CN104402336A - 一种以废弃混凝土为骨料制备的预制混凝土板 - Google Patents

一种以废弃混凝土为骨料制备的预制混凝土板 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种以废弃混凝土为骨料制备的预制混凝土板，其特征是包括以下步骤：(1)破碎；(2)研磨；(3)筛分，用5mm振动筛进行筛分，将5mm～25mm的废弃混凝土作为粗骨料，将0.15mm～5mm的废弃混凝土作为细骨料的一部分；(4)配料；(5)第一次拌合，将粗骨料、细骨料、水泥、硅铝渣矿物粉和固硫渣粉以及设定配合比中70％水放入搅拌机搅拌3min；搅拌机转速为30～40r/min；(6)加入减水剂溶液；(7)第二次拌合，将设定配合比中30％水加入搅拌机，拌合2min；搅拌机转速为50～60r/min；(8)成型；(9)养护，采用蒸汽养护；(10)干燥，采用远红外线加热器干燥；(11)真空抽气；(12)浸渍；(13)聚合，采用辐射热聚合。本发明节约了资源，保护了生态环境。

Description

一种以废弃混凝土为骨料制备的预制混凝土板
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，特别涉及一种以废弃混凝土为骨料制备的预制混凝土板。
背景技术
据统计，我国每年废弃混凝土量已超过1360万吨，而且这一数据还在剧增。如仅以一条路幅宽度9m，板厚24cm的二级路计算，每公里道路改建时所废弃的混凝土为2160m3，而当改建的混凝土道路有十几公里或几十公里时，废弃的混凝土可达上万甚至几十万立方米。显然，如此之多的废弃混凝土如何合理有效地处置，是旧混凝土维修改造过中必须同时考虑的内容之一。若将大量置换下的旧混凝土随意丢弃，不仅会对沿线的周边环境带来很不利影响，并且也是一种资源浪费。相反，对废弃的混凝土的再生利用一方面解决了大量混凝土废弃物处理困难和由此引发的对环境的负面影响等问题，同时又节省了大量的垃圾清运费用和处理费用；另一方面可以减少对天然砂石的开采，保护了生态环境，有利于人类社会的可持续发展。本发明将其作为再生骨料制成预制混凝土板。
混凝土的凝结硬化是一个非常缓慢的过程，龄期28d的水泥石，水泥的水化程度只有60％左右。一些资料表明，混凝土经过28年的时间凝结硬化还没有完全结束，此时水泥石中还存在有利于混凝土硬化的活性成分。如果把废弃混凝土破碎后用作骨料拌制成新的混凝土，对混凝土的强度发展必定能起到良好的促进作用。普通混凝土的破坏是由于在荷载作用下界面微裂缝的发展而导致混凝土的最终破坏，一般来说，骨料并不发生破坏。因此，废弃混凝土中的骨料是完全可以利用的。同时针对再生骨料的特点，可以通过充分破碎来改善粒形，使界面结构得到加强，或通过机械活化方式来提高再生骨料的强度。由于再生骨料的吸水率比天然骨料的高，在拌制混凝土过程中直接影响再生混凝土的和易性。另外，预制混凝土板由于再生骨料的特点引起孔隙分布不均匀，从而预制混凝土板的强度偏差比较大。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于将以废弃混凝土为骨料制备预制混凝土板，解决废弃混凝土的再利用和强度偏差大的问题。
本发明施工步骤如下：
(1)破碎
用颚式破碎机将废弃混凝土破碎。
(2)研磨
将破碎后的废弃混凝土放置在偏心旋转设备研磨。
(3)筛分
用5mm振动筛进行筛分，将5mm～25mm的废弃混凝土作为粗骨料，将0.15mm～5mm的废弃混凝土作为细骨料的一部分。
(4)配料
粗骨料、细骨料比例为38％～34％。水泥用量比传统混凝土水泥用量少12～16％，水灰比为0.35～0.50。细骨料由砂和0.15mm～5mm的废弃混凝土组成，砂与0.15mm～5mm的废弃混凝土比例为3∶1，硅铝渣矿物粉为水泥用量8～10％、固硫渣粉为水泥用量4～6％。
(5)第一次拌合
将粗骨料、细骨料、水泥、硅铝渣矿物粉和固硫渣粉以及设定配合比中70％水放入搅拌机搅拌3min。搅拌机转速为30～40r/min。
(6)加入减水剂溶液
加入减水剂溶液，减水剂可以为萘磺酸盐甲醛缩聚物或者三聚氰胺甲醛缩聚物，减水剂掺量为水泥质量的1％。
(7)第二次拌合
将设定配合比中30％水加入搅拌机，拌合2min。搅拌机转速为50～60r/min。
(8)成型
将拌合物放入模具进行成型，板厚度不超过15cm。
(9)养护
采用蒸汽养护。
(10)干燥
采用远红外线加热器干燥，干燥时间根据板厚度进行调整，板厚为8cm以下，采用干燥时间为6h；板厚为8～10cm以下，采用干燥时间为6.5h；板厚为10～12cm以下，采用干燥时间为7h；板厚为12～15cm以下，采用干燥时间为7.5h。
(11)真空抽气
真空度为剩余气压2.666kpa，真空时间为1h。
(12)浸渍
浸渍压力和时间根据板厚度进行调整。
板厚为8cm以下，浸渍压力为2.5MPa，浸渍时间为10h；
板厚为8～10cm以下，浸渍压力为2.75MPa，浸渍时间为12h；
板厚为10～12cm以下，浸渍压力为3MPa，浸渍时间为14h；
板厚为12～15cm以下，浸渍压力为5MPa，浸渍时间为16h。
(13)聚合
采用辐射热聚合。不同聚合物的辐射量和加热时间，根据试验结果确定，
具体如下：
当聚合物采用甲基丙烯酸甲酯时，辐射量采用1.53×1010cd/m2，加热温度为75℃，加热时间为1.25h；当聚合物采用苯乙烯时，辐射量采用15.9×1010cd/m2，加热温度为75℃，加热时间为8h；当聚合物采用丙烯晴时，辐射量采用0.51×1010cd/m2，加热温度为75℃，加热时间为0.6h；当聚合物采用60％苯乙烯和40％丙烯晴时，辐射量采用1.62×1010cd/m2，加热温度为75℃，加热时间为1h；当聚合物采用醋酸乙烯时，辐射量采用1.60×1010cd/m2，加热温度为75℃，加热时间为0.9h。
为了防止单体化聚合过程中挥发，浸渍后的混凝土用聚乙烯薄膜包裹起来。
由废弃混凝土可部分或全部取代粗、细骨料制成预制混凝土板，节约了资源，保护了生态环境，可取得巨大的环保效益和社会效益。
具体实施方式
实施例用以下方式把废弃混凝土制成混凝土：
(1)破碎
用颚式破碎机将废弃混凝土破碎。
(2)研磨
将破碎后的废弃混凝土放置在偏心旋转设备研磨。
(3)筛分
用5mm振动筛进行筛分，将5mm～25mm的废弃混凝土作为粗骨料，将0.15mm～5mm的废弃混凝土作为细骨料的一部分。
(4)配料
粗骨料、细骨料比例为36％。
