CN105130347B - 一种高工作性能再生混凝土的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高工作性能再生混凝土的制备方法，包括以下步骤：1）先后称取胶凝材料及细骨料搅拌混合均匀，再加入天然粗骨料和再生粗骨料继续搅拌、混合均匀，获得干料；2）分别称取引气剂与拌合水，混合均匀，获得第一混合液；3）将减水剂加入第一混合液，搅拌混合均匀，获得第二混合液；4）将第二混合液加入干料中，搅拌后，即得高工作性能再生混凝土。本发明提供的一种高工作性能再生混凝土的制备方法，给出了适宜的粉煤灰、矿粉、皂角素及保坍剂的掺量，还提出了合理的砂率和再生骨料级配，从而改善再生混凝土的工作性，减小再生混凝土坍落度的损失，为促进再生混凝土的商品化应用做出重要贡献。

Description

一种高工作性能再生混凝土的制备方法

技术领域

本发明属于房屋建筑材料技术领域，涉及一种高工作性能再生混凝土的制备方法。

背景技术

废弃混凝土中含有大量的砂石骨料，如果能将它们合理地回收利用后，生产再生混凝土用到新的建筑物上，不仅能降低成本，节省天然资源，缓解骨料供求矛盾；还能减轻废弃混凝土对环境的污染，是可持续发展战略的一个重要组成部分。

再生骨料是将废弃混凝土经过破碎、清洗、分级和按一定比例相互配合后得到的骨料。而利用再生骨料作为部分或全部骨料配制的混凝土，称为再生骨料混凝土，简称再生混凝土。通过再生骨料混凝土技术可实现对废弃混凝土的再加工，使其恢复原有的性能，形成新的建材产品，从而既能使有限的资源得以再利用，又解决了部分环保问题。这是发展绿色混凝土，实现建筑资源环境可持续发展的主要措施之一。

随着再生混凝土的应用越来越广，应用比例越来越大，为了更好的发挥再生混凝土的自身优势，必须研究清楚再生混凝土各种性能。目前，通过国内外已有的关于再生混凝土的研究可知，再生混凝土与普通混凝土在力学性能和物理性能上存在明显区别，如再生混凝土强度较普通混凝土低，吸水率高，耐久性差等。

尤其是对于新拌的再生混凝土，其各方面性能与普通混凝土也存在明显区别，应对其进行深入研究。目前，衡量新拌混凝土性能一个重要指标是工作性，具体说就是保证施工正常进行的性能，包括混凝土的保水性，流动性和粘聚性，坍落度是衡量其程度高低的量化指标之一，用于判断施工能否正常进行。商品混凝土从拌制后到浇筑，总需要一段运输、停放时间，这往往会使混凝土和易性变差，或称为坍落度损失。坍落度过低，造成泵送困难，影响施工进程，坍落度损失过快成为商品混凝土生产企业最为头疼的问题之一。因此，通过适当的技术手段控制混凝土的坍落度，减小混凝土坍落度的经时损失，是目前混凝土科学中需要解决的中心技术问题之一。而再生粗骨料由于表面粗糙、孔隙率高、吸水率大。与普通混凝土相比，再生混凝土和易性相对较差，坍落度损失，工作性降低更为显著，这直接影响了再生混凝土的实际应用，亟待找到改善再生混凝土工作性的方法。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高工作性能再生混凝土的制备方法，用于解决现有技术中缺乏改善再生混凝土的工作性、减小再生混凝土坍落度的损失以提高再生混凝土的施工性能的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种高工作性能再生混凝土的制备方法，包括以下步骤：

1)先后称取胶凝材料及细骨料搅拌混合均匀，再加入天然粗骨料和再生粗骨料继续搅拌、混合均匀，获得干料；

优选地，所述胶凝材料以重量百分比计，包括以下组分：

粉煤灰 15-25％；

矿渣粉 25-40％；

水泥 40-60％。

其中，所述粉煤灰和矿渣粉的总用量不大于胶凝材料总用量的60％。

更优选地，所述粉煤灰为II级C类粉煤灰。优选的，所述II级C类粉煤灰是指性能达到国家标准GBT-1596-2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》的粉煤灰。

