CN103086663A - 一种再生骨料结构混凝土及制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明首次提出利用水溶性树脂改善再生骨料物理性质和力学性能的概念，适用于结构混凝土及高性能再生骨料混凝土。本发明同时提供该再生骨料结构混凝土的制造方法。其中水泥为混凝土技术中通常采用的任何水泥。其中掺合料包括：水溶性树脂如聚乙烯醇PVA，白乳胶等。该混凝土的制造方法是：首先将水溶性树脂按照一定的比例与水混合，然后将其利用浸泡或抽真空的方法灌入再生骨料，然后将骨料风干从而减低了再生骨料的吸水率并增加了其压碎指标。第二，将水泥，处理后的再生骨料，砂或碎石或细再生骨料及其他矿物添加剂按照一定的配合比搅拌均匀运送或泵送到施工现场浇筑即可得到本发明所制造的再生骨料结构混凝土。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料领域混凝土类，涉及一种利用水溶性树脂改善再生骨料的物理性质和力学性能并用该再生骨料制造的结构混凝土，以及该结构混凝土的制造方法。
背景技术
随着经济的高速发展，在国内的很多大城市，建筑工业产生的废物已经变为公害。这些废物不仅对环境造成严重的破坏，而且正在和人类争夺生存的空间，严重影响国家的可持续发展。因此，开发减少、回收和利用建筑废物的新技术已迫在眉睫。
建筑废物主要产生于旧建筑物的拆迁和新建筑物的建造过程中，因此，减少建筑物就必须在拆迁和建造工程中，采用先进的管理技术和拆迁建造技术。众所周知，建筑废物一般由混凝土碎块，粘土砖和瓷砖，砂和灰尘，木屑，塑料和废纸，废金属等组成。混凝土碎块通常是建筑废物的最大组成部分，经过破碎筛分的混凝土碎块可以被用来替代混凝土中的天然骨料或者被用来做道路的基础。这一类型回收材料就叫做循环再生骨料。循环再生骨料在一些欧美发达国家的建筑工业中已经成功应用，但是主要应用在非结构混凝土和道路的基础上，在结构混凝土中的应用有限，通常只有混凝土粗骨料的20％是循环再生骨料。这主要是由于循环再生骨料与天然的骨料相比强度低，多孔和有较高的吸水率。这就要求在配制混凝土时多加水来增加其流动度从而导致硬化混凝土的干缩率和蠕变增加。为了克服循环再生骨料再利用的这一困难，混凝土研究人员经过研究已经开发出了利用机压成型的方法制造混凝土隔墙砖和铺路砌块的专利技术。同时研究发现利用常压蒸气养护技术可以提高循环再生骨料在结构混凝土中的利用率。
再生骨料与天然石子骨料相比具有如下缺点：吸水率高，压碎指标低，高空隙率。因此，当再生骨料用来制造混凝土时，会带来混凝土的塌落度难以控制，强度低，弹性模量下降，干缩率和蠕变高以及耐久性下降等弱点，从而导致再生骨料在结构混凝土中的应用非常有限。
研究表明水溶性树脂添加到混凝土中，会改善水泥水化产物的微观结构从而使混凝土的耐久性提高。
发明内容
本发明根据再生骨料吸水率高的性质和水溶性树脂改善水泥水化的原理，基于现有再生骨料混凝土的制造方法，首次提出利用水溶性树脂改善再生骨料物理性质和力学性能的概念，适用于结构混凝土及高性能再生骨料混凝土。本发明同时提供该再生骨料结构混凝土的制造方法。将水溶性树脂配制 成不同浓度的溶液灌入空隙率高的再生骨料中，可以改善再生骨料的物理性质和力学性能。利用树脂处理过的再生骨料制造的混凝土其力学性能和耐久性大大改善，完全可以用作结构混凝土。
本发明的目的在于制造一种能够提高再生骨料利用率(50％)以上的结构混凝土。通过利用水溶性树脂处理再生骨料提高其性能的方法使再生骨料在结构混凝土中的利用率大大提高。
所述混凝土由水泥，骨料，掺合料，添加剂和水组成。其中水泥为混凝土技术中通常采用的任何水泥包括各类硅酸盐类水泥(Portland cement)、硫铝酸盐水泥，或白水泥、或彩色水泥、或以上任何一种水泥加各种颜料。其中粗骨料包括：再生粗骨料，天然碎石，或卵石，或人造轻骨料，或以上骨料的混合物。细骨料包括河沙，或水洗海砂，或石英砂，或人工制造的各种细砂如玻璃砂和粉碎石砂；其中掺合料可包括：高岭粉(metakaolin)，硅粉(silica fume)，粉煤灰和矿渣粉。
所述的水溶性树脂包括：聚乙烯醇(PVA)，白乳胶等可用于水泥混凝土的水溶性树脂。
