CN107759156B - 一种混凝土配方及制备方法及其混凝土再生工艺 - Google Patents

一种混凝土配方及制备方法及其混凝土再生工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及到一种混凝土配方及制备方法及其混凝土再生工艺，包括以下组份：水泥、砂、碎石骨料、粉煤灰、粘结剂、矿物掺和料、混凝土添加剂、生石灰、滑石粉。锤击时，锤击产生的作用力作用在混凝土上时，由于成型的混凝土硬度较高，所以会在混凝土中产生一定的震荡作用力从而使成型的混凝土内部结构发生松动，导致利用这种作为再生混凝土骨料而制备得到的混凝土结构强度发生明显下降。因此，在混凝土第一次制备时，就对其中的混凝土骨料进行处理，以便后期将已经成型的混凝土敲击成较小的混凝土以再次作为混凝土骨料使用。

Description

一种混凝土配方及制备方法及其混凝土再生工艺
技术领域
本发明涉及一种再生混凝土，特别涉及一种混凝土配方及制备方法及其混凝土再生工艺。
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；再将废弃的混凝土粉碎的过程中，由于混凝土内部胶结的较为紧致，因此需要在混凝土上施加极大的锤击力，使得混凝土破碎成较小的块状物，以便再次使用；然而锤击产生的震动会导致混凝土骨料内部结构发生松动，致使混凝土骨料再次使用而得到的混凝土结构强度降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种既不影响混凝土结构强度还便于分解后再次使用的混凝土配方。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种混凝土配方，以下组份按重量计：
水泥 150-180份
砂 120-145份
碎石骨料 240-260份
粉煤灰 15-22份
粘结剂 30-100份
矿物掺和料 1.0-1.5份
混凝土添加剂 3-8份
生石灰 5-10份
滑石粉 6-12份。
作为优选，混凝土添加剂包括若干个由海藻酸钙制成的空心球体，内置有腐蚀性液体。
作为优选，所述空心球体外包裹有橡胶层，所述腐蚀性液体为氢氟酸。
本发明的目的是提供一种用于置备上述混凝土的混凝土制备工艺。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种用于制造上述混凝土的制备工艺，包括以下步骤：
步骤1：筛选出粒径为0.5-0.8mm的小形石子和粒径为0.8-1.2mm的中形石子共同作为砂石骨料；
步骤2：将步骤1中筛选出的石子与粗砂混合后均匀搅拌至去除石子表面的尖角，控制搅拌温度为50-70℃；
步骤3：将步骤2中的石子冷却至室温后，中形石子放入至盛放有液态硅胶的容器中，均匀搅拌直至中形石子均匀分散在液态硅胶中捞出并晾晒至中形石子表面包裹的液体硅胶凝固成固态硅胶；
步骤4：将步骤3中的中形石子与步骤2中冷却后得到的小形石子混合后放入进泡花碱中搅拌直至石子均匀分散至其中；
步骤5：将步骤4中的石子取出后晾至表面泡花碱干燥；
步骤6：制备空心海藻酸钙球体，向内注入氢氟酸，并在海藻酸钙球体外粘设若干微型SEBS橡胶颗粒得到混凝土添加剂；
步骤7：将步骤5中加工得到的石子与步骤6中制备得到混凝土添加剂混合并加入滑石粉，再向其中加入水泥、砂、粉煤灰、矿物掺和料形成A组份混合物，向清水中加入生石灰和水性丙烯酸溶液均匀混合后形成B组份混合物，将A组份混合物缓慢加入进B组份混合物中并持续搅拌。
作为优选，所述步骤3中对从液态硅胶中捞出的中形石子放入含硫环境中，并控制环境为70-80℃。
作为优选，所述步骤7中，向B组份中溶解10-20缓凝剂和10-20减水剂。
本发明的目的是提供一种混凝土再生工艺，用于将已经成型的混凝土加工成再生混凝土骨料。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种用于加工权利要求4-6中任意一项所制备得到的混凝土的混凝土再生工艺，包括以下步骤：
S1：敲击混凝土块使其裂解，并剥离其中的钢筋，将其置放在清水中搅拌，取出悬浮在液面上方的悬浮物，将混凝土块捞出晾晒至表面无明显水渍；
S2：向裂解后的混凝土块缓慢浇灌氢氟酸，并置放在氢氟酸环境中0-30min；
S3：将S2中的混凝土块从氢氟酸环境中取出，并用清水冲洗至表面无氢氟酸残留；
S4：将S3中的混凝土块置放在小于25℃的温度下，将钻机钻头打入至大块混凝土中将其继续分解成小于50cm×50cm的中形混凝土；
S5：继续裂解S4中裂解得到的小块混凝土，得到小于5cm×5cm的小型混凝土块；