更优选地，所述矿渣粉为S95矿渣粉。优选的，所述S95矿渣粉是指性能达到国家标准GB/T18736-2002《高强高性能混凝土用矿物外加剂》的S95矿渣粉。

更优选地，所述水泥为普通硅酸盐水泥。最优选地，所述水泥为强度等级(P.O)42.5普通硅酸盐水泥。

所述胶凝材料的总用量及水胶比应根据所配混凝土的强度等级按普通混凝土配合比设计规程JGJ55-2011确定。

优选地，所述细骨料为天然黄砂。

更优选地，所述天然黄砂的规格为中粒径砂，细度模数控制在2.3-3.0。

更优选地，所述细骨料的砂率如下：

A)当再生混凝土的坍落度为120-180mm时，所述砂率为36～50％；

所述步骤A)中砂率的具体值应根据水胶比、坍落度及骨料最大粒径按线性插值法从表2中选取。

B)当再生混凝土的坍落度大于180mm时，按坍落度每增大20mm，砂率增大1％的幅度调整。

优选地，所述天然粗骨料为天然碎石。

更优选地，所述天然粗骨料的粒径不大于25mm。

优选地，所述再生粗骨料由新破碎的废旧混凝土制备而来。具体来说，所述再生粗骨料是指将废旧混凝土经过加工、破碎、分级后，按一定比例混合形成的再生骨料。

更优选地，所述再生粗骨料的粒径为5-25mm。

优选地，所述天然粗骨料与再生粗骨料的加入质量之比为：3：7-7：3，即再生粗骨料的取代率为：30-70％(m/m)。所述再生骨料取代率是指将再生骨料部分或全部代替天然骨料的比率。

更优选地，所述天然粗骨料与再生粗骨料的加入质量之比为：1：1，即再生粗骨料取代率为50％(m/m)。

优选地，所述搅拌混合在混凝土搅拌机中进行。所述混凝土搅拌机为市场购买的常规混凝土搅拌机。

优选地，先将胶凝材料与细骨料混合，所述搅拌混合条件为：混合时间：0.5-1分钟；混合搅拌速率：20-40转/分钟。

优选地，加入粗骨料混合，所述继续搅拌混合条件为：混合时间：0.5-1分钟；混合搅拌速率：20-40转/分钟。

优选地，所述胶凝材料、细骨料、粗骨料的加入的质量之比为1：1.5-2.4：1.8-3.5。

更优选地，所述胶凝材料、细骨料、粗骨料的加入的质量之比为1：2.04：2.36。

2)分别称取引气剂与拌合水，混合均匀，获得第一混合液；

优选地，所述引气剂为皂角素。所述皂角素是多年生乔木皂荚树果实中含有一种辛辣刺鼻的提取物，主要成分为三萜皂苷。

进一步地，所述皂角素与拌合水混合是将皂角素直接溶于拌合水或先将皂角素配成水溶液再溶于拌合水。皂角素溶解于水中的速度慢，配成水溶液方便使用。

更优选地，所述皂角素配成水溶液的质量百分比浓度为5-15％。

最优选地，所述皂角素配成水溶液的质量百分比浓度为10％。

更优选地，所述皂角素掺量为所述胶凝材料加入质量的0.3-0.6‰(m/m)。

优选地，所述拌合水为自来水。

所述混合后人工搅拌至溶液均匀。所述第一混合液中的拌合水用量由所配混凝土的水胶比确定。

3)将减水剂加入步骤2)中的第一混合液，搅拌混合均匀，获得第二混合液；

优选地，所述减水剂为萘系减水剂。主要成分是β基萘磺酸盐甲醛缩合物，是一种非引气型减水剂。

更优选地，所述减水剂为904-3型萘系减水剂。所述904-3型萘系减水剂由上海住总材料有限公司住科化学建材分公司生产。

更优选地，所述减水剂掺量为所述胶凝材料质量的0.5-3％。

最优选地，所述减水剂掺量为所述胶凝材料质量的0.5-2％。

优选地，所述第一混合液中还加入保坍剂。

更优选地，所述保坍剂为氨基磺酸盐系列保坍剂。其保塑作用优良，可延缓混凝土的凝结时间，使新拌混凝土在较长的时间内具备优良的工作度，坍落度保留效果理想，有利于混凝土的延时施工。