本发明所述混凝土的各种成分配比可参考本领域的常规方案。
优选地，本发明所述再生骨料结构混凝土中，水灰比为0.3～0.6，胶凝材料(水泥+矿物添加剂)用量300-600Kg/m3，再生粗骨料取代天然石子骨料20％～100％，粉煤灰取代水泥量为0～30wt％，硅灰取代水泥量为5～10wt％，或高岭粉取代水泥量为0～20wt％，或矿渣粉取代水泥30％～60％。所述水溶性树脂的浓度为2％～12wt％。
更优选地，本发明所述再生骨料结构混凝土中，水灰比为0.35～0.45，胶凝材料(水泥+矿物添加剂)用量450-550Kg/m3，再生粗骨料取代天然石子骨料50％～80％，粉煤灰取代水泥量为25wt％，硅灰取代水泥量为8wt％，或高岭粉取代水泥量为10wt％，或矿渣粉取代水泥40％～50％。所述水溶性树脂的浓度为当采用自然灌入法时为6％～8wt％。当采用抽真空灌入法时为8％～10wt％。
本发明还提供了上述再生骨料结构混凝土的制造方法；
首先将水溶性树脂按照所需的浓度配制成溶液，然后将再生骨料倒入容器中再将树脂溶液倒入装有再生骨料的容器使其自然灌入再生骨料，或者将再生骨料装入密闭的可以抽真空的容器中，然后抽真空到负一个大气压，再在真空泵开启的情况下将将树脂容易溶液灌入再生骨料。灌入时间为自然灌入24-72小时，抽真空灌入8-24小时。第三，将处理过的再生骨料从容器中取出自然干燥后即可用作配制混凝土。其处理流程如图1所示。
具体实施方式
下面，结合具体实施例，对本发明作进一步详细说明。
实施例1：
按表1列出了粒径为20毫米和10毫米的再生骨料(处理前的吸水率分别为6.23％和7.76％，比重分别为2393公斤/立方米和2356公斤/立方米)利用不同浓度的水溶树脂(PVA)采用自然灌入和 抽真空灌入并干燥后按照标准方法测得的再生骨料的物理性质和力学性能。
从表1所列的数据可以看出，随着树脂浓度的增加，两种灌入方法处理过的再生骨料的比重和压碎指标增加，吸水率下降。当树脂浓度超过10％时，骨料性能变化不大。同时可以看出自然灌入法虽然时间加倍，但对再生骨料性能改善的效果不如抽真空灌入法。
表一用不同浓度PVA和不同方法处理过的再生骨料的性能
实施例2：
表二列出了利用浓度为10％PVA处理过的再生骨料制造的混凝土的配比，而表三列出了按表二的配比制造的混凝土的力学性能和耐久性能。可以看出利用没有处理的再生骨料混凝土力学性能和耐久性能较差。并且，混凝土的性能随着再生骨料的增加而下降。
与没有处理的再生骨料制造的混凝土相比利用PVA处理过的混凝土的28天抗压强度，劈裂强度和弹性模量都有较大的提高，112天干缩率下降，365天蠕变下降。50％再生骨料取代天然骨料制造的混凝土其性能完全达到了结构混凝土的要求。
表二不同再生骨料含量混凝土的性能
＊R1-50，R1-100指自然灌入法处理的再生骨料取代天然骨料50％和100％，R2-50，R2-100指抽真空灌入法处理的再生骨料取代天然骨料50％和100％。
表三不同再生骨料含量混凝土的配比
实施例三：
表四列出了利用10％PVA处理的再生骨料在不同水泥含量，不同水灰比，不同矿物添加剂含量条件下的配比，而表五给出的是按表四的配比制造的混凝土的性能。有表五可以看出，水泥含量增加，水灰比降低，以及添加矿物添加剂高岭粉，或硅灰都可以大大改善再生骨料混凝土的力学性能和耐久性，而添加粉煤灰则会降低混凝土28天强度，但可以改善混凝土的耐久性。
表四不同水泥含量不同水灰比再生骨料混凝土的配比
表五不同水泥含量不同水灰比再生骨料混凝土的性能
Claims (5)
1.本发明根据再生骨料吸水率高的性质和水溶性树脂改善水泥水化的原理，基于现有再生骨料混凝土的制造方法，首次提出利用水溶性树脂改善再生骨料物理性质和力学性能的概念，适用于结构混凝土及高性能再生骨料混凝土。
2.该结构混凝土包括水泥，再生粗细骨料或砂和掺合料，水溶树脂。
(i)水泥，为混凝土技术中通常采用的任何水泥包括各类硅酸盐类水泥(Portland cement)、硫铝酸盐水泥，或白水泥、或彩色水泥、或以上任何一种水泥加各种颜料；
(ii)水溶树脂(聚乙烯醇PVA，白乳胶等)；
(iii)骨料，再生粗骨料，天然碎石，或卵石，河砂，或粉碎石砂，或粉碎再生细骨料；和
