CN105693124A - 用于混凝土内养护的再生细集料的制备方法及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于混凝土内养护的再生细集料的制备方法及使用方法，包括：对回收的废旧混凝土进行筛选，去除不符合回收利用条件的废旧混凝土；将筛选好的废旧混凝土破碎，去除杂质；测定其石粉含量、泥块含量以及坚固性；测定初步破碎好的再生细集料的级配以及细度模数；测定再生细集料的含水率、饱和吸水率以及其余物理性质；称取再生细集料，将称取好的细集料在洁净的水中浸泡，直至吸水饱和；将饱水的再生细集料从水中取出，称量质量，并计算饱和吸水量以及表面吸附水量；将饱水的再生细集料与粗骨料、水泥、混凝土外加剂、混凝土外掺料、水其余材料按照设计配比混合；将混合搅拌均匀的混合料浇筑成型，得到所需的水泥基材料制品。

Description

用于混凝土内养护的再生细集料的制备方法及使用方法

技术领域

本发明属于土木工程领域，涉及一种用于混凝土内养护的再生细集料的其制备和使用方法。

背景技术

混凝土是当今社会使用量最大的建筑材料，而混凝土在使用过程中会消耗大量的砂石资源，经过多年的开采，我国天然集料资源已经大为减少，部分地区甚至接近枯竭，而砂石的开采和运输会消耗大量的能源，对其周围的生态环境的破坏也十分严重。

与之形成鲜明对比的是，由于当前城市建设的快速推进以及旧城改造，我国每年约产生大约6亿吨的建筑垃圾，其中废旧混凝土占到了其中的30％～50％。如此大量的废旧混凝土不仅占用了大量的土地资源，还引起了一系列环境和社会问题，特别是在土地和空间日益紧张的大城市更是如此。混凝土再生集料的应用不仅能够节省垃圾处理费用，减少填埋占用的耕地面积，减轻环境污染与破坏，还可以减少天然砂石的开采，缓解天然砂石日趋匮乏的压力，实现建筑行业的可持续发展。

混凝土特别是高性能混凝土的早期开裂问题是影响混凝土结构耐久性的重要因素。因而，防止混凝土的早期收缩开裂问题已经成为一个迫切需要解决的技术难题。混凝土早期收缩主要是由于其内部水分散失造成的。目前控制混凝土早期收缩的重点在于控制早期水分的损失以及增加内部相随湿度，在其内部最需要湿度的区域及时增水养护。目前最可行的方法是从混凝土内部提供水源进行内养护，目前国内外常用的内养护方法包括饱水轻集料和高吸水树脂。再生混凝土细集料具有大孔隙率以及高吸水性等特点，饱水的再生细集料在混凝土内部可以看作是均匀分布的“蓄水池”，其所含的水分能够在混凝土内部湿度降低的时候释放出来，起到内养护的作用，从而缓解混凝土内部湿度下降引起的早期收缩，减少其早期开裂，提高其性能。饱水再生细集料的内养护机理与饱水轻集料以及高吸水树脂类似，但显然再生集料在环境保护以及节约资源方面的更具优势，且更为经济。

再生混凝土细集料作为一种内养护材料可用于取代混凝土中的细集料，工程应用中可以全部取代也可按照一定比例部分取代或者取代某个粒径范围的细集料。既可以用于高性能混凝土中，也可用于其余需要提供内养护的水泥基材料。

再生集料的常规使用方法一般是将其作为一种混凝土普通集料的替代品，且一般再生粗集料作为替代品使用的较多，而将再生细集料作为一种替代品的情况较少。将再生粗集料作为一种普通粗集料替代品的其缺陷在于：再生混凝土集料本身存在大量缺陷，其强度较一般混凝土集料低，而混凝土中粗集料起着骨架的作用，用再生粗集料替代普通粗集料无疑会降低混凝土的自身强度，影响混凝土结构物的品质。而将再生细集料作为一种普通细集料替代品的优势在于能够大大降低再生集料对混凝土强度的不利影响。

再生集料具有较大的吸水率，常规的使用方法中一般将再生集料的这一特性作为一种缺陷加以处理，而没有意识到再生集料在混凝土内养护方面的优势。将再生细集料进行预饱水，作为一种内养护材料使用，能够明显改善高性能混凝土的早期开裂，提高其耐久性。这一应用将再生集料的劣势转变为优势，给再生集料的使用提供了一种全新的思路。

发明内容

本发明提供一种用于混凝土内养护的再生细集料及其制备和使用方法，本材料绿色环保、制备简易、应用范围广，对于减少高性能混凝土早期开裂及提高其耐久性效果明显。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种混凝土的再生内养护材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：对回收的废旧混凝土进行筛选，去除不符合回收利用条件的废旧混凝土；