最优选地，所述氨基磺酸盐系列保坍剂为芳香族氨基磺酸盐缩合物，所述芳香族氨基磺酸盐缩合物具体为对氨基苯磺酸(盐)-苯酚-甲醛缩合物。所述氨基磺酸盐系列保坍剂的商品名称为氨基磺酸盐保坍剂。

更优选地，所述保坍剂掺量为所述胶凝材料加入质量的1-3‰(m/m)。

最优选地，所述保坍剂掺量为所述胶凝材料加入质量的1.5‰(m/m)。

优选地，所述混合搅拌条件为：混合后人工搅拌至溶液均匀。

优选地，所述第二混合液中引气剂与减水剂加入量的质量之比为1：20-50。

更优选地，所述第二混合液中引气剂与减水剂加入量的质量之比为1：30。

更优选地，所述第二混合液中引气剂与保坍剂加入量的质量之比为1：2-8。

最优选地，所述第二混合液中引气剂与保坍剂加入量的质量之比为1：4。

4)将步骤3)中获得第二混合液加入步骤1)中获得干料中，搅拌后，即得高工作性能再生混凝土。

优选地，所述搅拌在混凝土搅拌机中进行。所述混凝土搅拌机为市场购买的常规混凝土搅拌机。

优选地，所述搅拌条件为：混合时间：2-3分钟；混合搅拌速率：20-40转/分钟。

所述第二混合液与所述干料的比例关系根据所配混凝土的水胶比确定。

本发明进一步提供了一种由上述制备方法制备获得的高工作性能再生混凝土。

本发明还进一步提供了上述制备方法在制备高工作性能再生混凝土中的应用。

如上所述，本发明提供了一种高工作性能再生混凝土的制备方法，根据不同顺序及步骤，通过添加一定比例的粉煤灰和矿粉，合理调整砂率、合理骨料级配，并在再生混凝土中添加皂角素及氨基磺酸盐系列保坍剂，从而改善再生混凝土的工作性，减小再生混凝土坍落度的损失，提高再生混凝土的施工性能，改变再生混凝土(再生粗骨料混凝土)工作性易劣化，影响浇捣施工的问题，是促进再生混凝土工程应用的重要一环。

本发明中给出了适宜的粉煤灰、矿粉、皂角素及氨基磺酸盐系列保坍剂的掺量，还提出了合理的砂率和合理的再生骨料级配，最后还给出了高工作性能再生混凝土的制备方法。为解决建筑垃圾引起的环境问题，推动资源的可持续利用，促进再生混凝土的商品化应用做出重要贡献。

其中，添加的粉煤灰和矿粉的化学成分都含有大量活性SiO₂及Al₂O₃，在潮湿的环境中能与Ca(OH)₂等碱性物质发生化学反应，生成水化硅酸钙、水化铝酸钙等胶凝物质，起到改善混凝土强度的作用。而且，这两种材料中都存在粒径很小的微珠颗粒，这些极细小的微珠相当于活泼的纳米材料，可以减小水泥砂浆与集料表面的摩擦。此外，等质量的粉煤灰及矿粉的体积要比水泥体积大，且多采用超量取代的方法，从而使浆体变多，能够改善再生混凝土流动性和保水性。

砂率作为影响混凝土和易性的主要因素之一，它是表示混凝土中砂子与石子二者的组合关系。特别是砂率的变动，会使骨料的总表面积空隙率发生很大的变化，对混凝土拌合物的和易性有显著的影响。当砂率过大时，骨料的总表面积和空隙率均增大，若水泥浆量固定不变，相对的水泥浆量减少，减弱了水泥浆的润滑作用；砂率过小则不能保证粗骨料之间有足够的砂浆层，降低混凝土的流动性，且黏聚性和保水性变差，造成离析、流浆。而再生粗骨料表面较天然碎石粗糙，制成的混凝土流动性较天然碎石差，同时由于再生骨料表观密度较小，等质量取代天然骨料时使得粗骨料体积变大，需要包裹的砂浆量也增大，因此更有必要调整再生混凝土中的砂率，一般情况下应适当提高再生混凝土的砂率以提高再生混凝土工作性能。