(iv)掺合料，包括：矿渣粉、高岭粉(metakaolin)，硅粉(silica fume)和粉煤灰等。
3.根据权利要求1，将水溶树脂(聚乙烯醇PVA，白乳胶等)按照一定的配合比与水搅拌均匀；树脂的浓度为1％-12％，进一步地自然灌入再生骨料时最佳浓度为6％-8％，抽真空灌入再生骨料时最佳浓度8％-10％。
4.根据权利要求2，优选地，本发明所述再生骨料结构混凝土中，水灰比为0.3～0.6，胶凝材料(水泥+矿物添加剂)用量300-600Kg/m3，再生粗骨料取代天然石子骨料20％～100％，粉煤灰取代水泥量为0～30wt％，硅灰取代水泥量为5～10wt％，或高岭粉取代水泥量为0～20wt％，矿渣粉取代水泥30％～60％。
更优选地，本发明所述再生骨料结构混凝土中，水灰比为0.35～0.45，胶凝材料(水泥+矿物添加剂)用量450-550Kg/m3，再生粗骨料取代天然石子骨料50％～80％，粉煤灰取代水泥量为25wt％，硅灰取代水泥量为8wt％，或高岭粉取代水泥量为10wt％，矿渣粉取代水泥40％～50％。所述水溶性树脂的浓度为当采用自然灌入法时为6％～8wt％。当采用抽真空灌入法时为8％～10wt％。
5.权利要求1～4所述的再生骨料结构混凝土的制造方法，包括：
a)将水溶树脂(聚乙烯醇PVA，白乳胶等)与水按照比例搅拌均匀制造成溶液；
b)将树脂溶液利用自然或抽真空的方法灌入再生骨料中，自然灌入时间为48小时，抽真空灌入时间为24小时，然后将再生骨料从溶液中取出自然风干；
c)再将水泥，再生粗骨料，天然粗骨料，砂或碎石细骨料或再生细骨料和水及矿物添加剂按照一定比例配合搅拌均匀；
d)将搅拌均匀的混凝土运送到建筑工地进行浇筑即可制造出本发明技术提供再生骨料结构混凝土。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 518055 Guangdong city of Shenzhen province Nanshan District Xili Tanglangshan environmental Park Applicant after: Shenzhen Huawei Environmental Protection Building Material Co., Ltd. Address before: 518055 Guangdong city of Shenzhen province Nanshan District Xili town Tanglangshan environmental Park office building Applicant before: Shenzhen Huawei Environmental Protection Building Material Co., Ltd. |
|
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Kou Shicong Inventor after: Li Wenlong Inventor after: Guan Yu Inventor after: Yang Zhengsong Inventor after: Chen Weiwu Inventor before: Kou Shicong Inventor before: Yang Zhengsong Inventor before: Zhang Zhaoxiong Inventor before: Pan Zhiqi |
|
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: KOU SHICONG YANG ZHENGSONG ZHANG ZHAOXIONG PAN ZHIQI TO: KOU SHICONG LI WENLONG GUAN YU YANG ZHENGSONG CHEN WEIWU |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20130508 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |