CN107586053B - 一种混凝土再生工艺及混凝土配方 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及到一种混凝土再生工艺及混凝土配方，包括以下步骤，S1：预处理、S2：杂质过滤、S3：杂质吸附、S4：筛分处理、S5：破碎处理、S6：烘干收集；本方案中采用的各类原材料均符合环境友好理念，其中的物质如矿粉、粉煤灰和矿物掺和料均为废弃料，属于废物利用，资源的合理化应用；再生骨料具有孔隙率高、吸水率大等特点，导致再生混凝土是一种多孔性材料；因为人行步道对于承重能力要求不高，因此可用再生混凝土进行浇注成型。
Description
技术领域
本发明涉及一种混凝土制作方法，特别涉及一种混凝土再生工艺及混凝土配方。
背景技术
近年来，世界建筑业进入高速发展阶段，混凝土作为最大宗的人造材料对自然资源的占用及对环境造成的负面影响也引发了可持续发展问题的讨论；世界每年拆除的废旧混凝土、新建建筑产生的废弃混凝土以及混凝土工厂、预制构件厂排放的废旧混凝土的数量是巨大的。同时，预计今后废弃混凝土排放量将随着世界范围内社会化进程的加快，对原有建筑物的拆除、改造与日俱增。废弃混凝土传统的处理方法主要是将其运往郊外堆放或填埋，不仅要花费大量的运费，给环境造成二次污染，而且要占有大量宝贵的土地资源，并且简单地遗弃也是对自然资源的极大浪费；再生骨料混凝土的开发和应用，一方面解决了大量废弃混凝土处理困难以及由此造成的生态环境日益恶化等问题；另一方面，用建筑垃圾循环再生骨料替代天然骨料，可以减少建筑业对天然骨料的消耗，从而减少对天然砂石的开采，从根本上解、决了天然骨料的日益匮乏和大量砂石开采对生态环境的破坏，保护了人类的生存环境，复合可持续发展的要求。
如申请公布号为“CN103626413A”的中国专利所公开的一种再生混凝土骨料的制备工艺，通过将废弃混凝土粉碎，作为骨料再次使用；由于混凝土在制作过程中，加入其中的不仅有水泥、砂石和骨料等，还有一些混凝土外加剂，如阻锈剂、泵送剂、引气剂等，除此以外，已经使用的混凝土中还会混杂有一些低密度的建筑材料和粉刷涂料，如粘土砖、硬化石膏、油漆等，从而造成废弃混凝土中的成分复杂，影响再生混凝土中骨料的单一性，影响再生混凝土的结构强度。
发明内容
本发明的目的是提供一种混凝土再生工艺。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种混凝土再生工艺，包括以下步骤：
S1：预处理：锤击废弃混凝土块，使锤击后的混凝土块径长小50mm，将其中的钢筋剥离；
S2：杂质过滤：将S1中得到的混凝土块置入至清水池中并进行搅拌，将悬浮在清水池上方的悬浮物去除，将混凝土块捞出晾晒至表面无明显水渍；
S3：杂质吸附：将S2中过滤得到混凝土块导入至呈酸性的池中浸泡5-10min后导入至呈碱性的池中浸泡10-15min后，再导入有机溶剂池进行滤洗，再导入清洗池进行涤洗；
S4：筛分处理：将涤洗后的混凝土筛分成粒径为20-50mm、5-20mm和小于5mm以下的再生混凝土骨料颗粒；
S5：破碎处理：将粒径小于5mm的再生混凝土骨料投入至碎石研磨机中打磨至粒径为0.3-0.8mm，将粒径为5-20mm的再生混凝土骨料颗粒进行破碎处理至粒径为0.8-1.5mm，将粒径为20-50mm的再生混凝土骨料进行锤击处理并重复步骤S4；
S6：烘干收集：将S5中经破损处理的再生混凝土骨料烘干后分类码放。
通过采用上述技术方案，混凝土在使用过程中，通常先用钢筋预打底围出基础形状，之后将混凝土浇灌在其中，保持其结构强度；所以在回收利用时，先将混凝土块锤击成小块的混凝土块增强混凝土的比表面积，且在锤击过程中，混凝土与钢筋之间发生脱落，有助于将混凝土体系中的钢筋取出；去除钢筋之后的混凝土投放至清水池中进行涤洗，在洗涤过程中，持续对混凝土进行搅拌，不同密度的物质停留在清水池中不同位置处，其中密度较小质量较轻的物质如塑料袋等杂质垃圾等悬浮在清水池表面，将杂质去除并对混凝土块做简单清洗；将清洗后的混凝土块取出并晾晒，避免混凝土块中携带的水分作为杂质引入酸性池或碱性池。混凝土在使用过程中，氯离子会不间断的侵入，氯离子会对钢筋混凝土中的钢筋起腐蚀作用，钢筋锈蚀之后产生的氧化物在酸洗之后脱离，且混凝土体系为碱性，如氢氧化钙等，氢氧化钙等与空气中的二氧化碳作用生成碳酸钙等，附着在混凝土骨料之上，浸泡在酸性池中对骨料表面的碳酸钙等进行去除；之后将混凝土块从酸性池中取出投入至碱性池中，碱与酸性池中的酸发生酯化反应反应，生成的酯是一种较好的表面活性剂，其作用类似于肥皂水，有助于将混凝土表面的脏污以及油性物质，如油性油漆等去除，再清洗过程中将残存在混凝土块上的酸性物质去除，并恢复混凝土体系中的碱性环境；最后将清洗过后的混凝土块投入至有机溶剂中进行涤洗，混凝土添加剂中的物质大多是由具有长分子链的有机大分子构成，这类分子粘附在混凝土骨料上无法通过清水池的涤洗去除，但大多溶于有机溶剂中，将混凝土块中的外加剂洗除；并将混凝土块表面的酯化物去除；最后将混凝土块再次投入至清洗池中洗净晾干；将洗净晾干的混凝土块根据粒径进行筛分，并进行打磨粉粹，将粒径小于5mm的打磨至0.3-0.8mm，打磨粉碎产生的粉末可用作矿粉；粒径为5-20mm和20-50mm经锤击、打磨粉碎之后得到粒径为0.8-1.5mm骨料；由于已经使用过的混凝土骨料可能出现碳化等化学变化，导致结构强度降低，所以将混凝土块打磨成粒径较小的骨料，用以保证再生混凝土的结构强度。
作为优选，所述S3中呈酸性的池子内置有乙酸。
通过采用上述技术方案，乙酸是一种工业生产中常用到的有机酸性物质，成本较低制作较容易，由于乙酸分子链长较短，其中一端连接有亲水集团羧基，所以有机酸能与水互溶，具有酸性的同时还能溶解一部分有机物。
作为优选，所述S3中呈碱性的池子内置有乙醇和乙醇钠。
通过采用上述技术方案，乙醇钠的碱性强于氢氧化钠，乙醇能与乙酸反应生成乙酸乙酯；且乙酸钠和乙酸的成本较低，制备容易。
作为优选，所述S3中盛放有有机溶剂的池子内置液体为四氯化碳或DMSO。
通过采用上述技术方案，四氯化碳或DMSO(二氯亚砜)均可作为较好的溶剂，大多数的有机物都可溶解在其中。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种混凝土，以下组份按重量份计：
碎石包括粒径为0.8-1.5mm的大碎石和粒径为0.3-0.8mm的小碎石
碎石由权利要求1-4任意一项所述的再生工艺制备而成。
通过采用上述技术方案，石子作为混凝土骨料之一，用于提高混凝土中的结构强度，稀释剂采用水，水润湿石子之后，减小石子之间的摩擦力，使混凝土在搅拌过程中，混合的更加均匀；水泥、粉煤灰与水混合之后可用为胶黏剂，将石子粘黏在一起，粉煤灰颗粒呈多孔型蜂窝组织，且珠壁具有多孔结构，孔隙率高达50％-80％，具有极强的吸水性，混凝土表面的水下渗吸附在粉煤灰中，当温度较高时，其中的水分提前蒸发，降低混凝土表面的温度，避免混凝土表面温度过高而导致开裂；其中，粉煤灰是煤燃烧后收捕下来的细灰，是燃煤电厂排出的主要固定废物，是我国排量较大的工业废渣之一，将粉煤灰掺入至混凝土中，对混凝土性能起到良好提升的同时，也是对固体废弃物的废物利用；矿物掺和料是为了改善混凝土性能，节约用水，调节混凝土强度等级的粉状矿物质，如沸石粉、硅灰、石灰石、磨细石英砂等材料；矿粉是矿石粉碎加工后的产物，能与粉煤灰协同增加混凝土性能；泵送剂是一种改善混凝土泵送性能的外加剂，具有卓越的减水增强效果和缓凝保塑性能。
作为优选，还包括5-10份生石灰和8-15份的酚醛纤维。
通过采用上述技术方案，生石灰加入至混凝土中与其中的水反应生成碱性氢氧化钙并放出热量；混凝土制作的最适宜温度为45-60℃；生石灰与水反应放出的热量正好适应此温度；其次酚醛纤维加入至其中，能提高混凝土的抗裂性、抗拉性，在拉、伸前期，其中的石子等物料与高分子纤维共同承受，当基料开裂后，横跨裂缝的纤维成为外力的主要承受者，从而避免混凝土中裂缝继续扩裂，以此增强混凝土的韧性等；这种纤维强度高，且具有一定的回弹性，所以对已经裂开的裂缝产生回拉的作用力。
作为优选，用于人行步道的铺设。
通过采用上述技术方案，混凝土在使用过程中，大气中的二氧化碳、二氧化硫等外部介质联合对混凝土作用，使混凝土结构发生碳化，从而导致钢筋锈蚀，混凝土保护层干裂，致使混凝土结构强度下降；与天然骨料相比，再生骨料的来源呈多样性，其性能不稳定，离散性较大，且再生骨料孔隙率高、吸水率大等特点，导致再生混凝土是一种多孔性材料；碳化改变再生混凝土的化学成分和组织结构，对再生混凝土结构的力学性能和耐久性有明显的影响；因为人行步道对于承重能力要求不高，因此可用再生混凝土进行浇注成型。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.混凝土再生工艺是近些年来热度较高的研究方向之一，其要点在于将已经使用过的混凝土重新制作成再生混凝土骨料，既而加以应用，具有废物利用等良好优点；
2.原有混凝土在再生过程中，仅是将混凝土简单的物理锤击成粒径符合混凝土骨料标准的再生混凝土骨料；将锤击后的小块混凝土先浸泡在酸性池中对骨料表面的碳酸钙等进行去除；之后将其从酸性池中取出投入至碱性池中，碱与酸性池中的酸发生酯化反应反应，有助于将混凝土表面的脏污以及油性物质，如油性油漆等去除，并回复混凝土体系中的碱性环境；
3.最后将清洗过后的混凝土块投入至有机溶剂中进行涤洗，将混凝土中的有机外加剂溶于有机溶剂中从而去除，并将混凝土块表面的酯化物去除；
4.再生混凝土在制备过程中，向其中加入少量的生石灰和酚醛纤维；混凝土制作的最适宜温度为45-60℃；生石灰与水反应放出的热量正好适应此温度；其次酚醛纤维能提高混凝土的抗裂性、抗拉性，在拉、伸前期，其中的石子等物料与高分子纤维共同承受，当基料开裂后，横跨裂缝的纤维成为外力的主要承受者，从而避免混凝土中裂缝继续扩裂，以此增强混凝土的韧性等；
5.再生混凝土骨料由于内部结构可能因发生碳化等化学反应而导致受损，使其承压能力略微下降，因而用于人行步道的铺设。
附图说明
图1是实施例1-4中再生混凝土的工艺流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
实施例1：
