CN102786263A - 一种利用建筑垃圾微粉制备的渗透结晶型浓缩剂及其方法 - Google Patents

一种利用建筑垃圾微粉制备的渗透结晶型浓缩剂及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明针对现有的水泥基渗透结晶型防水材料的原料成本较高，而且，其力学性能不尽人意，的不足，提供一种利用了建筑物废料所生产的，包括再生微粉、水泥、石英砂、活性硅助剂、络合、CaO成分的渗透结晶型浓缩剂。上述产品中采用的再生微粉是利用建筑垃圾中的废混凝土经破碎、筛分和球磨而获得。本发明所公开的产品及其方法既实现对建筑垃圾的循环利用，又提供一种成本低廉的渗透结晶型防水、灌浆材料，其材料力学性能优、稳定性好，能够作为浇注建筑体的材料，也可用作库岸软弱夹层固结材料掺料使用。

Description

一种利用建筑垃圾微粉制备的渗透结晶型浓缩剂及其方法
技术领域
本发明属于建筑材料领域，特别是一种具有防水防渗功能的渗透结晶型浓缩剂。
背景技术
渗透结晶型浓缩剂是渗透结晶型防水材料的一种，这类材料最初是在二次世界大战期间由德国化学家劳伦斯??杰逊在解决水泥船渗漏水的实践中发明的。二次世界大战后，欧洲和日本经济的快速增长，使这一材料的工程利用不断扩大，产品也从早期德国的VANDEX（稳挡水）品牌发展到著名品牌加拿大的XYPEX(赛柏斯)浓缩剂。
市售的水泥基渗透结晶型防水材料通常是在水泥中加入一些具有化学活性的有机材料，价格较为昂贵。其机理是：利用水泥混凝土本身固有的化学特性及多孔性，以水做载体，借助渗透作用，有机物在混凝土微孔及毛细管中传输、充盈，催化混凝土内的微粒和未完全水化的成份再次发生水化作用，而形成不溶性的枝蔓状结晶并与混凝土结合成为整体，从而使任何方向来的水及其他液体被堵塞，达到永久性的防水、防潮和保护钢筋、增强混凝土结构强度的效果。
但是，由有机物本身的化学性质所决定，渗透结晶型防水材料凝固后，有机材料可能降解，导致材料的力学性能差。如发明专利CN101362867B公开的一种无机粉体渗透结晶防水涂料，仍然是采用了有机高分子增韧剂和二元有机弱酸等活性组分，并不是无机材料。又如发明专利CN101348386B公开的一种复合型渗透结晶防水剂，只是在现有的渗透结晶防水剂中加入了新成分使其性能增强，并未改变现有渗透结晶防水剂中的关键成分。
综上所述，现有的水泥基渗透结晶型防水材料的原料成本较高，而且，其力学性能不尽人意，通常只能作表明防水处理，不能够作为浇注用混凝土、灌浆材料使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用了建筑物废料所生产的渗透结晶型浓缩剂，既实现对建筑垃圾的循环利用，又提供一种成本低廉的渗透结晶型防水、灌浆材料。另外，本发明所提供的材料力学性能优、稳定性好，可以用于浇注。
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种利用建筑垃圾微粉制备的渗透结晶型浓缩剂，包括按质量百分比计的如下成分：
再生微粉                15～25%
水泥                    50～60%
石英砂                  20～30%
活性硅助剂               3～7%
络合剂                  0.5～1.5%
CaO                      5～10% 。
所述再生微粉是采用建筑垃圾中的废混凝土经破碎、筛分和球磨而获得。
本发明所公开的组合物成分中，所包含的活性硅助剂和络合剂可以采用现有技术所公开的物质。作为优选，本发明公开的活性硅助剂包含硅酸钠和聚丙烯酸钠混合，络合剂包含硬脂酸铝粉末和微硅粉。水泥、石英砂和CaO均可以采用工业生产中常用的产品。
本发明的另一目的是提供生产上述渗透结晶型浓缩剂的方法。
为实现上述目的所采用的技术方案是这样的，一种利用建筑垃圾微粉制备渗透结晶型浓缩剂的方法，所述方法包括制备各成分和将各成分均匀混合的步骤，
所述各成分的制备包括：
a) 获得再生微粉：对建筑废弃物中废混凝土进行破碎、筛分，将产生的再生细集料和粉尘经过球磨机球磨150分钟，粒径至80μm 以下后即得。上述操作应该先清除建筑废弃物中的废塑料、废金属、废木料等杂质；
b) 活性硅助剂的制备：将速溶硅酸钠和聚丙烯酸钠混合；
c) 络合剂的制备：将硬脂酸铝与高活性微硅粉混合，研磨后得到络合剂；
所述均匀混合是：将再生微粉、活性硅助剂、络合剂、水泥、石英砂和CaO混合均匀。
本发明一方面解决了大量建筑废弃混凝土破碎过程中产生的废的细集料和粉尘的处理困难，以及由其造成的生态环境日益恶化等问题；另一方面，用废的细集料和粉尘制造再生微粉，可以减少建筑业对天然资源的消耗，从而减少对天然石子的开采，从根本上解决了天然资源的日益匮乏和大量石子被开采对生态环境造成的破坏，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。
本发明所公开的渗透结晶型浓缩剂，可以不含有有机成分，化学性质稳定，力学性能优，其强度是现有的渗透结晶型浓缩剂所不能到达的，其成本价格也大大低于现有的渗透结晶型浓缩剂。优良的力学性能和低廉的价格，使得本发明所公开的产品能够作为浇注建筑体的材料，也可用作库岸软弱夹层固结材料掺料使用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，作出各种替换和变更，均应包括在本发明范围内。