骨料级配也是影响混凝土性能的关键因素之一，用级配较好的骨料拌制的混凝土其流动性、和易性比级配较差的骨料拌制的混凝土拌合物要好。由废旧混凝土经生产线破碎水洗筛分等工艺之后可生产粒径范围在5-31.5mm的再生粗骨料，但研究发现工业化生产的再生粗骨料级配不佳，所生产的再生混凝土工作性较差，有必要调整再生混凝土中的再生粗骨料级配。

普通新拌混凝土是固－液－气三相组成的体系，其中空气的含量约为1％～3％。空气以球形微细气泡的形式存在，吸附在固体颗粒的表面，如同摩擦很小且颇具弹性的细骨料，起到了“滚珠”或“轴承”的作用，减小了颗粒之间的摩擦阻力，使新拌混凝土容易流动。但据研究，空气含量每增加1％，对坍落度的影响相当于增加用水量3.0％-3.5％。因此，改善再生混凝土的工作性，不只需要改善新拌混凝土的和易性，还需要保持再生混凝土的工作性能，减缓再生混凝土工作性能的降低。引气剂能使混凝土在搅拌过程中产生大量均匀、稳定、封闭的微小气泡，通过气泡的“滚珠”或“轴承”的作用，从而改善其和易性，并在硬化后仍然能保留微小气泡以改善混凝土抗冻触耐久性。

特别是，本发明中选用皂角素作为引气剂，其主要成分为三萜皂苷，它具有良好的引气性能，引气泡细小、稳定、结构良好，强度损失小，水溶性非常好，复合性能良好，有一定的减水和缓凝效果。当皂角素掺量为混凝土中胶凝材料质量的0.3-0.6‰时，再生混凝土的坍落度损失减小约为20-55％，相应的再生混凝土强度降低约为15-32％。可调整再生混凝土的水胶比以弥补强度的损失。随再生粗骨料取代率增大，再生混凝土坍落度损失增大而强度有所降低，可适当增大皂角素掺量并相应地调整水胶比。同时，添加优选引气剂皂角素还可改善混凝土抗渗性，有利于降低碱骨料反应产生的危害性膨胀，引入大量均匀、稳定的微小气泡，能够有效改善混凝土的孔结构，是大幅提高混凝土耐久性的技术措施之一。

此外，引气剂皂角素还可与减水剂及其他类型的外加剂复合使用，可进一步改善混凝土的性能。特别是，将皂角素与氨基磺酸盐系列保坍剂复配用于再生混凝土的制备可进一步提高再生混凝土的保坍性能，当皂角素掺量为0.3‰、保坍剂掺量在1.5‰左右时，此时再生混凝土坍落度损失减小50％，相应的强度减小约为11％。与只掺皂角素时相比，保坍效果更佳，且不会进一步对混凝土的强度产生影响。

附图说明

图1显示为本发明中再生混凝土的坍落度损失与引气剂掺量的关系示意图1a、1b、1c、1d，其中，1a为0％取代率再生混凝土坍落度经时变化图；1b为100％取代率再生混凝土坍落度经时变化图；1c为0％取代率再生混凝土坍落度经时损失图；1d为100％取代率再生混凝土坍落度经时损失图。

图2显示为本发明中再生混凝土的坍落度损失与再生粗骨料取代率的关系示意图2a、2b、2c、2d，其中，2a为各取代率空白组坍落度经时变化图；2b为引气剂掺量0.3‰的各取代率试验组坍落度经时变化图；2c为各取代率空白组坍落度经时损失图；2d为引气剂掺量0.3‰各取代率试验组坍落度经时损失图。

图3显示为本发明中再生混凝土的抗压强度与引气剂掺量和再生粗骨料取代率的关系示意图3a、3b、3c、3d，其中，3a为抗压强度—引气剂掺量关系示意图；3b为抗压强度—取代率关系示意图；3c为0％取代率再生混凝土与不同引气剂掺量的28d抗压强度发展曲线图；3d为100％取代率再生混凝土与不同引气剂掺量的28d抗压强度发展曲线图。

