将缓凝剂加到混凝土的未使用部分中，或者在预拌车回到拌和车间时或者只要混凝土还维持所需的塌落度、空气含量和单位重量，就可以加入。缓凝剂最好是在初拌后1至4小时的时间内加到水泥中。加入的时间愈长，则需要加缓凝剂的量就愈多。
5）原始混凝土的凝固时间。如果混凝土具有固有的低凝固速度，那么与具有较高的凝固速度的混凝土相比，需要缓凝剂的量较少，而促凝剂的量就较多。
6）混凝土的温度。温度愈高，则凝固时间愈短，于是所需缓凝剂的数量就愈多。由于凝固较迅速，对于混凝土温度超过20℃（70°F）的场合，缓凝剂最好在初拌开始后3小时内加入。
7）待要处理的混凝土的体积。在给定的起始温度下，大量的混凝土凝固速度要比在相同的起始温度下少量混凝土的凝固速度高。这是由于体积大的混凝土不易较快地散失水化热，因此使它本身的温度上升高，因而使凝固速度亦较高。因此例如2立方米的混凝土所需要的缓凝剂的数量可能为1立方米混凝土所需要缓凝剂的两倍。
8）在最后混合物中回收的混凝土与新鲜的混凝土的比例。旧的混凝土可以占混合物总重量的百分比是5%-100%，较好的比例是10～50%，显然，回收的混凝土所占的比例愈高，要求加入的促凝剂就愈多。
9）在原有混凝土和新加混凝土中外加剂的类型和数量。
在实现本发明过程的优先选用的方法中，当预拌车带着一部分未经使用的混凝土回到拌和车间时，可利用探测器测量装料温度，估算装料的体积依据这些数据和已知每批混凝土的特性，计算出混合料保持到下一个工作日时仍有效而需加入的缓凝剂的数量。有利的是，利用适当的微型电子计算机的程序控制就可以完成这种计算，并可将所需的缓凝剂（最好以水溶液的形式）的量自动地量加到装料中。
将装料进行短暂的拌和，然后静置，直到下一个工作日才进一步拌和。接着把所需量的新鲜混凝土混入回收混凝土中，再测量温度和计算出所需要的促凝剂数量（如果必要的话，还应计算出减水剂所需之数量）。然后在计算机自动控制下进行加料。
下列的实施例说明了本发明。除另有指明外，所有的分数和百分数均以重量计。
实例
标准混凝土的配方
组分 混凝土
公斤/米2
1/Ⅱ型凯泽（Kaiser）水泥 250
飞灰（Jim Bridger，在
70°F的条件下， 46.5
校正系数517）
沙 864
石 1008
水 175
缓凝剂配方R
含有12.8%氨基三（亚甲基膦酸）（的奎斯特2000）和8%柠檬酸的水溶液。
缓凝剂配方R
含有12.8%氨基三（亚甲基膦酸）（的奎斯特2000）和8%柠檬酸的水溶液。
促凝剂配方C
Pczzolith555A（Master Builders）是一种以含有48.7%活性物质的水溶液形式提供的硝酸钙基无氯化物的促凝剂。
减水剂配方A
Pozzolith Polyheed（Master Builders）是一种含有39%活性物质的水溶液形式提供的低缓凝作用的木素磺酸盐基减水剂。
在下列三个实施例中，加入混凝土中的各种外加剂的量都是以混凝土中的粘结材料（即水泥加飞灰）的干重为基准的重量百分数表示的。除另有说明外，百分数都以干活性物质为基准的。
例1
对四个标准混凝土配方的样品进行拌合，静置在五加仑（约二十升）的容器内二小时。如表1所示，向其中三个容器内加入带柠檬酸或不带柠檬酸5%的的奎斯特2000的水溶液。如参考文献表明的那样，向第四个样品只加入5%的水。将混凝土样品拌和，静置过液。待24小时后，把这三个加过缓凝剂的样品用新鲜混凝土稀释，其比例是一份缓凝混凝土对五份新鲜混凝土，然后用含3.1%配方C的促凝剂和含0.3%配方A的减水剂进行再活化。表1列出了十四天后和二十八天后的实测抗压强度值。
（表Ⅰ见文后）
例2
重复例1，每个样品使用0.318%的奎斯特物质加上0.200%的柠檬酸作为缓凝剂，加水配成2.5%的水溶液。仿照例1进行再活化。表Ⅱ列出了空气百分含量，初始凝固期的硬化速度（再次活化后）和1天与7天后的抗压强度。
（表Ⅱ见文后）
例3
实验表明一夜和一个周末缓凝作用所需缓凝剂配方R的合适用量（以每一百公斤粘结材料中所含溶液的升数表示），作为待处理的混凝土的温度和混凝土的体积的函数，如表Ⅲ所示。
（表Ⅲ见文后）
以五份新鲜混凝土对一份旧的缓凝混凝土进行拌和后可以用适量的促凝剂配方C进行再活化（如表Ⅳ所示，促凝剂用量以溶液升数/每一百公斤粘结材料表示）
（表Ⅳ见文后）
表Ⅰ
编号 的奎斯特2000，% 柠檬酸，% 抗压强度
（公斤/厘米）
14天 28天
1， 0.318 - 290 390
2， 0.227 - 277 370
3， 0.318 0.200 321 432
4， - - 265 325
表Ⅱ
编号 的奎斯特物质 空气% 硬化速度 抗压强度
（小时） （公斤/厘米2）
1天 7天
1 2000 2.0 4.0 153 443
2 2006 1.8 4.25 147 418
3 2010 1.9 3.875 140 402
4 2016 1.8 4.0 144 419
5 2041 1.8 5.0 121 423
6 2051 2.0 3.5 138 416
7 2054 1.9 3.25 144 416
8 2060 1.8 3.875 135 414
9 2066 2.2 3.75 156 -
