CN105198287A - 再生骨料混凝土性能改善方法 - Google Patents

Abstract

一种再生骨料混凝土性能改善方法，包括以下步骤：（1）、提高再生混凝土的强度；（2）、提高再生混凝土的耐久性；(3)、掺加活性掺和料和外加剂。废旧材料的再生利用有许多方面的好处，其中主要的环保利益就是保存了天然资源，特别是在骨料缺乏的地方。此外，在废旧混凝土中有未尽水化的水泥颗粒，可以激发其进一步地反应。利用再生骨料可以降低水泥的用量，从而减少因生产水泥所带来的污染，并且在公路桥梁建设和民用建筑中使用再生石料能够产生巨大的利益。

Description

再生骨料混凝土性能改善方法

技术领域

本发明属于建筑科学技术，特别涉及再生骨料混凝土技术领域。

背景技术

混凝土材料是人类文明建设中不可缺少的物质基础。随着人类文明的不断前进，世界范围内城市化进程不断加快，混凝土材料的人均消费量越来越大，与此同时产生的环境问题也越来越显著。目前，全世界混凝土的年产量约28亿立方米，我国混凝土的年产量约占世界总量的45%，约13~14亿立方米。长期以来，由于砂石骨料来源广泛易得，价格低廉，被认为是取之不尽、用之不竭的原材料而不被重视，随意开采，甚至滥采滥用。结果造成山体滑坡、河床改道，严重破坏自然环境。而且随着世界人口的日益增多，建筑业作为国民经济的支柱产业有了突飞猛进的进展，对砂石骨料的需求量不断增长。由于长期开采造成的资源枯竭，使得原有砂石骨料源源不断的现象不复存在，建筑业的可持续发展与骨料短缺的矛盾日益突出。在一定意义上讲，天然砂石属于不可再生资源，它们的形成需要漫长的地质年代。如果不加限制地开采，不久我们将面临天然骨料短缺，就如当前的煤炭、石油、天然气一样。另一方面，水泥混凝土结构通常只有几十年的生命周期，在这些结构完成其使用功能后，旧混凝土就会被废弃。世界上每年拆除的废旧混凝土、建筑产生的废弃混凝土、混凝土预制构件厂排放的混凝土以及在生产砌块过程中产生的大量不符合标准的砌块均会产生大量的建筑垃圾。

目前，我国建筑垃圾的数量已占到城市垃圾总量的30%～40%。绝大部分建筑垃圾未经任何处理,便被采用露天堆放或填埋的方式进行处理,造成了严重的环境污染。废弃混凝土作为建筑垃圾的最重要组成部分，经估算2003年我国的混凝土废料量已经达到了1.8亿吨,给环境造成了较大的负面影响。同时混凝土生产需要大量的砂石骨料,而随着对天然砂石的不断开采，天然骨料资源亦将趋于枯竭,且其开采的运输能耗与费用惊人,对生态环境的破坏也十分严重。为解决这些问题，若能将这些废弃混凝土块就地回收，经破碎、清洗、分级后作为骨料再生利用，生产混凝土并用到新建建筑物上，则不仅能降低成本，节省天然骨料资源，保护生态环境，还能解决城市废弃物的堆放、占地和环境污染等问题。城市建筑垃圾资源化处理是20世纪90年代以来世界众多国家，特别是发达国家环境保护和可持续发展战略目标之一。利用建筑垃圾中混凝土及砖石砌体残骸碎片，经过一系列的处理，作为循环再生骨料(简称再生骨料)。这是绿色混凝土发展的主要趋势，对节约能源、保护环境、降低工程造价与成本具有重大的社会意义，也将对我国的可持续发展、建设节约型社会的发展战略起到一定的促进与推动作用。

近20、30年来，世界范围内城市化进程加快，世界建筑业已进入人类高速发展阶段，新建建筑和对原有建(构)筑物的拆除、改造均使混凝土成为建筑产品的最大原材料和最大建筑垃圾。目前，在世界上的一些大中城市，浇筑混凝土所需要的砂石已显短缺,需从外地远距离地运进，价格高昂。而世界上对于建筑垃圾的处理方法仍然不多。传统的建筑垃圾处理方法主要是运往郊外露天堆放或填埋。据测算，我国每年施工建设产生的建筑垃圾达4000万t,一方面,这不仅占用大量的土地，且会造成严重的环境污染。另一方面,由于建筑垃圾的组成特点和它产生于建设工程现场的实际情况，建筑垃圾中很多是可以再生利用的，在资源日趋匮乏的今天,简单地遗弃垃圾废料也是资源的极大浪费。因此,使再生混凝土能够变废为宝，既满足了人类对资源的需求，减少砂、石等资源的开采量，又为后世子孙留下了宝贵的财富，也是解决“资源匮乏”现状的有效途径，而且能够避免由于废弃混凝土的堆放而产生的环境污染。因此，再生混凝土是一种可持续发展的绿色混凝土。