在实施例中，一种利用建筑垃圾微粉制备的渗透结晶型浓缩剂，包括按质量百分比计的如下成分：
再生微粉                15～25%
水泥                    50～60%
石英砂                  20～30%
活性硅助剂               3～7%
络合剂                  0.5～1.5%
CaO                      5～10% ，
所述再生微粉是采用建筑垃圾中的废混凝土经破碎、筛分和球磨而获得；所述活性硅助剂包含硅酸钠和聚丙烯酸钠混合；所述络合剂包含硬脂酸铝粉末和微硅粉。
进一步地，在实施例中，所述再生微粉是经过球磨至粒径小于80μm的颗粒；所述活性硅助剂为速溶硅酸钠和聚丙烯酸钠的混合物，二者质量比为1∶0.2～0.5；所述络合剂为硬脂酸铝与高活性微硅粉的混合物，二者质量比为1∶1～3。
本发明的实施例包括一种利用建筑垃圾微粉制备渗透结晶型浓缩剂的方法，所述方法包括制备各成分和将各成分均匀混合的步骤，
所述各成分的制备包括：
a) 获得再生微粉：清除建筑废弃物中的废塑料、废金属、废木料等杂质获得废混凝土，
对所述废混凝土进行破碎、筛分，将产生的再生细集料和粉尘经过球磨机球磨150分钟，粒径至80μm 以下后即得，
b) 活性硅助剂的制备：将速溶硅酸钠和聚丙烯酸钠混合，
c) 络合剂的制备：将硬脂酸铝与高活性微硅粉混合，研磨后得到络合剂；
所述均匀混合是：将再生微粉、活性硅助剂、络合剂、水泥、石英砂和CaO混合均匀。进一步地，所述均匀混合是按质量百分比称取：
再生微粉                15～25%
水泥                    50～60%
石英砂                  20～30%
活性硅助剂               3～7%
络合剂                  0.5～1.5%
CaO                      5～10%  ，
然后混合研磨至粒径小于75μm，得到渗透结晶型浓缩剂。
建筑垃圾微粉即再生微粉的来源于主要是两部分，其中一部分是由建筑垃圾破碎产生的粉尘，其粒径大多在0.16mm以下；另一部分的再生混凝土微粉主要是的建筑废弃物破碎、筛分过程中产生的微小粉尘和细集料。本发明的优选方式是将建筑垃圾微粉在球磨机中粉磨至粒径80                                                以下。
按各原材料所占质量百分比较好的组合为：再生微粉20%，水泥50%，石英砂20%，活性硅助剂4%，络合剂1%，CaO5%。更进一步，选取原料，在球磨机中混合球磨至粒径均在75
Figure 112526DEST_PATH_IMAGE001
以下，混合均匀得渗透结晶型浓缩剂。上述渗透结晶型浓缩剂的应用和技术效果检验：
1）根据GB18445-2001规定，材料的安定性的检测参照GB/T1346-2001规定检测水泥安定性检验方法进行。试样的制作及养护均参照GB/T1346-2001标准进行。检测结果:肉眼观察未发现试饼出现裂纹，用直尺检查无弯曲，则自制浓缩剂安定性合格。
2）按照GB18445-2001的检测要求，凝结时间按照GB/T1346-2001规定进行检测，测试浓缩剂的初凝时间和终凝时间。测试结果为：初凝时间约36min，终凝时间约2h：38min，均符合标准的要求。
3）将上述浓缩剂与市售同类浓缩剂按水灰比为0.6，加水；灰砂比为1/3加中砂；按照GB/T17671-2005《水泥胶沙强度检验方法》做成标准水泥砂浆，标准养护后测量其力学性能，结果见表1。
表1 砂浆力学性能对比
  空白样 市售浓缩剂 本发明所述浓缩剂
28d抗压强度/MPa 7.6 11.0 10.8
由表1可以看出，本发明所述浓缩剂能提高砂浆力学性能。
4）将步骤3）所压坏试件在标准养护条件下重新养护28 d后再次测试其力学性能，其结果见表2。
表2 二次压力实验结果
浓缩剂种类 28d第一次抗压强度 28d第二次抗压强度 变化量（%） 愈合情况描述
本发明浓缩剂 10.8 MPa 10.4 MPa -3.73832 好
市售浓缩剂 11 MPa 10.6 MPa -3.63636 好
空白样 7.75 MPa 0.8 MPa -89.6774 差
由表2可以看出，本发明所述浓缩剂自愈效果与市售浓缩剂相当，均具有较好的裂缝自愈能力。
5）以C30混凝土的配合比为基准，设计混凝土见表3，按照GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能实验方法标准》测试其抗渗性能，测试结果如表3所示。
表3 混凝土配合比（kg/m3）及抗渗试验结果
Figure 2012102299451100002DEST_PATH_IMAGE002
由表3可以看出自制浓缩剂的添加提高了混凝土的抗渗性能。
6）按表3所设计混凝土称料拌合，根据GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能实验方法标准》测试其和易性，测试结果见表4。
表4 拌合物和易性
类型 水泥用量 水用量 石子用量 砂用量 浓缩剂 坍落度（mm）
空白样 447 210 1369 673 0 37
本发明浓缩剂 447 210 1369 673 9 44
由表4可以看出，本发明浓缩剂可以改善混凝土和易性。