图4显示为本发明中100％取代率再生混凝土与不同试剂掺量的28d抗压强度发展曲线图，其中，KB为空白对照，RC-0为只掺保坍剂的样品，RC-1为引气剂和保坍剂复掺的样品，RC-2为只掺引气剂的样品。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步阐述本发明，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

以下实施例中使用的原材料和配合比设计如下：

1、原材料

1.1水泥：P.O42.5普通硅酸盐水泥。

1.2粉煤灰：II级C类粉煤灰。

1.3矿渣粉：S95矿渣粉。

1.4细骨料：普通天然黄砂，规格为中粒径砂，细度模数控制在2.3-3.0。

1.5天然粗骨料：天然碎石，粒径不大于25mm，其主要物理力学性能见表1。

1.6再生粗骨料：新破碎的废旧混凝土，粒径为5-25mm，其主要物理力学性能见表1。

表1骨料物理力学性能

1.7拌合水：自来水。

1.8引气剂：皂角素。

1.9减水剂：904-3型萘系减水剂。

1.10保坍剂：氨基磺酸盐保坍剂。

2、配合比设计

本发明中通过合理调整砂率、骨料级配，从而有效提高再生混凝土的工作性能。

2.1砂率

再生混凝土细骨料应选用天然黄砂。再生粗骨料表面较天然碎石粗糙，砂率的取值应适当增大，尤其是对于大坍落度，高工作性能的再生混凝土。

本发明中制备的是高工作性能再生混凝土，一般认为高工作性能混凝土的坍落度至少应达到120mm，故本发明只给出坍落度在120mm以上的再生混凝土的砂率取值。坍落度范围在120mm-180mm的再生混凝土其砂率可以根据粗骨料粒径及水胶比从表2中选取，并可在表中所给的范围内适当调整。取值方法为先根据水胶比按骨料粒径由线性插值法确定某一取值范围，再在该砂率取值范围内按坍落度由线性插值法确定最终取值。具体如水胶比0.45，最大骨料粒径20，坍落度150mm，先根据水胶比确定砂率取值范围为39.5～44.5％，再由坍落度确定砂率为42％。

表2再生混凝土砂率(％)

当再生混凝土坍落度大于180mm时，其砂率可根据经验确定，也可在表2的基础上，按坍落度每增大20mm，砂率增大1％的幅度予以调整。

2.2骨料级配

统计工业化生产线生产出的数批再生粗骨料及天然粗骨料的骨料级配，得到再生粗骨料及天然粗骨料的典型级配如下表3所示。

表3骨料级配(％)

由上表3可知，工业化生产线生产出粗骨料的粒径范围为4.75-31.5mm，其中再生粗骨料中大粒径(19～31.5mm)的骨料含量较大。大粒径骨料含量过大，混凝土拌合物的黏聚性变差，抗离析能力也变差。这是由于粒径较大的骨料会增大骨料间的接触，增大混凝土拌合物的内摩擦力，从而增大混凝土拌合物的流动阻力，造成混凝土拌合物工作性能变差；在砂浆基材含量固定情况下，对限制石子沉降的能力有限，大石子含量高更容易产生沉降，增大混凝土拌合物中粗骨料的分层离析几率。因此可对再生粗骨料的级配进行调整，下表4给出了调整后的再生粗骨料的最佳级配。实际选用中再生粗骨料的级配在该级配附近为宜。优选的再生粗骨料的粒径范围为5-25mm。

表4再生骨料最佳级配(％)

实际生产中若对再生粗骨料筛分后重新进行级配调整将费时费力，浪费大量资源。本发明提出可将天然骨料与再生粗骨料按一定比例混合，可达到调整粗骨料级配的效果，适宜比例为1:1，即再生粗骨料的取代率为50％。研究表明此时再生混凝土的工作性有所改善，同时由于级配更优强度也有所提高。

实施例1

先称取胶凝材料，以重量百分比计，分别取粉煤灰15-25％、矿渣粉25-40％、水泥40-60％，其中粉煤灰和矿渣粉的总用量不大于胶凝材料总用量的60％。将胶凝材料加入混凝土搅拌机中搅拌混合均匀。再称取天然黄砂，其砂率按再生混凝土的实际坍落度小于10mm、10-60mm、大于60mm进行调整。再将天然黄砂加入混凝土搅拌机中，与胶凝材料混合，搅拌均匀。然后，再将天然粗骨料与再生粗骨料以1：1的质量之比加入混凝土搅拌机中，与胶凝材料、天然黄砂继续搅拌、混合均匀，获得干料。其中，天然粗骨料的粒径不大于25mm，再生粗骨料的粒径为5-25mm。胶凝材料、细骨料、粗骨料的加入的质量之比为1：1.5-2.4：1.8-3.5。搅拌混合条件为：混合时间：0.5-1分钟；混合搅拌速率：20-40转/分钟。

称取皂角素与拌合水混合均匀后，加入减水剂，有必要的话，再加入氨基磺酸盐系列保坍剂，配成混合液。其中，皂角素掺量为胶凝材料加入质量的0.3-0.6‰，保坍剂掺量为胶凝材料加入质量的1-3‰，减水剂掺量为胶凝材料加入质量的0.5-3％。

最后，将混合液加入干料中，搅拌后，搅拌条件为：混合时间：2-3分钟；混合搅拌速率：20-40转/分钟，即得高工作性能再生混凝土。

实施例2

按照实施例1中的方法步骤制备再生混凝土，其中，从工程应用出发，所选用再生混凝土配合比为某搅拌站生产用配合比。强度等级为C30，初始坍落度为180±10mm。同时，制备再生混凝土中不加入保坍剂，单掺皂角素。

为了定量研究皂角素掺量对改善再生混凝土工作性的影响，在保持其它因素不变(水胶比不变、砂率不变、减水剂掺量不变)的前提下，对取代率为0％和100％的试验组分别取0.3‰、0.6‰和1.2‰(皂角素掺量按与胶凝材料质量的比例取)三种掺量进行试验，试验配合比见表5。

再生粗骨料取代天然粗骨料的比率会对再生混凝土的性能产生不同影响。为了研究再生粗骨料取代率对再生混凝土工作性的影响，对掺量为0.3‰的所有试验组选取0％、50％、70％和100％四种再生粗骨料取代率进行试验，试验结果见表5。

由表5可知，皂角素掺量为皂角素粉末与胶凝材料质量的比值。(其中KB为空白对照组，RC为再生混凝土，编号中第2位为再生粗骨料取代率，最后一位为皂角素掺量)。

表5试验配合比

实施例3

1、工作性测试结果

将上述实施例2中如表5所示的配合比制备的再生混凝土，对其工作性能进行测定，主要方式为测定其一定时间内坍落度的损失量并进行比较。

本例中测得的各试验组每小时坍落度损失普遍较工程中商品混凝土的实际每小时坍落度损失值大。分析原因为，工程中商品混凝土在运输过程中处于不断搅拌的状态，而试验中由于无法模拟工程中的条件，用于测量后续坍落度损失的混凝土处在静置状态。但本试验仍可通过与空白组的比较分析皂角素对再生混凝土坍落度损失的影响。

本试验为研究再生混凝土工作性随时间的变化，空白组初始坍落度控制在(180±10)mm，对每组混凝土分别测其0min，30min，60min时的坍落度变化情况，测量方法参照国家标准GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》；同时测量每组混凝土的初始含气量，测量含气量所用仪器型号为日本三洋LC-615R/615B型。各试验组的黏聚性及保水性通过观察法确定。具体检测结果见图1-2(a、b、c、d)、表6。由试验结果可知各组混凝土均有良好的黏聚性和保水性，加入皂角素混凝土中含气量增大，但增大皂角素掺量混凝土含气量无明显增大，结合坍落度测试结果可以认为，加大皂角素掺量混凝土中引气剂有效成分增多，气泡的保持能力加强，保坍性能提高，这点在坍落度试验结果中得以体现。

表6工作性试验结果

由图1可知，皂角素可减小再生混凝土坍落度的损失，且随着掺量的增大保坍效果更为显著。对于不掺皂角素的空白对照组，其平均每小时坍落度损失为110mm；皂角素掺量为0.3‰时，每小时坍落度损失平均减小25mm(1h损失85mm)；掺量为0.6‰时，每小时坍落度损失平均减小60mm(1h损失50mm)，掺量为1.2‰时，每小时坍落度损失平均减小75mm(1h损失35mm)。由此可见，当皂角素掺量为混凝土中胶凝材料质量的0.3-0.6‰时，再生混凝土的坍落度损失减小约为20-55％。

由图2可知，对比空白对照组和试验组在不同再生粗骨料取代率下的坍落度损失结果，可以发现再生混凝土坍落度损失随再生粗骨料取代率的增大而增大，而将空白组与试验组进行对比可得到，在各取代率下添加皂角素均可减小再生混凝土坍落度损失。

2、混凝土初凝与终凝时间

实验发现，皂角素的掺入具有缓凝的效果，延缓了混凝土的初凝和终凝时间。空白组混凝土的初凝时间约为2.5-3h，终凝时间约为4-4.5h，且随再生骨料取代率增大，初凝及终凝时间有减小的趋势；掺入皂角素的各组混凝土初凝时间约为3.5-4h，终凝时间约为5-6h，且随皂角素掺量增大，初凝及终凝时间有增大的趋势。

3、强度测试结果

由于引气剂在混凝土中引入大量气泡，这些气泡在混凝土硬化后依然存在于结构中，造成混凝土抗压强度降低，因此需要对引气剂对混凝土抗压强度影响进行定量分析。参照国家标准GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法》规定：以边长为100mm的立方体试件，在标准养护条件下分别养护3d、7d、28d，按照标准试验方法测得的抗压强度作为立方体的抗压强度。各组再生混凝土强度测定结果见图3(a、b、c、d)、表7。图3(a)为再生混凝土立方体抗压强度与皂角素掺量的关系示意图，图3(b)为再生混凝土立方体抗压强度与再生粗骨料取代率之间的关系示意图，图3(c)为0％取代率再生混凝土与不同引气剂掺量的28d抗压强度发展曲线图，图3(d)为100％取代率再生混凝土与不同引气剂掺量的28d抗压强度发展曲线图。

由图3(b)可知，当再生粗骨料取代率为70％和100％时，各试验组混凝土抗压强度随取代率增加而降低，其原因为再生粗骨料表面残留有老砂浆，有较多的内部孔隙，形成薄弱层，使得再生粗骨料的强度小于天然碎石，从而造成再生混凝土抗压强度低于普通混凝土，且总体上随再生骨料掺量的增大，抗压强度相应地降低。而在本实例中当取代率为50％时，再生混凝土的抗压强度与普通混凝土相比无明显降低。参照已有的研究，其原因可能是此时再生与天然粗骨料两者形成的级配较优。

由图3(c、d)及表7可知，皂角素的掺入造成混凝土强度降低。对表7中的强度试验结果进行统计，将各组掺入皂角素的试验组与对应的不掺皂角素的空白组进行比较，当掺量为0.3‰和0.6‰时，其28d强度平均减小比率分别为：15.4％，31.6％，而在掺量为1.2‰时，虽然可以大幅度减小坍落度损失，但由于掺量过大，试块表面形成蜂窝状孔洞，成型养护失败。因此在实际选用中，掺量不宜过大(不宜>0.6‰)，而在掺量较小(<0.3‰)时，对于减小坍落度损失的效果不甚明显。由此可见，当皂角素掺量为混凝土中胶凝材料质量的0.3-0.6‰时，相应的再生混凝土强度降低约为15-32％。

表7抗压强度试验结果

实施例4

按照实施例1中的方法步骤制备再生混凝土，并且加入保坍剂。选取实施例2中100％取代率C30试验组进行试验，工程中保坍剂掺量为泵送剂的10％到15％，本次试验取为减水剂的8％，即0.64kg/m³。配合比如下表8所示。

表8保坍剂复配试验配合比设计

实施例5

将上述实施例4中如表8所示的配合比制备的再生混凝土，对其坍落度，黏聚性和保水性等工作性能进行测定，检测结果见表9。由表9的结果可知各组混凝土黏聚性和保水性均良好。

由表9可知，单独加入保坍剂可在一定程度上达到保持塌落度，减小坍落度损失的效果，与空白组相比，其一小时坍落度损失减小了20mm；从实施例2也已知单独加入皂角素也能在一定程度上减小坍落度的损失；对于皂角素与保坍剂复掺的试验组，其一小时坍落度损失的绝对值为60mm，但由于其初始坍落度与基准坍落度180mm有所增大，故该试验组与180mm基准坍落度相比其一小时坍落度损失为45mm，达到了较好的试验结果。

表9坍落度试验结果

由表10、图4可知，从强度方面来评价，单独加入保坍剂不会对混凝土强度造成明显影响，从本次试验结果还发现掺入保坍剂，混凝土的早期强度发展更快；从实施例3已知皂角素掺量为0.3‰时，与不掺皂角素时相比强度降低15.4％；本实施例中统计表10中RC-1-100的试验结果并与KB-100组进行比较，两种外加剂复掺使用时28天混凝土强度降低11.2％，甚至略优于只掺皂角素的试验组，可以认为在实施例2的基础上加入保坍剂与皂角素复合使用，混凝土强度不会进一步降低。

表10抗压强度试验结果

综上所述，本发明公开了一整套再生混凝土工作性的改善方法。本发明可用于解决再生混凝土工程应用中面临的工作性能劣化的问题，改善再生混凝土的施工性能。将为解决建筑垃圾引起的环境问题，推动资源的可持续利用，促进再生混凝土的商品化应用做出重要贡献。具有较大的环境效益、经济效益和社会效益。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (5)

1.一种高工作性能再生混凝土的制备方法，包括以下步骤：

1)先后称取胶凝材料及细骨料搅拌混合均匀，再加入天然粗骨料和再生粗骨料继续搅拌、混合均匀，获得干料；

2)分别称取引气剂与拌合水，混合均匀，获得第一混合液；

3)将减水剂加入步骤2)中的第一混合液，搅拌混合均匀，获得第二混合液；

4)将步骤3)中获得第二混合液加入步骤1)中获得干料中，搅拌后，即得高工作性能再生混凝土；

所述引气剂为皂角素；所述减水剂为萘系减水剂；所述第一混合液中还加入保坍剂，所述保坍剂为氨基磺酸盐系列保坍剂；

所述第二混合液中引气剂与减水剂加入量的质量之比为1：20-50；所述第二混合液中引气剂与保坍剂加入量的质量之比为1：2-8；

所述皂角素配成水溶液的质量百分比浓度为5-15％；所述皂角素掺量为所述胶凝材料加入质量的0.3-0.6‰；所述减水剂掺量为所述胶凝材料质量的0.5-3％；所述保坍剂掺量为所述胶凝材料加入质量的1-3‰；

所述细骨料为天然黄砂，所述天然黄砂的规格为中粒径砂，细度模数控制在2.3-3.0；

所述细骨料的砂率如下：

A)当再生混凝土的坍落度为120-180mm时，所述砂率为36～50％；

B)当再生混凝土的坍落度大于180mm时，按坍落度每增大20mm，砂率增大1％的幅度调整；

所述再生粗骨料的取代率为：50％；

所述胶凝材料、细骨料、粗骨料的加入的质量之比为1：2.04：2.36。

2.根据权利要求1所述的一种高工作性能再生混凝土的制备方法，其特征在于，所述胶凝材料以重量百分比计，包括以下组分：

粉煤灰 15-25％；

矿渣粉 25-40％；

水泥 40-60％。

3.根据权利要求2所述的一种高工作性能再生混凝土的制备方法，其特征在于，所述粉煤灰为II级C类粉煤灰；所述矿渣粉为S95矿渣粉；所述水泥为普通硅酸盐水泥。

4.一种高工作性能再生混凝土，根据权利要求1-3任一所述的一种制备方法制得。

5.根据权利要求1-3任一所述的一种高工作性能再生混凝土的制备方法在制备高工作性能再生混凝土中的用途。