如图1所示，锤击废弃混凝土后使其破损成块状，混凝土块径长小于50mm，将混凝土中的钢筋形成剥离抽除，并对破损后的混凝土块进行收集；将混凝土块放入进清水池进行搅拌涤洗，将漂浮在清水池上方的杂质去除，将沉入清水池底部的混凝土块捞出放在阳光下晾晒至表面没有明显水渍；将晾晒完毕的混凝土放入进酸性池中进行涤洗5min，酸性池中置放有足量的乙酸水溶液；之后将浸泡在酸性池中的混凝土块捞出放入进碱性池中浸泡10min，碱性池中放有乙酸和乙酸钠；再将从碱性池中浸泡完毕的混凝土块取出放入进有机溶剂池中进行滤洗，有机溶剂池中盛放有DMSO；将混凝土块从有机溶剂池中取出放入进清洗池中进行清洗，清洗池中置入有清水。将清洗完毕的混凝土从中取出进行筛分处理，筛分成粒径为20-50mm、5-20mm和小于5mm的再生混凝土骨料；将粒径小于5mm混凝土破碎打磨至0.3mm，将打磨剩下的材料作为矿粉使用；将粒径为5-20mm的粉碎至0.8mm，将粒径为20-50mm的混凝块重新锤击，使锤击后的混凝土块粒径位于5-20mm或小于5mm。
实施例2：
如图1所示，锤击废弃混凝土后使其破损成块状，混凝土块径长小于50mm，将混凝土中的钢筋剥离抽除，并对破损后的混凝土块进行收集；将混凝土块放入进清水池进行搅拌涤洗，将漂浮在清水池上方的杂质去除，将沉入清水池底部的混凝土块捞出放在阳光下晾晒至表面没有明显水渍；将晾晒完毕的混凝土放入进酸性池中进行涤洗10min，酸性池中置放有足量的乙酸水溶液；之后将浸泡在酸性池中的混凝土块捞出放入进碱性池中浸泡15min，碱性池中放有乙酸和乙酸钠；再将从碱性池中浸泡完毕的混凝土块取出放入进有机溶剂池中进行滤洗，有机溶剂池中盛放有四氯化碳；将混凝土块从有机溶剂池中取出放入进清洗池中进行清洗，清洗池中置入有清水。将清洗完毕的混凝土从中取出进行筛分处理，筛分成粒径为20-50mm、5-20mm和小于5mm的再生混凝土骨料；将粒径小于5mm混凝土破碎打磨至0.8mm，将打磨剩下的材料作为矿粉使用；将粒径为5-20mm的粉碎至1.5mm，将粒径为20-50mm的混凝块重新锤击，使锤击后的混凝土块粒径位于5-20mm或小于5mm。
实施例3：
如图1所示，锤击废弃混凝土后使其破损成块状，混凝土块径长小于50mm，将混凝土中的钢筋剥离抽除，并对破损后的混凝土块进行收集；将混凝土块放入进清水池进行搅拌涤洗，将漂浮在清水池上方的杂质去除，将沉入清水池底部的混凝土块捞出放在阳光下晾晒至表面没有明显水渍；将晾晒完毕的混凝土放入进酸性池中进行涤洗8min，酸性池中置放有足量的乙酸水溶液；之后将浸泡在酸性池中的混凝土块捞出放入进碱性池中浸泡13min，碱性池中放有乙酸和乙酸钠；再将从碱性池中浸泡完毕的混凝土块取出放入进有机溶剂池中进行滤洗，有机溶剂池中盛放有DMSO四氯化碳；将混凝土块从有机溶剂池中取出放入进清洗池中进行清洗，清洗池中置入有清水。将清洗完毕的混凝土从中取出进行筛分处理，筛分成粒径为20-50mm、5-20mm和小于5mm的再生混凝土骨料；将粒径小于5mm混凝土破碎打磨至0.5mm，将打磨剩下的材料作为矿粉使用；将粒径为5-20mm的粉碎至1.3mm，将粒径为20-50mm的混凝块重新锤击，使锤击后的混凝土块粒径位于5-20mm或小于5mm。
实施例4：
