CN105884279B - 碳纤维增强再生骨料混凝土 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及混凝土，目的是提供一种综合性能好、成本低的碳纤维增强再生骨料混凝土。碳纤维增强再生骨料混凝土，每立方的组成为水泥400～520kg、砂630～780kg、再生粗骨料1000～1100kg、碳纤维1～7kg、硅灰35～42kg、缓凝剂1.2～2.0kg、熟石灰3.5～5kg；所述的碳纤维经硅烷偶联剂预处理，碳纤维长度5～25mm。本发明保证再生骨料与凝胶材料和增强材料的充分结合。所以本发明混凝土抗压、抗拉能力都显著提高。并且原材料都很常见，加工工艺简单。为废弃混凝土再生骨料的广泛应用奠定了基础。

Description

碳纤维增强再生骨料混凝土
技术领域
本发明涉及混凝土，具体涉及一种利用废弃混凝土作为骨料的混凝土。
背景技术
混凝混凝土是建筑、市政工程等领域最常用的原材料。随着人口增加和城市化进程加快，我国对混凝土的用量需求不断增加；这也就导致了对混凝土的主要原材料——骨料的需求量日益增长。传统混凝土骨料都是采用天然砂石。天然砂石的大量开采，给生态环境造成破坏。并且天然砂石是不可再生资源，资源日趋枯竭。
与此同时，建筑业产生的废弃混凝土、砖石碎块等的数量也相当巨大。需要巨额的处理费，并且废弃混凝土的堆放或填埋将占用大量土地，还会造成环境污染。
为了减少天然砂石骨料的用量，节约资源；同时尽可能利用废弃混凝土。现有技术中出现了利用废弃混凝土、砖石碎块等作为再生骨料添加到混凝土的技术——将废弃混凝土经过破碎、清洗、分级等工序，替代天然骨料配制成新混凝土。已有的研究显示，该产品基本能满足普通混凝土的性能要求，应用要求不高的场合，理论上也具有用于结构工程的可行性。但该产品抗压性能尚可，但普遍存在抗拉性能差的缺陷。所以规模化应用还只是一个设想。
而现有技术中为了提高再生骨料混凝土的抗拉性能，也出现了添加碳纤维、玻纤进行增强；或者添加其他辅助制剂进行加强的技术。但或者配方复杂，材料、加工成本太高；或者效果不够理想；都没能很好的解决工程应用的难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种综合性能好、加工成本低的碳纤维增强再生骨料混凝土。
为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种碳纤维增强再生骨料混凝土，每立方的组成为：水泥400～520kg、砂630～780kg、再生粗骨料1000～1100kg、碳纤维1～7kg、硅灰35～42kg、缓凝剂1.2～2.0kg、熟石灰3.5～5kg；所述的碳纤维经硅烷偶联剂预处理，碳纤维长度5～25mm。粗骨料和砂的划分仍然按常规本领域惯例：砂的粒径小于4.75mm、粗骨料粒径大于4.75mm。
优选的，所述再生粗骨料的颗粒粒径10～60mm。
优选的，所述再生粗骨料的颗粒粒径20～40mm。
优选的，每立方的组成为水泥440～448kg、砂660～715kg、再生粗骨料1070～1105kg、碳纤维4～6kg、硅灰35～36kg、缓凝剂1.2～1.5kg、熟石灰4.7～4.9kg；所述的碳纤维经硅烷偶联剂预处理，碳纤维长度10～20mm。
优选的，每立方的组成为水泥472kg、砂638.5kg、再生粗骨料1087.6kg、碳纤维6.7kg、硅灰37.56kg、缓凝剂1.53kg、熟石灰4.36kg；所述的碳纤维经硅烷偶联剂预处理，碳纤维长度10～20mm。
优选的，所述的每立方混凝土含有碳纤维4～6kg。
相应的，所述碳纤维增强再生骨料混凝土的加工方法，步骤包括：
a、将碳纤维用硅烷偶联剂预处理；
b、预处理后的全部碳纤维与硅灰、砂按1:1:1的重量比混合均匀；
c、加入剩余原料和水混合均匀即得混凝土浆料成品；该浆料可浇筑到所需要的场合进一步固结、养护。
优选的，所述步骤b中，硅烷偶联剂用量为待处理物料总重量的1.5～2％；硅烷偶联剂先与水混溶，然后将碳纤维放入水溶液中浸泡、晾干。
本发明通过用硅烷偶联剂预处理碳纤维，便于碳纤维与其他无机材料的混合与浸润；利用硅灰(也叫微硅粉或称凝聚硅灰)的流动性更好地填充再生粗骨料的表面间隙，两者协同也能增强混合效果并增强混凝土性能，尤其是抗拉性能。加工的时候硅烷偶联剂处理后的碳纤维与等量硅灰和砂混匀，便于混合均匀。这样整体上可以起到让物料分布更均匀，增强效果更好。而缓凝剂的使用，调整和保持混凝土坍落度，同时延缓固结时间，使物料中的水泥浆充分流动与骨料接触，提高结合效果。所以本发明混凝土抗压、抗拉能力都显著提高。并且熟石灰对本发明混凝土性能也有意想不到的好处。本发明所用的原材料都很常见，加工工艺也较为简单，材料成本、加工成本低；为混凝土再生骨料的广泛应用奠定了基础。
附图说明
图1是C30标准的本发明混凝土与普通混凝土28d抗压强度对比图；
图2是C30标准的本发明混凝土与普通混凝土28d劈裂抗拉强度对比图。
具体实施方式
下面介绍本发明的具体实施例，及对比例及检测结果情况；以便详细展示本发明的技术方案和有益效果。
实施例中，水泥采用325常规水泥、砂采用天然细砂、废弃混凝土破碎制成的再生粗骨料粒径20～40mm，碳纤维牌号T700、长度在10～20mm，缓凝剂牌号ZLC-A1。
碳纤维的预处理是按碳纤维总重量1.6％称取硅烷偶联剂溶于适量水中；将碳纤维浸泡水溶液后取出晾干；或将水溶液均匀喷涂到碳纤维表面后晾干。
然后按照C30配比，另加硅灰、碳纤维、缓凝剂、熟石灰分别制备10组混凝土样品，粗骨料采用再生料。具体配料比如下表所示：
再配置10组普通C30混凝土样品，普通C30混凝土样品不添加硅灰、碳纤维、缓凝剂、熟石灰；其他配料比例与上表中对应组别的样品一致，但粗骨料采用粒径20～40mm的天然石子。
然后对本发明的10组C30混凝土样品和对应的普通C30混凝土样品的性能进行对比，结果如图1、2和下表所示：
由以上结果可见，采用本发明的技术方案后，混凝土塌落度、和易性都较现有技术有所改善，克服了现有技术中增加纤维材料后影响和易性和塌落度的问题。同时因为增加了碳纤维抗拉强度显著提高。并且抗压强度也有明显提升。综合性能较同牌号的普通混凝土更好。攻克了废弃混凝土再生利用的难题。
本发明的技术方案中，硅灰、碳纤维、缓凝剂虽然用量都不大，但相互协同作用后对混凝土性能有重要影响，这与理论设计是相协调的。熟石灰对性能的影响则是实验中偶然发现，作用机制尚不明确。本发明的混凝土性能优异，加工材料成本、工艺成本低，完全可以替代传统混凝土，从而节约天然砂石骨料。上述实施例中对原材料牌号或来源的选择一方面是这些材料本身常用，同时也是为了便于在同一基准下进行性能对比，包括废弃混凝土都是确保来源相同的。本领域技术人员都能明确上述材料选择不是唯一或限定性的。

