CN104058673B - 一种含低品质再生骨料的轻骨料混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含有低品质再生骨料的轻骨料混凝土，其原料组成包括，水泥，粉煤灰，矿粉，水，低品质再生轻细骨料，低品质再生轻粗骨料，无机盐，聚苯乙烯磺酸盐，其原料组成还包括附加用水量，所述附加用水量为，△W＝msr×wsr+mgr×wgr，式中，msr—低品质再生轻细骨料的用量；wsr—低品质再生轻细骨料的饱和面干吸水率；mgr—低品质再生轻粗骨料的用量；wgr—低品质再生轻粗骨料的1h吸水率。本申请将低品质再生骨料应用于轻骨料混凝土制备时，通过对原料的调整并配合特定的加外剂，引入针对低品质再生骨料的附加用水量，使拌合物状态满足使用要求，维持了拌合物的稳定状态，且有利于水泥浆均匀包裹在骨料的周围，混凝土拌合物和易性良好，没出现泌水和离析现象。
Description
技术领域
本发明涉及一种大孔混凝土，具体涉及一种含低品质再生骨料的轻骨料混凝土及其制备方法，属于建筑材料制备领域。
背景技术
轻骨料混凝土是指采用轻粗骨料、轻细骨料(或普通砂)、胶凝材料和水配制而成的干表观密度不大于1950kg/m3的混凝土。其中，由轻细骨料作骨料配制而成的轻骨料混凝土为全轻混凝土；由普通砂或部分轻细骨料做细骨料配制而成的轻骨料混凝土为砂轻混凝土。轻骨料混凝土以其轻质、高强、保温、隔热、抗震、耐磨等功能特点，广泛应用于各类工程。近年来，随着建筑行业的不断发展，对混凝土的需求量不断增大，使得配制混凝土的天然骨料资源供不应求，同时天然材料的大量开采和使用，也造成水土流失和自然景观的恶化，严重影响社会的可持续发展，因此为了防止对自然资源的过度开发，有研究尝试将再生骨料应用于混凝土的配制。为此，《骨料种类对无砂大孔混凝土有效孔隙率及强度的影响》(李婉琳，福建建筑科技，2013，4，23-24)和《再生混凝土骨料粒径和级配对无砂大孔混凝土性能的影响》(周敏，预拌混凝土，2013，12(290)，123-128)中分别对添加有再生混凝土骨料的混凝土进行了研究。
再生骨料指的是由建(构)筑物废物中的混凝土、砂浆、石、砖瓦等加工而成被重新用于混凝土、砂浆等的骨料。在再生骨料中存在大量的低品质再生骨料，该低品质再生骨料是由砖混建(构)筑物废物中的混凝土、砂浆、石、砖瓦等加工而成的再生骨料，其中砖含量较多(不低于20％)，且本身结构松散、内部开口孔隙多、颗粒软弱、棱角多且吸水率高，将其应用于轻骨料混凝土时，其轻骨料混凝土的新拌拌合物易出现分层离析现象，导致匀质性变差，且其强度低，进而影响生产出的轻骨料混凝土的强度，因此，目前我国对低品质再生骨料弃之不用。
发明内容
为解决现有技术中，低品质再生骨料应用于混凝土时，易出现分层离析现象，匀质性差无法应用的问题，进而提供一种流动性大、匀质性好的轻骨料混凝土。
为此，本发明采取的技术方案为：
一种含有低品质再生骨料的轻骨料混凝土，以每立方米体积计，其原料组成包括，水泥200-300kg，粉煤灰40-60kg，矿粉40-60kg，水150-170kg，低品质再生轻细骨料480-551kg，低品质再生轻粗骨料563-595kg，无机盐0.32-4.56kg，聚苯乙烯磺酸盐1.5-4.0kg，其中所述低品质再生轻细骨料的细度模数为2.6-3.1，堆积密度1000-1200kg/m3，低品质再生轻粗骨料的粒径为5-16mm，堆积密度700-900kg/m3；
其原料组成还包括附加水，所述附加水的用量按下式进行计算
△W＝msr×wsr+mgr×wgr
式中，△W—轻骨料混凝土的附加水用量，kg/m3；
msr—低品质再生轻细骨料的用量，kg/m3；
wsr—低品质再生轻细骨料的饱和面干吸水率，％；
mgr—低品质再生轻粗骨料的用量，kg/m3；
wgr—低品质再生轻粗骨料的1h吸水率，％。
上述含有低品质再生骨料的轻骨料混凝土中，所述低品质再生轻细骨料为由砖混结构建筑物形成的低品质再生细骨料；所述低品质再生轻粗骨料为由砖混结构建筑物形成的低品质再生粗骨料。
上述含有低品质再生骨料的轻骨料混凝土中，所述无机盐为多聚磷酸钠、硼砂、氟硅酸钠中的一种或几种。
上述含有低品质再生骨料的轻骨料混凝土中，所述聚苯乙烯磺酸盐的分子量为13000-20000。
上述含有低品质再生骨料的轻骨料混凝土中，所述水泥为P·O42.5，比表面积不小于300m2/kg。
上述含有低品质再生骨料的轻骨料混凝土中，所述粉煤灰为II级，45μm筛余不大于25％，所述矿粉为S95级，比表面积不小于400m2/kg。
上述含有低品质再生骨料的轻骨料混凝土中，以每立方米体积计，其原料组成包括，水泥250kg，粉煤灰50kg，矿粉50kg，水160kg，低品质再生轻细骨料516kg，低品质再生轻粗骨料579kg，无机盐2.98kg，聚苯乙烯磺酸盐2.8kg。
一种制备上述任一含有低品质再生骨料的轻骨料混凝土的方法，包括，
(1)向所述低品质再生轻细骨料中，加入2/3的附加水用量，搅拌均匀后静置，得到低品质再生轻细骨料备用料；
(2)向低品质再生轻粗骨料中，加入剩余的1/3的附加水用量，搅拌均匀后静置，得到低品质再生轻粗骨料备用料；
(3)将所述水泥、所述粉煤灰和所述矿粉混合并搅拌均匀，得到胶凝材料备用料；
(4)将所述水、所述无机盐及所述聚苯乙烯磺酸盐混合并搅拌均匀，得到外加剂备用料；
(5)将所述低品质再生轻细骨料备用料、低品质再生轻粗骨料备用料、所述胶凝材料备用料和所述外加剂备用料相混合，得到所述轻骨料混凝土。
与现有技术相比，本发明具有如下优点，
(1)由于低品质再生骨料中砖含量较多(不低于20％)，使其强度仅有几到几十兆帕，且本身结构松散、内部开口孔隙多、颗粒软弱、棱角多且吸水率高，在其作为混凝土骨料使用时，较高的吸水率导致在混凝土拌合初期，低品质再生骨料吸收了添加于混凝土中的外加剂，使得该外加剂无法发挥其原本的作用，造成该混凝土拌合料匀质性差、流动性差，塌落度小、无法应用；为了弥补上述缺陷加入额外量的外加剂时，虽然改变了拌合物的状态，但是在混凝土凝固期，被低品质再生骨料吸收的外加剂，慢慢得以释放使得混凝土中外加剂加入量过大，从而延长了混凝土的凝结时间，进而无限延长了建筑工期，且混凝土的耐久性和力学性能也受到不确定的影响。而本申请将低品质再生骨料应用于轻骨料混凝土制备时，通过对原料的调整并配合特定的加外剂，引入针对低品质再生骨料的附加用水量，使拌合物状态满足使用要求。
(2)本发明所述无机盐类具有缓凝作用，同时对混凝土强度有增强作用，有助于改善低品质再生骨料强度低带来的问题；聚苯乙烯磺酸盐减水剂是一种优良的阴离子高分子表面活性剂，其对水泥净浆流动性的改善效果明显，且具有一定的引气和轻微的缓凝性，对水泥颗粒的分散作用强、还有一定的保塑性，能大幅提高混凝土强度，混凝土拌合物坍落度损失小，早强增强效果好。其以饱和烃为主链，每个单体上都有个苯基，其含有的大量亲水性官能团，以氢键的形式与水分子缔合，在水泥颗粒表面形成一层稳定的溶剂水化膜，阻止水泥颗粒之间的直接接触，起到了润滑作用。
(3)在制备本发明所述含有低品质再生骨料的轻骨料混凝土时，首先将一定量的水与骨料相混合，让骨料先吸收一部分水分防止其对后续外加剂的大量吸收，更重要的是水的加入，活化了骨料表面的分子结构，便于与后期的原料相混合；无机盐类与聚苯乙烯磺酸盐配合使用，不仅有助于水泥的缓凝，还有助于水泥颗粒的分散作用，在与活化的骨料混合后，前期已经吸水的低品质再生骨料吸水作用减弱，其不足以将处于稳定状态的外加剂吸收，从而维持了拌合物的稳定状态，且有利于水泥浆均匀包裹在骨料的周围。另外，无机盐、聚苯乙烯磺酸盐及水分子间的之间的相互作用，利于水泥颗粒、骨料颗粒及其之间的结合，混凝土拌合物和易性良好，没出现泌水和离析现象。
具体实施方式
下述实施例中，所述低品质再生轻细骨料为由转混结构建筑物形成的低品质再生细骨料；所述低品质再生轻粗骨料为由转混结构建筑物形成的低品质再生粗骨料。所述粉煤灰为II级，45μm筛余不大于25％，所述矿粉为S95级，比表面积不小于400m2/kg。水泥为P·O42.5，比表面积不小于300m2/kg。按GB/T14684的规定测定低品质再生轻细骨料的饱和面干吸水率20.8％，采用GB/T14685的规定测定低品质再生轻粗骨料浸泡1h的吸水率9.7％。
附加水用量△W＝msr×wsr+mgr×wgr
式中，△W—轻骨料混凝土的附加水用量，kg/m3；
msr—低品质再生轻细骨料的用量，kg/m3；
wsr—低品质再生轻细骨料的饱和面干吸水率，％；
mgr—低品质再生轻粗骨料的用量，kg/m3；
wgr—低品质再生轻粗骨料的1h吸水率，％。
实施例1
一种含有低品质再生骨料的轻骨料混凝土，其原料组成包括，水泥200kg/m3，水170kg/m3，附加水169kg/m3，低品质再生轻细骨料551kg/m3，低品质再生轻粗骨料563kg/m3，矿粉40kg/m3，粉煤灰60kg/m3，硼砂1.50kg/m3，聚苯乙烯磺酸钠1.50kg/m3，其中所述低品质再生轻细骨料的细度模数为2.6，堆积密度1200kg/m3，低品质再生轻粗骨料的粒径为5-16mm，堆积密度700kg/m3。
实施例2
一种含有低品质再生骨料的轻骨料混凝土，其原料组成包括，水泥220kg/m3，水165kg/m3，附加水166kg/m3，低品质再生轻细骨料532kg/m3，低品质再生轻粗骨料571kg/m3，矿粉45kg/m3，粉煤灰55kg/m3，氟硅酸钠0.32kg/m3，聚苯乙烯磺酸钠2.24kg/m3，其中所述低品质再生轻细骨料的细度模数为2.7，堆积密度1100kg/m3，低品质再生轻粗骨料的粒径为5-16mm，堆积密度800kg/m3。
实施例3
一种含有低品质再生骨料的轻骨料混凝土，其原料组成包括，水泥250kg/m3，水160kg/m3，附加水163kg/m3，低品质再生轻细骨料516kg/m3，低品质再生轻粗骨料579kg/m3，矿粉50kg/m3，粉煤灰50kg/m3，多聚磷酸钠3.50kg/m3，聚苯乙烯磺酸钠2.8kg/m3，其中所述低品质再生轻细骨料的细度模数为2.8，堆积密度1100kg/m3，低品质再生轻粗骨料的粒径为5-16mm，堆积密度900kg/m3。
实施例4
一种含有低品质再生骨料的轻骨料混凝土，其原料组成包括，水泥280kg/m3，水155kg/m3，附加水160kg/m3，低品质再生轻细骨料498kg/m3，低品质再生轻粗骨料586kg/m3，矿粉55kg/m3，粉煤灰45kg/m3，多聚磷酸钠4.56kg/m3，聚苯乙烯磺酸钠3.42kg/m3，其中所述低品质再生轻细骨料的细度模数为2.9，堆积密度1100kg/m3，低品质再生轻粗骨料的粒径为5-16mm，堆积密度900kg/m3。