如图1所示，锤击废弃混凝土后使其破损成块状，混凝土块径长小于50mm，将混凝土中的钢筋剥离抽除，并对破损后的混凝土块进行收集；将混凝土块放入进清水池进行搅拌涤洗，将漂浮在清水池上方的杂质去除，将沉入清水池底部的混凝土块捞出放在阳光下晾晒至表面没有明显水渍；将晾晒完毕的混凝土放入进酸性池中进行涤洗9min，酸性池中置放有足量的乙酸水溶液；之后将浸泡在酸性池中的混凝土块捞出放入进碱性池中浸泡12min，碱性池中放有乙酸和乙酸钠；再将从碱性池中浸泡完毕的混凝土块取出放入进有机溶剂池中进行滤洗，有机溶剂池中盛放有DMSO四氯化碳；将混凝土块从有机溶剂池中取出放入进清洗池中进行清洗，清洗池中置入有清水。将清洗完毕的混凝土从中取出进行筛分处理，筛分成粒径为20-50mm、5-20mm和小于5mm的再生混凝土骨料；将粒径小于5mm混凝土破碎打磨至0.5mm，将打磨剩下的材料作为矿粉使用；将粒径为5-20mm的粉碎至1.3mm，将粒径为20-50mm的混凝块重新锤击，使锤击后的混凝土块粒径位于5-20mm或小于5mm。
实施例5：
取干净的容器，向其中加入100份水泥、140份砂、240份碎石，其中碎石包括小碎石和大碎石，小碎石的粒径在5-15mm之间，大碎石的粒径在15-25mm之间，本实施例中采用1.1mm的小碎石和1.3mm的大碎石，碎石来源于实施例1-4，且大碎石和小碎石的比例为1:2，再加入15份粉煤灰、18份矿粉、40份水、1.5份泵送剂、2.5份阻锈剂，1份矿物掺和料。
实施例6：
取干净的容器，向其中加入150份水泥、180份砂、260份碎石，其中碎石包括小碎石和大碎石，小碎石的粒径在5-15mm之间，大碎石的粒径在15-25mm之间，本实施例中采用1.1mm的小碎石和1.3mm的大碎石，且大碎石和小碎石的比例为1:2，碎石来源于实施例1-4，再加入22份粉煤灰、25份矿粉、60份水、2.0份泵送剂、3.5份阻锈剂，1.5份矿物掺和料。
实施例7：
取干净的容器，向其中加入125份水泥、160份砂、250份碎石，其中碎石包括小碎石和大碎石，小碎石的粒径在5-15mm之间，大碎石的粒径在15-25mm之间，本实施例中采用1.1mm的小碎石和1.3mm的大碎石，且大碎石和小碎石的比例为1:2，碎石来源于实施例1-4，再加入18份粉煤灰、22份矿粉、60份水、2.0份泵送剂、3.0份阻锈剂，1.3份矿物掺和料。
实施例8：
取干净的容器，向其中加入100份水泥、168份砂、251份碎石，其中碎石包括小碎石和大碎石，小碎石的粒径在5-15mm之间，大碎石的粒径在15-25mm之间，本实施例中采用1.1mm的小碎石和1.3mm的大碎石，且大碎石和小碎石的比例为1:2，碎石来源于实施例1-4，再加入17份粉煤灰、20份矿粉、44份水、1.7份泵送剂、3.0份阻锈剂，1.0份矿物掺和料。
实施例9：
取干净的容器，向其中加入100份水泥、168份砂、251份碎石，其中碎石包括小碎石和大碎石，小碎石的粒径在5-15mm之间，大碎石的粒径在15-25mm之间，本实施例中采用0.3mm的小碎石和0.8mm的大碎石，且大碎石和小碎石的比例为1:2，碎石来源于实施例1-4，再加入17份粉煤灰、20份矿粉、44份水、1.7份泵送剂、1份矿物掺和料和3.0阻锈剂。
实施例10：
取干净的容器，向其中加入100份水泥、168份砂、251份碎石，其中碎石包括碎石和大碎石，小碎石的粒径在5-15mm之间，大碎石的粒径在15-25mm之间，本实施例中采用0.8mm的小碎石和1.5mm的大碎石，且大碎石和小碎石的比例为1:2，碎石来源于实施例1-4，再加入17份粉煤灰、20份矿粉、44份水、1.7份泵送剂、1.0份阻锈剂，1.0份矿物掺和料。
实施例11：