步骤2：将筛选好的废旧混凝土进行破碎，去除其中的杂质；

步骤3：测定其石粉含量、泥块含量以及坚固性，若不满足使用条件则对其进行调整或者弃用，若满足使用条件则进行步骤4；

步骤4：测定初步破碎好的再生细集料的级配以及细度模数，若不满足使用条件则对其进行调整；若满足使用条件则进行步骤5；

步骤5：测定再生细集料的含水率a、饱和吸水率b以及其余物理性质；

步骤6：将制取好的细集料封闭存储，防止再生细集料水分散失和受环境破坏。

步骤1中，所述回收利用条件是指回收的废旧混凝土不能够影响新制水泥基材料的品质，需质地坚固、无化学污染和无过多杂质。

步骤2中，所述废旧混凝土的破碎可采用颚式破碎机进行破碎，破碎也可采用其余有效的方式进行，只要能使得破碎的废旧混凝土满足使用要求即可。

步骤2中，所述去除再生细集料杂质是指在废旧混凝土初步筛选中未能发现的少量夹杂在再生细集料中的杂质，如云母、轻物质、有机物、硫化物、硫酸盐、氯化物等。

步骤3中，所述石粉含量是指再生细集料中粒径小于75μm的颗粒含量，其测定方法以及应达到的指标可参照国家标准《建设用砂》中的相关规定。当石粉含量不满足要求时，可对再生细集料过筛，筛除其中小于75μm的部分。当筛除成本较高时，可直接弃用。

步骤3中，所述泥块含量是指再生细集料中粒径大于1.18mm，经水浸洗、手捏后小于600μm的颗粒含量。其测定方法以及应达到的指标可参照国家标准《建设用砂》中的相关规定。当含泥量不满足要求时，可对再生细集料中大于1.18mm的部分用水进行浸洗和揉搓，然后筛除经处理后小于600μm的部分。若处理成本较高，可直接弃用。

步骤3中，所述坚固性是指再生细集料在自然风化和其他外界物理化学因素的作用下抵抗破裂的能力。其测定方法以及应达到的指标可参照国家标准《建设用砂》中的相关规定。当坚固性不满足要求时，可对再生细集料进行浆液浸泡、球磨等方法进行改性增强。若改性增强成本较高，可直接弃用。

步骤4中，所述级配和细度模数可参照国家标准《建设用砂》中所规定的测定和计算方法进行测定。

步骤4中，所述使用条件可参照国家标准《建设用砂》中关于细集料级配和细度模数的相关规定，此外还需满足实际中具体的设计使用要求。当再生细集料的级配和细度模数不满足要求时，可通过重复破碎、筛分重配等方法进行调整。