10 none 0.7 5.5 86 256
（供参考）
表Ⅲ
混凝土 °F 一夜用量 % 一周未用量%
温度℃ （近似值） ＜1.5米3＞1.5米3
90-99 30-35 3.4 4.4 9.0
80-89 25-30 3.1 4.0 8.4
70-79 20-25 2.5 3.4 7.8
60-69 15-20 2.2 2.8 7.1
50-59 10-15 1.5 1.5 6.5
40-49 5-10 1.2 1.2 5.9
32-39 0-5 0.9 0.9 5.3
表Ⅳ
混凝土 °F 一夜缓凝 一周未缓凝
温度℃ （近似值） 促凝剂用量% 促凝剂用量%
80-89 25-30 1.9 5.3
70-79 20-25 2.5 6.5
60-69 15-20 3.1 7.1
50-59 10-15 3.7 7.5
40-49 5-10 4.4 7.8
32-39 0-5 5.0 8.1
Claims (16)
1、回收拌和过的未经使用的混凝的土的方法，该方法包括下列两个步骤：
1)在混凝土凝固之前，加入足以使水化作用的时间延缓高达九十小时的缓凝剂量的缓凝剂，该缓凝剂至少含有一种膦酸衍生物；
2)在所需要的缓凝期结束时，向缓凝混凝土加入促凝剂，以使缓凝混凝土恢复到可凝固状态。
2、根据权利要求1所述的方法，其中在加促凝剂之前，用新鲜混凝土稀释缓凝混凝土。
3、根据权利要求1所述的方法，其中所说的缓凝剂至少含有一种由下列化合物中选出的化合物，这些化合物是：
氨基三（亚甲基膦酸）;
氨基三（亚甲基膦酸）的五钠盐;
1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸;
1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸的四钠盐;
乙二胺四（亚甲基膦酸）;
乙二胺四（亚甲基膦酸）的钙钠盐;
六亚甲基二胺四（亚甲基膦酸）;
六亚甲基二胺四（亚甲基膦酸）的钾盐;
二亚乙基三胺五（亚甲基膦酸）;
二亚乙基三胺五（亚甲基膦酸）的钠盐。
4、根据权利要求2所述方法，其中所说的缓凝剂至少含有一种由下列化合物中选出的化合物，这些化合物是：
氨基三（亚甲基膦酸）;
氨基三（亚甲基膦酸）的五钠盐;
1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸;
1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸的四钠盐;
乙二胺四（亚甲基膦酸）;
乙二胺四（亚甲基膦酸）的钙钠盐;
六亚甲基二胺四（亚甲基膦酸）;
六亚甲基二胺四（亚甲基膦酸）的钾盐;
二亚乙基三胺五（亚甲基膦酸）;
二亚乙基三胺五（亚甲基膦酸）的钠盐。
5、根据权利要求1至4中的任何一项权利要求的方法，其中所说的缓凝剂至少含有一种由下列化合物中挑选出的化合物，这些化合物是：羟基羧酸或聚羧酸及其盐;抗坏血酸和异抗坏血酸;磺酸一丙烯酸共聚物;聚羟基硅烷;聚丙烯酰胺;碳水化合物和木素磺酸盐。
6、根据权利要求5所述的方法，其中所说的缓凝剂至少含有由下列化合物中挑选出的一种化合物，这些化合物是：羟基羧酸，聚羧酸，异抗坏血酸，和聚羟基硅烷。
7、根据权利要求1至4中的任何一项权利要求所述的方法，所说的缓凝剂包括：
至少含有一种由膦酸衍生物中挑选出的化合物以及;
至少含有一种由羟基羧酸或聚羧酸及它们的盐;抗坏血酸和异抗坏血酸;磺酸-丙烯酸共聚物;聚羟基硅烷;聚丙烯酰胺;碳水化合物和木素磺酸盐中挑选出的化合物。
8、根据权利要求7所述的方法，其中所说的缓凝剂包括：
至少含有由下列化合物中挑选出的一种化合物，这些化合物是：氨基三（亚甲基膦酸）;氨基三（亚甲基膦酸）的五钠盐;1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸;1-羟基亚乙基-1，1-二膦酸的四钠盐;乙二胺四（亚甲基膦酸）;乙二胺四（亚甲基膦酸）的钙钠盐;六亚甲基二胺四（亚甲基膦酸）;六亚甲基二胺四（亚甲基膦酸）的钾盐;二亚乙基三胺五（亚甲基膦酸）;二亚乙基三胺五（亚甲基膦酸）的钠盐;和
柠檬酸。
9、根据权利要求8所述的方法，其中所说的缓凝剂包括氨基三（亚甲基膦酸）和柠檬酸。
10、根据权利要求9所述方法，其中氨基三（亚甲基膦酸）与柠檬酸的比是1∶1到2∶1。
11、根据权利要求1至4中任何一项权利要求所述的方法，其中所说的促凝剂至少含有一种由钙盐，硫氰酸盐，三乙醇胺和甘脲中挑选出的化合物。
12、根据权利要求11所述的方法，其中所说促凝剂是由硝酸钙、硫氰酸钠、三乙醇胺和三羟甲基甘脲的混合物组成。
13、根据权利要求1至4中任何一项权利要求所述的方法，其中减水增强剂与促凝剂一同加入。
14、根据权利要求13所述的方法，其中减水增强剂是木素磺酸盐衍生物。
15、根据权利要求2所述的方法，其中回收的混凝土占混合物总重的10%至50%。
16、根据权利要求1至4中的任何一项权利要求的方法，其中所说的缓凝剂是在混凝土开始拌和的一至四小时后加入的。
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