取干净的容器，向其中加入100份水泥、168份砂、251份碎石，其中碎石包括小碎石和大碎石，小碎石的粒径在5-15mm之间，大碎石的粒径在15-25mm之间，本实施例中采用1.1mm的小碎石和1.3mm的大碎石，且大碎石和小碎石的比例为1:2，再加入17份粉煤灰、20份矿粉、44份水、1.7份泵送剂、3.0份阻锈剂，1份矿物掺和料。
将实施例5-实施例11中制备成的混凝土浇注成2m×2m×0.25m的混凝土块，并对混凝土的抗压强度(MPa)和劈裂强度(MPa)记录在表1(抗压强度和劈裂强度均通过压力试验机进行，本实验中采用SYE-2000型压力试验机)；
表1：
| 抗压强度(MPa) | 劈裂强度(MPa) | |
| 实施例1 | 24.15 | 4.01 |
| 实施例2 | 23.75 | 3.97 |
| 实施例3 | 23.65 | 3.89 |
| 实施例4 | 23.65 | 3.92 |
| 实施例5 | 25.12 | 3.98 |
| 实施例6 | 25.32 | 4.02 |
| 实施例7 | 19.16 | 3.25 |
| 实施例8 | 25.12 | 4.01 |
| 实施例9 | 19.40 | 3.11 |
| 实施例10 | 24.25 | 3.09 |
| 实施例11 | 26.70 | 4.56 |
根据表1可得结论：由这种混凝土再生骨料铺设而成的混凝土道路的承压能力和劈裂强度虽然略微低于由原始骨料制成的混凝土道路，但是仍然具有较好的承压能力和劈裂强度。
Claims (7)
1.一种混凝土再生工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：预处理：锤击废弃混凝土块，使锤击后的混凝土块径长小于50mm，将其中的钢筋剥离；
S2：杂质过滤：将S1中得到的混凝土块置入至清水池中并进行搅拌，将悬浮在清水池上方的悬浮物去除，将混凝土块捞出晾晒至表面无明显水渍；
S3：杂质吸附：将S2中过滤得到混凝土块导入至呈酸性的池中浸泡5-10min后导入至呈碱性的池中浸泡10-15min后，再导入有机溶剂池进行滤洗，再导入清洗池进行涤洗；
S4：筛分处理：将涤洗后的混凝土筛分成粒径为20-50mm、5-20mm和小于5mm的再生混凝土骨料颗粒；
S5：破碎处理：将粒径小于5mm的再生混凝土骨料投入至碎石研磨机中打磨至粒径为0.3-0.8mm，将粒径为5-20mm的再生混凝土骨料颗粒进行破碎处理至粒径为0.8-1.5mm，将粒径为20-50mm的再生混凝土骨料进行锤击处理并重复步骤S4；
S6：烘干收集：将S5中经破损处理的再生混凝土骨料烘干后分类码放。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土再生工艺，其特征在于：所述S3中呈酸性的池子内置有乙酸。
3.根据权利要求1所述的一种混凝土再生工艺，其特征在于：所述S3中呈碱性的池子内置有乙醇和乙醇钠。
4.根据权利要求1所述的一种混凝土再生工艺，其特征在于：所述S3中盛放有有机溶剂的池子内置液体为四氯化碳或DMSO。
5.一种混凝土，其特征在于，以下组份按重量份计：
碎石包括粒径为0.8-1.5mm的大碎石和粒径为0.3-0.8mm的小碎石
碎石为 权利要求1-4任意一项所述的再生工艺制备而成的再生混凝土骨料颗粒。
6.根据权利要求5所述的一种混凝土，其特征在于：还包括5-10份生石灰和8-15份的酚醛纤维。
7.根据权利要求6所述的一种混凝土，其特征在于：用于人行步道的铺设。
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