步骤5中，所述再生细集料的含水率是指再生细集料在自然存放状态下的含水率，用百分比表示。

步骤5中，所述再生细集料的饱和吸水率是指再生细集料在饱和面干状态下的含水率，用百分比表示。

步骤5中，所述其余物理性质是指再生细集料的表观密度、毛体积密度、堆积密度等物理性质，可按照工程中具体要求选择性地进行测定。

步骤6中，所述封闭保存是指将再生细集料进行覆盖或至于室内环境中，防止再生细集料内部水分发生变化。

一种混凝土的再生内养护材料的使用方法，包括以下步骤：

步骤1：按照设计用量称取再生细集料m₁，将称取好的细集料在洁净的水中浸泡，直至吸水饱和；

步骤2：将饱水的再生细集料从水中取出，称量其质量m₂，并计算其饱和吸水量m₃以及表面吸附水量m₄。

步骤3：将饱水的再生细集料与其余混凝土原材料按照设计配比混合并搅拌均匀；

步骤4：将混合搅拌均匀的混合料浇筑成型，并进行养护，最终得到所需的水泥基材料制品。

步骤1中，所述称取再生细集料为称取自然含水状态下的再生细集料。

步骤1中，所述再生细集料在水中浸泡为24h。

步骤2中，所述再生细集料饱和吸水量可按照下式进行计算，此部分水在配合比设计中不算在水泥水化所需的水量中。

$m_3=\frac{m_1*b}{(100+a)}$

步骤2中，所述再生细集料表面吸附水量可按照下式进行计算，此部分水在配合比设计中要算在水泥水化所需要的水量中；

$m_4=m_2-\frac{m_1*100}{(100+a)}-m_3.$

步骤3中，所述的其余混凝土原材料包括粗骨料、水泥、混凝土外加剂、混凝土外掺料、水；

其中：所述混凝土外加剂是指减水剂、早强剂、引气剂等可以改善混凝土性能的化学添加剂。

所述混凝土外掺料是指粉煤灰、硅灰、高炉矿渣等可以节约水泥、改善混凝土性能、调节混凝土强度等级的矿物材料。

所述搅拌均匀是指搅拌后的混合料各部分须均匀统一，无泌水、离析等现象发生，且能保证固化后的水泥基材料质地均匀统一。

步骤4中，所述水泥基材料的养护采用传统的养护方法即可。

本发明的有益效果为：

1、为废旧混凝土的回收利用提供了一种新途径，可缓解城市建筑垃圾带来的环境污染以及土地资源浪费现状；

2、为当前使用的细集料找到了一种替代品，可有效缓解我国砂石资源开采的压力；

2、为再生混凝土细集料的制备提供了一种较为完整的方法；

3、为水泥基材料的内养护提供了一种新材料，可减少水泥基材料早期开裂，提搞水泥基材料耐久性；

4、再生混凝土细集料来源广泛、制取简单、使用方便，大幅降低了水泥基材料的内养护成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1：再生混凝土细集料的制备流程；

图2：再生混凝土细集料在水泥基材料中的典型使用流程。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，一种用于混凝土内养护的再生细集料的制备方法，采用如下制备步骤，

步骤1：回收废旧混凝土并对回收的废旧混凝土进行筛选，去除其中受到化学污染、含较多杂质、质地软弱的部分。

步骤2：将筛选好的废旧混凝土加入到颚式破碎机中进行破碎，破碎粒径应控制在4.75mm以下，去除其中的云母、轻物质、有机物、硫化物、硫酸盐、氯化物等杂质。

步骤3：按照国家标准《建设用砂》中规定的方法测定再生细集料的石粉含量、泥块含量以及坚固性。若再生细集料中石粉含量不满足要求，可对再生细集料过筛，筛除其中小于75μm的部分，当筛除比较困难、成本较高，不符合工程经济性要求时，可弃而不用；若再生细集料中含泥量不满足要求，可对再生细集料中大于1.18mm的部分用水进行浸洗和揉搓，然后筛除经处理后小于600μm的部分，若处理成本较高，可弃而不用；若坚固性不满足要求，可对再生细集料进行浆液浸泡(如用高强度等级水泥和防水剂、膨胀剂配成浆液对再生细集料进行浸泡、干燥。混合浆液能渗入再生骨料的内部，填充再生骨料的孔隙，改善骨料的微观孔隙结构和表面性能来改善骨料的性能)、球磨(再生细集料在球磨作用下除去粘结在集料表面的弱结合水泥砂浆，剩下的水泥砂浆由于与集料结合力强从而可提高再生骨料的界面粘结强度)等方法进行改性增强。若改性增强成本较高，可弃而不用。

步骤4：测定初步破碎好的再生细集料的级配以及细度模数，当再生细集料的级配及细度模数不满足国家标准《建设用砂》中的规定或不满足工程设计要求时，可通过将再生细集料按照粒径大小进行筛分，然后按照规范和设计要求重新调配，从而调配出满足级配和细度模数要求的再生细集料；也可以通过重复破碎来减小细度模数，或者通过掺入较大粒径的再生细集料来增大细度模数；也可通过掺入稀缺粒径或筛除过剩粒径的再生细集料的颗粒来调整级配。

步骤5：测定再生细集料的含水率a(％)、饱和吸水率b(％)。再生细集料的含水率可采用烘干法进行测量，分别称量再生细集料烘干前后的质量，计算出再生细集料在烘干过程中散失的水分占其干质量的百分比即为其含水率；其饱和吸水率可先将其浸泡24h，使其吸水饱和，然后将其干燥到饱和面干状态，称量其在饱和面干状态下的质量，然后将其烘干并称量其烘干质量，计算烘干前后散失的水分占其干质量的百分比即为饱和吸水率。