粗骨料、细骨料比例过大时，粗骨料的总表面积和空隙率均增大，在混凝土中水泥浆量一定的情况下，粗骨料颗粒表面的水泥浆层将相对减薄，拌合物就显得干稠，流动性就变小，如要保持流动性不变，则需增加水泥浆，多耗用水泥。反之，若粗骨料、细骨料比例过小，则拌合物中显得粗骨料过多，形成砂浆量不足以包裹粗骨料表面，且不能填满粗骨料间空隙。在粗骨料间没有足够的砂浆润滑层，这不但会降低混凝土拌合物的流动性，而且会严重影响其粘聚性和保水性，使混凝土产生粗骨料离析、水泥浆流失，甚至出现溃散等现象。
水泥用量比传统混凝土水泥用量少12％，水灰比为0.40。细骨料由砂和0.15mm～5mm的废弃混凝土组成，砂与0.15mm～5mm的废弃混凝土比例为3∶1，硅铝渣矿物粉为水泥用量8％。
硅铝渣矿物粉中的活性SiO2、Al2O3与水泥水化生成的Ca(OH)2反应，生成稳定的水化硅酸钙(C～S～H)及水化铝酸钙(C～A～H)，降低了Ca(OH)2的浓度，减少了大晶格的Ca(OH)2的形成，同时由于二次水化反应中高性能矿物粉吸收大量的Ca(OH)2晶体，使混凝土界面区的Ca(OH)2晶体减少，胶料与集料界面的粘结强度得到改善。另外，Ca(OH)2被大量吸收，促进了C3S和C2S的反应速度，导致混凝土早期强度增长加快，后期强度也因高性能矿物粉不断参与水化而继续提高。
固硫渣粉为水泥用量4％。
加入固硫渣可以大大减少新鲜混凝土内部的泌水，减少界面水分的积聚，改善界面粘结性能。加入硅灰产生的微填料作用和火山灰反应，使水泥浆与骨料界面过渡区改善，并使孔结构细化，引起强度增加。在混凝土中掺入5％～10％的固硫渣，可以明显提高混凝土的抗压强度。
(5)第一次拌合
将粗骨料、细骨料、水泥、硅铝渣矿物粉和固硫渣粉以及设定配合比中70％水放入搅拌机搅拌3min。搅拌机转速为30r/min。
由于稠度大、阻力大，所以采用低速搅拌。
(6)加入减水剂溶液
加入减水剂溶液，减水剂为萘磺酸盐甲醛缩聚物，减水剂掺量为水泥质量的1％。
减水剂预先溶解成溶液，然后在搅拌时与水一起掺入，以增强减水剂的功效。再生混凝土骨料内部本身含有水泥浆凝体导致其吸水率较大，在配合比设计时需水量就明显加大；加上骨料粗糙的粒形效应和棱角效应使得混凝土和易性比较差，这为制备、拌和、运输、摊铺增加了难度，因此要添加合适有效的外加剂增强混凝土和易性。减水剂有提高混凝土和易性和减水的功能，混凝土拌合物掺入减水剂，流动性明显提高，并且对硬化混凝土的强度与耐久性起着十分有利的作用。
(7)第二次拌合
将设定配合比中30％水加入搅拌机，拌合2min。搅拌机转速为50r/min。
(8)成型
将拌合物放入模具进行成型，板厚度不超过15cm。
(9)养护
采用蒸汽养护。
(10)干燥
采用远红外线加热器干燥，采用干燥时间为6.5h。
(11)真空抽气
真空度为剩余气压2.666kpa，真空时间为1h。
(12)浸渍
本实施例板厚为9cm，浸渍压力为2.75MPa，浸渍时间为12h。
(13)聚合
采用辐射热聚合。本实施例聚合物采用甲基丙烯酸甲酯时，辐射量采用1.53×1010cd/m2，加热温度为75℃，加热时间为1.25h。
为了防止单体化聚合过程中挥发，浸渍后的混凝土用聚乙烯薄膜包裹起来。

Claims (10)

1.一种以废弃混凝土为骨料制备的预制混凝土板，其特征是包括以下步骤：
(1)破碎
(2)研磨
(3)筛分
用5mm振动筛进行筛分，将5mm～25mm的废弃混凝土作为粗骨料，将0.15mm～5mm的废弃混凝土作为细骨料的一部分；
(4)配料
粗骨料、细骨料比例为38％～34％；水泥用量比传统混凝土水泥用量少12～16％，水灰比为0.35～0.50；细骨料由砂和0.15mm～5mm的废弃混凝土组成，砂与0.15mm～5mm的废弃混凝土比例为3∶1，硅铝渣矿物粉为水泥用量8～10％、固硫渣粉为水泥用量4～6％；
(5)第一次拌合
将粗骨料、细骨料、水泥、硅铝渣矿物粉和固硫渣粉以及设定配合比中70％水放入搅拌机搅拌3min；搅拌机转速为30～40r/min。
(6)加入减水剂溶液
(7)第二次拌合
将设定配合比中30％水加入搅拌机，拌合2min；搅拌机转速为50～60r/min。
(8)成型
将拌合物放入模具进行成型，板厚度不超过15cm；
(9)养护
采用蒸汽养护；
(10)干燥
采用远红外线加热器干燥；
(11)真空抽气
(12)浸渍
(13)聚合
采用辐射热聚合。
2.根据权利要求1所述的以废弃混凝土为骨料制备的预制混凝土板，其特征是：步骤(1)中用颚式破碎机将废弃混凝土破碎。
3.根据权利要求1或2所述的以废弃混凝土为骨料制备的预制混凝土板，其特征是：步骤(2)中将破碎后的废弃混凝土放置在偏心旋转设备研磨。
4.根据权利要求1或2所述的以废弃混凝土为骨料制备的预制混凝土板，其特征是：步骤(6)中减水剂可以为萘磺酸盐甲醛缩聚物或者三聚氰胺甲醛缩聚物，减水剂掺量为水泥质量的1％。
5.根据权利要求3所述的以废弃混凝土为骨料制备的预制混凝土板，其特征是：步骤(6)中减水剂可以为萘磺酸盐甲醛缩聚物或者三聚氰胺甲醛缩聚物，减水剂掺量为水泥质量的1％。
6.根据权利要求1或2所述的以废弃混凝土为骨料制备的预制混凝土板，其特征是：步骤(10)中干燥时间根据板厚度进行调整，板厚为8cm以下，采用干燥时间为6h；板厚为8～10cm以下，采用干燥时间为6.5h；板厚为10～12cm以下，采用干燥时间为7h；板厚为12～15cm以下，采用干燥时间为7.5h。
7.根据权利要求3所述的以废弃混凝土为骨料制备的预制混凝土板，其特征是：步骤(11)中真空度为剩余气压2.666kpa，真空时间为1h。
8.根据权利要求3所述的以废弃混凝土为骨料制备的预制混凝土板，其特征是：步骤(12)中浸渍压力和时间根据板厚度进行调整，板厚为8cm以下，浸渍压力为2.5MPa，浸渍时间为10h；板厚为8～10cm以下，浸渍压力为2.75MPa，浸渍时间为12h；板厚为10～12cm以下，浸渍压力为3MPa，浸渍时间为14h；板厚为12～15cm以下，浸渍压力为5MPa，浸渍时间为16h。
9.根据权利要求4所述的以废弃混凝土为骨料制备的预制混凝土板，其特征是：步骤(13)中不同聚合物的辐射量和加热时间采用如下：当聚合物采用甲基丙烯酸甲酯时，辐射量采用1.53×1010cd/m2，加热温度为75℃，加热时间为1.25h；当聚合物采用苯乙烯时，辐射量采用15.9×1010cd/m2，加热温度为75℃，加热时间为8h；当聚合物采用丙烯晴时，辐射量采用0.51×1010cd/m2，加热温度为75℃，加热时间为0.6h；当聚合物采用60％苯乙烯和40％丙烯晴时，辐射量采用1.62×1010cd/m2，加热温度为75℃，加热时间为1h；当聚合物采用醋酸乙烯时，辐射量采用1.60×1010cd/m2，加热温度为75℃，加热时间为0.9h。
10.根据权利要求4所述的以废弃混凝土为骨料制备的预制混凝土板，其特征是：浸渍后的混凝土用聚乙烯薄膜包裹起来。
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