Claims (7)

1. 一种利用建筑垃圾微粉制备的渗透结晶型浓缩剂，其特征在于：包括按质量百分比计的如下成分：
再生微粉                15～25%
水泥                    50～60%
石英砂                  20～30%
活性硅助剂               3～7%
络合剂                  0.5～1.5%
CaO                      5～10% ，
所述再生微粉是采用建筑垃圾中的废混凝土经破碎、筛分和球磨而获得。
2. 根据权利要求1所述的一种利用建筑垃圾微粉制备的渗透结晶型浓缩剂，其特征在于：所述活性硅助剂选自硅酸钠和聚丙烯酸钠；所述络合剂选自硬脂酸铝粉末和微硅粉。
3. 根据权利要求1所述的一种利用建筑垃圾微粉制备的渗透结晶型浓缩剂，其特征在于：所述再生微粉是经过球磨至粒径小于80μm的颗粒。
4. 根据权利要求2所述的渗透结晶型浓缩剂，其特征在于：所述活性硅助剂为速溶硅酸钠和聚丙烯酸钠的混合物，二者质量比为1∶0.2～0.5。
5. 根据权利要求2所述的渗透结晶型浓缩剂，其特征在于：所述络合剂为硬脂酸铝与高活性微硅粉的混合物，二者质量比为1∶1～3。
6. 一种制备权利要求1所述利用建筑垃圾微粉制备渗透结晶型浓缩剂的方法，其特征在于：所述方法包括制备各成分和将各成分均匀混合的步骤，
所述各成分的制备包括：
a) 获得再生微粉：对建筑废弃物中废混凝土进行破碎、筛分，将产生的再生细集料和粉尘经过球磨机球磨150分钟，粒径至80μm 以下后即得；
b) 活性硅助剂的制备：将速溶硅酸钠和聚丙烯酸钠混合；
c) 络合剂的制备：将硬脂酸铝与高活性微硅粉混合，研磨后得到络合剂；
所述均匀混合是：将再生微粉、活性硅助剂、络合剂、水泥、石英砂和CaO混合均匀。
7. 根据权利要求6所述的一种利用建筑垃圾微粉制备渗透结晶型浓缩剂的方法，其特征在于: 所述均匀混合是按质量百分比称取：
再生微粉                15～25%
水泥                    50～60%
石英砂                  20～30%
活性硅助剂               3～7%
络合剂                  0.5～1.5%
CaO                      5～10%  ，
然后混合研磨至粒径小于75μm，得到渗透结晶型浓缩剂。
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