实施例5
一种含有低品质再生骨料的轻骨料混凝土，其原料组成包括，水泥300kg/m3，水150kg/m3，附加水158kg/m3，低品质再生轻细骨料480kg/m3，低品质再生轻粗骨料595kg/m3，矿粉60kg/m3，粉煤灰40kg/m3，氟硅酸钠0.8kg/m3，聚苯乙烯磺酸钠4.0kg/m3，其中所述低品质再生轻细骨料的细度模数为3.1，堆积密度1000kg/m3，低品质再生轻粗骨料的粒径为5-16mm，堆积密度900kg/m3。
实施例6
一种含有低品质再生骨料的轻骨料混凝土，其原料组成包括，水泥250kg/m3，水170kg/m3，附加水163kg/m3，低品质再生轻细骨料516kg/m3，低品质再生轻粗骨料579kg/m3，矿粉50kg/m3，粉煤灰50kg/m3，硼砂2.10kg/m3，聚苯乙烯磺酸钠2.80kg/m3，其中所述低品质再生轻细骨料的细度模数为2.8，堆积密度1100kg/m3，低品质再生轻粗骨料的粒径为5-16mm，堆积密度900kg/m3。
实施例7
一种含有低品质再生骨料的轻骨料混凝土，其原料组成包括，水泥250kg/m3，水170kg/m3，附加水163kg/m3，低品质再生轻细骨料516kg/m3，低品质再生轻粗骨料579kg/m3，矿粉50kg/m3，粉煤灰50kg/m3，硼砂1.05kg/m3，多聚磷酸钠2.10kg/m3，聚苯乙烯磺酸钠2.80kg/m3，其中所述低品质再生轻细骨料的细度模数为2.8，堆积密度1100kg/m3，低品质再生轻粗骨料的粒径为5-16mm，堆积密度900kg/m3。
对比例1
一种含有低品质再生骨料的轻骨料混凝土，其原料组成包括，水泥250kg/m3，水170kg/m3，低品质再生轻细骨料516kg/m3，低品质再生轻粗骨料579kg/m3，矿粉50kg/m3，粉煤灰50kg/m3，硼砂2.10kg/m3，聚苯乙烯磺酸钠2.80kg/m3，其中所述低品质再生轻细骨料的细度模数为2.8，堆积密度1100kg/m3，低品质再生轻粗骨料的粒径为5-16mm，堆积密度900kg/m3。
对比例2
一种含有低品质再生骨料的轻骨料混凝土，其原料组成包括，水泥250kg/m3，水160kg/m3，其中附加水163kg/m3，低品质再生轻细骨料516kg/m3，低品质再生轻粗骨料579kg/m3，矿粉50kg/m3，粉煤灰50kg/m3，聚羧酸减水剂5.60kg/m3，其中所述低品质再生轻细骨料的细度模数为2.8，堆积密度1100kg/m3，低品质再生轻粗骨料的粒径为5-16mm，堆积密度900kg/m3。
上述实施例及对比例中所述轻骨料混凝土的方法为：
(1)向所述低品质再生轻细骨料中，加入2/3的附加水用量，搅拌均匀后静置，得到低品质再生轻细骨料备用料；
(2)向低品质再生轻粗骨料中，加入剩余的1/3的附加水用量，搅拌均匀后静置，得到低品质再生轻粗骨料备用料；
(3)将所述水泥、所述粉煤灰和所述矿粉混合并搅拌均匀，得到胶凝材料备用料；
(4)将所述水、所述无机盐及所述聚苯乙烯磺酸盐混合并搅拌均匀，得到外加剂备用料；
(5)将所述低品质再生轻细骨料备用料、低品质再生轻粗骨料备用料、所述胶凝材料备用料和所述外加剂备用料相混合，得到相应的轻骨料混凝土。
表1混凝土拌合物及混凝土性能
在混凝土的配制过程中发现，采用实施例1-7制备的轻骨料混凝土骨料周围浆体包裹均匀，未出现分层离析现象，拌合物流动度比较好，而采用对比例的原料拌制的轻骨料混凝土浆体与骨料呈现分离趋势，有离析现象。从表1也可以看出，本发明拌制的轻骨料混凝土表观密度均小于1950kg/m3，达到轻骨料混凝土的要求，而混凝土强度相对较高，28d最高可达43.9MPa。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (6)
1.一种含有低品质再生骨料的轻骨料混凝土，以每立方米体积计，其原料组成包括，水泥200-300kg，粉煤灰40-60kg，矿粉40-60kg，水150-170kg，低品质再生轻细骨料480-551kg，低品质再生轻粗骨料563-595kg，无机盐0.32-4.56kg，所述无机盐为多聚磷酸钠、硼砂、氟硅酸钠中的一种或几种，聚苯乙烯磺酸盐1.5-4.0kg，其中所述低品质再生轻细骨料的细度模数为2.6-3.1，堆积密度1000-1200kg/m3，低品质再生轻粗骨料的粒径为5-16mm，堆积密度700-900kg/m3，所述低品质再生轻细骨料为由砖混结构建筑物形成的砖含量不低于20％的再生细骨料；
所述低品质再生轻粗骨料为由砖混结构建筑物形成的砖含量不低于20％的再生粗骨料；
其原料组成还包括附加水，所述附加水用量按下式进行计算
△W＝msr×wsr+mgr×wgr
式中，△W—轻骨料混凝土的附加水用量，kg/m3；
msr—低品质再生轻细骨料的用量，kg/m3；
wsr—低品质再生轻细骨料的饱和面干吸水率，％；
mgr—低品质再生轻粗骨料的用量，kg/m3；
wgr—低品质再生轻粗骨料的1h吸水率，％。
2.根据权利要求1所述的含有低品质再生骨料的轻骨料混凝土，其特征在于，
所述聚苯乙烯磺酸盐的分子量为13000-20000。
3.根据权利要求1或2所述的含有低品质再生骨料的轻骨料混凝土，其特征在于，
所述水泥为P·O42.5，比表面积不小于300m2/kg。
4.根据权利要求3所述的含有低品质再生骨料的轻骨料混凝土，其特征在于，
所述粉煤灰为II级，45μm筛余不大于25％，所述矿粉为S95级，比表面积不小于400m2/kg。
5.根据权利要求4所述的含有低品质再生骨料的轻骨料混凝土，其特征在于，
以每立方米体积计，其原料组成包括，水泥250kg，粉煤灰50kg，矿粉50kg，水160kg，低品质再生轻细骨料516kg，低品质再生轻粗骨料579kg，无机盐2.98kg，聚苯乙烯磺酸盐2.8kg。
6.一种制备权利要求1-5任一所述的含有低品质再生骨料的轻骨料混凝土的方法，包括，
(1)向所述低品质再生轻细骨料中，加入2/3的附加水用量，搅拌均匀后静置，得到低品质再生轻细骨料备用料；
(2)向低品质再生轻粗骨料中，加入剩余的1/3的附加水用量，搅拌均匀后静置，得到低品质再生轻粗骨料备用料；
(3)将所述水泥、所述粉煤灰和所述矿粉混合并搅拌均匀，得到胶凝材料备用料；
(4)将所述水、所述无机盐及所述聚苯乙烯磺酸盐混合并搅拌均匀，得到外加剂备用料；
(5)将所述低品质再生轻细骨料备用料、低品质再生轻粗骨料备用料、所述胶凝材料备用料和所述外加剂备用料相混合，得到所述轻骨料混凝土。
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Legal Events
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| GR01 | Patent grant |