Claims (7)

1.一种碳纤维增强再生骨料混凝土，其特征在于：每立方的组成为：水泥400～520kg、砂630～780kg、再生粗骨料1000～1100kg、碳纤维1～7kg、硅灰35～42kg、缓凝剂1.2～2.0kg、熟石灰3.5～5kg；所述的碳纤维经硅烷偶联剂预处理，碳纤维长度5～25mm。
2.根据权利要求1所述的碳纤维增强再生骨料混凝土，其特征在于：所述再生粗骨料的颗粒粒径10～60mm。
3.根据权利要求2所述的碳纤维增强再生骨料混凝土，其特征在于：所述再生粗骨料的颗粒粒径20～40mm。
4.根据权利要求1所述的碳纤维增强再生骨料混凝土，其特征在于：每立方的组成为水泥440～448kg、砂660～715kg、再生粗骨料1070～1105kg、碳纤维4～6kg、硅灰35～36kg、缓凝剂1.2～1.5kg、熟石灰4.7～4.9kg；所述的碳纤维经硅烷偶联剂预处理，碳纤维长度10～20mm。
5.根据权利要求1所述的碳纤维增强再生骨料混凝土，其特征在于：每立方的组成为水泥472kg、砂638.5kg、再生粗骨料1087.6kg、碳纤维6.7kg、硅灰37.56kg、缓凝剂1.53kg、熟石灰4.36kg；所述的碳纤维经硅烷偶联剂预处理，碳纤维长度10～20mm。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述碳纤维增强再生骨料混凝土的加工方法，步骤包括：
a、将碳纤维用硅烷偶联剂预处理；
b、预处理后的碳纤维与等量硅灰、与碳纤维等量的砂混合均匀；
c、加入剩余原料和水混合均匀即得混凝土浆料。
7.根据权利要求6所述的碳纤维增强再生骨料混凝土的加工方法，其特征在于：所述步骤b中，硅烷偶联剂用量为待处理物料总重量的1.5～2％；硅烷偶联剂先与水混溶，然后将碳纤维放入水溶液中浸泡、晾干。
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