再生骨料一般来自废旧混凝土结构构件，人工破碎比较困难而且效率不高，为了使再生骨料混凝土能普遍应用于实际工程，必须实现再生骨料的工业化生产。目前再生骨料的加工方法是将不同的切割破碎设备、传送机械、筛分设备和清除杂质的设备有机地组合在一起，共同完成破碎、筛分和除去杂质等工序，最后得到符合质量要求的再生细骨料和再生粗骨料。许多国家研究并制造了专门的破碎机械设备和设计了有效的生产工艺，大规模的生成再生骨料。

根据对再生混凝土的性能分析，并经过科研工作者的大量实验证明，采取一定的措施，可以基本弥补再生混凝土性能的不足和缺陷，满足混凝土的使用要求。由于再生骨料的高吸水性，直接影响到再生混凝土拌和物的和易性。再生混凝土拌和物的流动性较小，但粘聚性和保水性较好。可以通过使用外加剂（主要有减水剂，膨胀剂，引气剂等）、掺和料（优质粉煤灰，矿渣等）、骨料预吸水等方法来改善新拌混凝土的流动性。再生混凝土的力学性能比普通混凝土稍差一些，抗压强度偏低，弹性模量也有一定程度的下降，干缩和徐变较普通混凝土要大。但可以通过对骨料的性能改善，使用再生粗骨料与天然砂的搭配等，来提高混凝土强度。目前配置中低强度的混凝土是可以的。耐久性是混凝土的重要性能，包括许多方面的内容。总体来说，再生混凝土的耐久性劣于普通混凝土的情况。通过对再生骨料性能的改善，掺入活性掺和料等措施能够提高再生混凝土的耐久性。

废弃混凝土再生骨料的应用既可以减少废弃混凝土排放量和对环境造成的二次污染，节省大量的处理费用，可以减少建筑业对天然砂石的消耗，保护自然资源和人类的生存环境，产生良好的经济效益、社会效益、环保效益。再生骨料的经济分析不能简单地用其生产成本等经济指标来衡量，而应综合考虑其生产成本和所产生的社会效益、环保效益。

发明内容

本发明的目的是提供一种再生骨料混凝土性能改善方法，已解决现有技术中的不足。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种再生骨料混凝土性能改善方法，包括以下步骤：

（1）、提高再生混凝土的强度：

(1-1)通过控制水灰比,掺入高效减水剂与高活性超细矿物掺合料如粉煤灰、硅灰等,可以配制出高强度且工作性能良好的再生混凝土；(1-2)通过机械活化和酸液活化方法对再生骨料表面的状态加以改善用界面剂、有机耦合剂或环氧树脂等事先涂抹在集料表面可以增强骨料与水泥浆体之间的粘结强度；(1-3)二次搅拌工艺由于投料顺序的改变；

（2）、提高再生混凝土的耐久性

(2-1)选择合适的水灰比，通过降低再生混凝土的水灰比可以提高再生混凝土的抗渗性能；

(2-2)合理选择再生骨料的粒径，相比用较大粒径骨料配制的再生混凝土而言,较小粒径骨料配制的再生混凝土结构紧密，通过减小再生骨料的最大粒径可以提高再生混凝土的抗冻、抗渗、抗碳化等耐久性指标,同时有助于减少再生混凝土的收缩；