以某种再生混凝土的制作过程为例，一种用于混凝土内养护的再生细集料的制备方法，采用如下使用步骤，如图2所示：

步骤一：按照混凝土设计配合比称量质量为m₁的再生细集料；

步骤二：将称取好的再生细集料浸泡到洁净的水中，在常温下浸泡24h，使其吸水饱和；

步骤三：将饱水的再生细集料从水中取出，称量其带水质量m₇，并计算其饱和吸水量m₈以及表面吸附水量m₉，饱和吸水量可按照下式进行计算：

$m_8=\frac{m_1*b}{(100+a)}$

表面吸附水量可按照下式进行计算：

$m_9=m_7-\frac{m_1*100}{(100+a)}-m_8$

步骤四：按照混凝土设计配合比分别称取质量为m₂的粗集料、质量为m₃的细集料、质量为m₄的水泥、质量为m₅的减水剂以及质量为(m₆-m₉)的水。

步骤五：从称取好的水中大体分出为设计用量一半的水与称取好的减水剂混合均匀待用。

步骤六：将称量好的质量为m₇的带水再生细集料与称取好的粗集料、细集料、水泥以及步骤五中剩余的水混合，并进行初步搅拌，采用卧式搅拌机时，可搅拌2min～3min。

步骤七：将步骤五中制得的溶液加入到步骤六中初步搅拌得到的混合料中进行最终搅拌，搅拌时间大约为2min～3min。

步骤八：将混合搅拌均匀的混合料浇筑成型，并进行养护，养护方法可采用薄膜养护等传统的养护方法即可，最终得到所需的水泥基材料制品。

上述虽然结合附图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劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种用于混凝土内养护的再生细集料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：对回收的废旧混凝土进行筛选，去除不符合回收利用条件的废旧混凝土；

步骤2：将筛选好的废旧混凝土进行破碎，去除其中的杂质；

步骤3：测定其石粉含量、泥块含量以及坚固性，若不满足使用条件则对其进行调整或者弃用，若满足使用条件则进行步骤4；

步骤4：测定初步破碎好的再生细集料的级配以及细度模数，若不满足使用条件则对其进行调整；若满足使用条件则进行步骤5；

步骤5：测定再生细集料的含水率a、饱和吸水率b以及其余物理性质；

步骤6：将制取好的细集料封闭存储，防止再生细集料水分散失和受环境破坏。

2.根据权利要求1所述的一种用于混凝土内养护的再生细集料的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述回收利用条件是指废旧混凝土不能够影响新制水泥基材料的品质，需质地坚固、无化学污染和无过多杂质；

步骤2中，所述杂质是指废旧混凝土在步骤1中筛选后未能发现的少量夹杂。

3.根据权利要求1所述的一种用于混凝土内养护的再生细集料的制备方法，其特征在于：步骤3中，所述石粉含量是指再生细集料中粒径小于75μm的颗粒含量；当石粉含量不满足要求时，对再生细集料过筛，筛除其中小于75μm的部分；当筛除成本较高时，直接弃用。

4.根据权利要求1所述的一种用于混凝土内养护的再生细集料的制备方法，其特征在于：步骤3中，所述泥块含量是指再生细集料中粒径大于1.18mm，经水浸洗、手捏后小于600μm的颗粒含量；当含泥量不满足要求时，可对再生细集料中大于1.18mm的部分用水进行浸洗和揉搓，然后筛除经处理后小于600μm的部分；若处理成本较高，可直接弃用。

5.根据权利要求1所述的一种用于混凝土内养护的再生细集料的制备方法，其特征在于：步骤3中，所述坚固性是指再生细集料在自然风化和其他外界物理化学因素的作用下抵抗破裂的能力；当坚固性不满足要求时，对再生细集料进行浆液浸泡、球磨进行改性增强；若改性增强成本较高，直接弃用。

6.利用权利要求1制得的再生细集料制作水泥基材料制品的方法，其特征在于：

步骤1：按照设计用量称取再生细集料m₁，将称取好的细集料在洁净的水中浸泡，直至吸水饱和；

步骤2：将饱水的再生细集料从水中取出，称量其质量m₂，并计算其饱和吸水量m₃以及表面吸附水量m₄。

步骤3：将饱水的再生细集料与其余混凝土原材料按照设计配比混合并搅拌均匀；

步骤4：将混合搅拌均匀的混合料浇筑成型，并进行养护，最终得到所需的水泥基材料制品。

7.根据权利要求1所述的一种用于混凝土内养护的再生细集料的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述再生细集料的含水率是指再生细集料在自然存放状态下的含水率，用百分比表示；

所述再生细集料的饱和吸水率是指再生细集料在饱和面干状态下的含水率，用百分比表示；

所述其余物理性质包括再生细集料的表观密度、毛体积密度、堆积密度。

8.根据权利要求1所述的一种用于混凝土内养护的再生细集料的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述称取再生细集料为称取自然含水状态下的再生细集料，所述再生细集料在水中浸泡为24h。

9.根据权利要求1所述的一种用于混凝土内养护的再生细集料的制备方法，其特征在于：步骤2中，所述再生细集料饱和吸水量按照下式进行计算，此部分水在配合比设计中不算在水泥水化所需的水量中；

$m_3=\frac{m_1*b}{\left(100+a\right)}.$

10.根据权利要求1所述的一种用于混凝土内养护的再生细集料的制备方法，其特征在于：步骤2中，所述再生细集料表面吸附水量按照下式进行计算，此部分水在配合比设计中要算在水泥水化所需要的水量中；

$m_4=m_2-\frac{m_1*100}{\left(100+a\right)}-m_3.$