(3)、掺加活性掺和料和外加剂。

步骤（2）中，再生骨料的最大粒径建议使用16～20mm。

废旧材料的再生利用有许多方面的好处，其中主要的环保利益就是保存了天然资源，特别是在骨料缺乏的地方。此外，在废旧混凝土中有未尽水化的水泥颗粒，可以激发其进一步地反应。利用再生骨料可以降低水泥的用量，从而减少因生产水泥所带来的污染，并且在公路桥梁建设和民用建筑中使用再生石料能够产生巨大的利益，主要包括以下四点：a)经济效益再生骨料的价格通常要比天然骨料便宜得多，特别是在公路改建中，旧路面的混凝土一般都是在要施工的新路面的现场轧碎，这就节省了采石和运输的费用，而且易于生产；b)环境保护在混凝土中使用再生骨料是进行废物处理的一个最为有效的途径；c)降低容量再生骨料的容量较小，这就意味着混凝土的容量也较小，而混凝土的产量则是较高的；d)质量控制在公路桥梁工程改建中，旧路面的混凝土没有污染，一般都符合质量要求，优于其他建筑材料，旧混凝土路面的破坏并不会影响浇筑后新路面的使用寿命，这一点不同于其他结构的混凝土。工程中废旧材料的再生利用是水泥混凝土工业走向可持续发展的根本要求，是按照自然生态模式组成“资源——产品——再生资源”的物质反复循环的流动过程，完成物质闭循环过程的重要环节。再生骨料混凝土技术能够从根本上解决废弃混凝土的出路问题既能减轻废弃混凝土对环境的污染又能节省天然骨料资源，减少自然资源和能源的消耗，具有显著的社会、经济和环境效益，符合可持续发展的要求,是发展绿色混凝土的主要途径之一。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种再生骨料混凝土性能改善方法，包括以下步骤：

1、提高再生混凝土的强度：在水工建筑物中,主要采用中、低强度的混凝土,再生骨料性质对其强度的影响相对较小。研究表明,从以下几个方面可以一定程度上提高再生混凝土的强度:(1)通过控制水灰比,掺入高效减水剂与高活性超细矿物掺合料如粉煤灰、硅灰等,可以配制出高强度且工作性能良好的再生混凝土。(2)通过机械活化和酸液活化方法对再生骨料表面的状态加以改善用界面剂、有机耦合剂或环氧树脂等事先涂抹在集料表面可以增强骨料与水泥浆体之间的粘结强度。(3)二次搅拌工艺由于投料顺序的改变：可以促进水泥颗粒的分散程度,使水泥水化充分,提高再生混凝土的强度达10%以上；

2、提高再生混凝土的耐久性

(1)选择合适的水灰比。通过降低再生混凝土的水灰比可以提高再生混凝土的抗渗性能。在水工混凝土中,由于建筑物本身的需要,水工混凝土的水灰比要比普通建筑物的水灰比低,通过减小水灰比来提高再生混凝土的抗冻性,这与对水工混凝土的技术要求相容。

(2)合理选择再生骨料的粒径。相比用较大粒径骨料配制的再生混凝土而言,较小粒径骨料配制的再生混凝土结构紧密。通过减小再生骨料的最大粒径可以提高再生混凝土的抗冻、抗渗、抗碳化等耐久性指标,同时有助于减少再生混凝土的收缩。再生骨料的最大粒径建议使用16～20mm

(3)掺加活性掺和料和外加剂。粉煤灰能细化再生骨料的毛细孔道，改善再生混凝土的抗渗性。试验研究表明,掺入10%的粉煤灰与未掺加粉煤灰的混凝土相比,掺加粉煤灰的再生混凝土的渗透深度、吸水率和重量损失率分别降低了约10%、30%和40%。在水工混凝土中掺粉煤灰已被广泛使用，其应用技术较为成熟。添加引气剂对于改善再生混凝土的抗冻性能也有明显的效果。

上述虽然结合实施例对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性的劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种再生骨料混凝土性能改善方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）、提高再生混凝土的强度：

(1-1)通过控制水灰比,掺入高效减水剂与高活性超细矿物掺合料如粉煤灰、硅灰等,可以配制出高强度且工作性能良好的再生混凝土；(1-2)通过机械活化和酸液活化方法对再生骨料表面的状态加以改善用界面剂、有机耦合剂或环氧树脂等事先涂抹在集料表面可以增强骨料与水泥浆体之间的粘结强度；(1-3)二次搅拌工艺由于投料顺序的改变；

（2）、提高再生混凝土的耐久性

(2-1)选择合适的水灰比，通过降低再生混凝土的水灰比可以提高再生混凝土的抗渗性能；

(2-2)合理选择再生骨料的粒径，相比用较大粒径骨料配制的再生混凝土而言,较小粒径骨料配制的再生混凝土结构紧密，通过减小再生骨料的最大粒径可以提高再生混凝土的抗冻、抗渗、抗碳化等耐久性指标,同时有助于减少再生混凝土的收缩；

(3)、掺加活性掺和料和外加剂。

2.如权利要求1所述的再生骨料混凝土性能改善方法，其特征在于：步骤（2）中，再生骨料的最大粒径建议使用16～20mm。