S6:将S5中得到的小型混凝土块置放在有机溶剂中0-2小时；
S7：涤洗经过S6处理得到的小型混凝土块；
S8：将S7中涤洗得到的小型混凝土块筛分成径长为0-2cm和2-5cm的再生混凝土骨料；
S9：将径长为0-2cm的再生混凝土骨料投入至碎石研磨及中打磨至粒径为0.3-0.8mm，将2-5cm的混凝土骨料投入至碎石研磨机中打磨至径长为0.8-1.5mm；
S10：将S9中处理得到的再生混凝土烘干后分类码放。
作为优选，所述S5中采用锤击或碾压的方式继续裂解S4中得到的小块混凝土。
作为优选，所述S6中的有机溶剂采用丙酮。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
（1）通常混凝土在拆除的过程中，会采用锤击等方式将混凝土裂解成较小的混凝土块，从而达到拆除的目的，但是经过这种方式处理得到的小块混凝土再用作混凝土骨料时其结构强度会发生大幅度的降低；锤击时，锤击产生的作用力作用在混凝土上时，由于成型的混凝土硬度较高，所以会在混凝土中产生一定的震荡作用力从而使成型的混凝土内部结构发生松动，导致利用这种作为再生混凝土骨料而制备得到的混凝土结构强度发生明显下降。因此，在混凝土第一次制备时，就对其中的混凝土骨料进行处理，以便后期将已经成型的混凝土敲击成较小的混凝土以再次作为混凝土骨料使用；
（2）成型的混凝土中为碱性环境，主要缘由在于水泥水化时会产生一定量的氢氧化钙，氢氧化钙质地较为坚硬，因此保证了硬化后混凝土的结构强度；而混合在其中的混凝土添加剂主要为由海藻酸钙制成的空心球体，并在其中填充有酸性腐蚀性液体；当需要对成型的混凝土进行处理使其再次利用时，可从外界将海藻酸钙的空心球体损坏，例如采用酸腐蚀或外力锤击等方式，使填充在其中的酸性腐蚀性液体向外流出，破坏混凝土中的碱性环境，酸性腐蚀性液体与混凝土的氢氧化钙发生酸碱反应，将混凝土腐蚀成多孔形的物质，减小了结构强度，减小敲击的力度，既而减少混凝土骨料内部结构因敲击发生震动而受到的损坏；再者，当海藻酸钙空心球体受到外力损坏后，原先填充有海藻酸钙球体处形成空腔，结构薄弱，因此在受到外力作用下极为容易损坏破裂；
（3）混凝土在制作过程中，预先对使用的混凝土骨料，即石子进行筛选和预处理，将筛选出的石子与粗砂混合进行搅拌，此过程将石子表面打磨的较为光滑的同时也可去除石子上尖锐的棱角，既可避免石子的尖角损坏海藻酸钙空心球体，也可使铺设后的混凝土块表面更加平整；之后将其中粒径较大的中形石子放置在液体硅胶中，使液态硅胶包裹在石子表面，之后硅胶硬化在石子表面；由于硅胶具有一定的弹性，可以减少混凝土因受到敲击而发生的震动，其次，也可使得成型后的混凝土具有微弹性，适用于塑胶跑道或人行步道的铺设等；
（4）将表面包裹有硅胶的中形石子放置在泡花碱中再次浸泡，泡花碱性质稳定，但是能与氢氟酸反应，因此在处理混凝土时，将成型的混凝土块浸泡在氢氟酸的环境中，氢氟酸对包裹在石子外的泡花碱进行腐蚀，使石子在混凝土中发生松动产生缝隙，有助于后期将混凝土锤击成小块的再生混凝土骨料；最后将再生混凝土骨料浸泡在有机溶剂中，将骨料表面的硅胶以及其他有机添加剂等溶解去除；
（5）混凝土在制备过程中，预先将制备得到的混凝土添加剂与滑石粉混合，滑石粉可起到减小摩擦的作用附着在混凝土添加剂上有助于混凝土添加剂与其他物质均匀的混合，之后继续向其中加入水泥、砂、粉煤灰和矿物掺和料从而形成A组份混合物，之后将生石灰混合进清水中形成碱性环境，并向其中加入水性丙烯酸溶液形成B组份，水性丙烯酸溶液是一种环保型水性胶黏剂，具有较好的黏结作用且与水分子极性相似能以任意比例互溶；将A组份缓慢加入B组份中并持续在B组份中搅拌，能保证A组份与B组份进行充分的混合；
（6）泡花碱遇到水泥会加快凝固，而加入至其中的缓凝剂可以减缓此反应的进程；
（7）在将已经成型的混凝土裂解成小块的混凝土块时，利用钻机钻头打入至混凝土中，从而将成型的混凝土分隔成若干小块混凝土；再对小块的混凝土进行锤击会碾压，从而将其裂解成可用作再生混凝土颗粒的小型颗粒，再依次进行清洗、晾晒等工作后使其成为可作为再生混凝土骨料的材料。
具体实施方式
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：
一种混凝土制备工艺，主要步骤如下：
步骤1：筛选出粒径为0.5-0.8mm的小形石子和粒径为0.8-1.2mm的中形石子共同作为砂石骨料。
步骤2：将步骤1中筛选出的石子与粗砂混合后均匀搅拌至去除石子表面的尖角，控制搅拌温度为50-70℃；本实施例中控制搅拌时间为120min，搅拌温度为58℃。
步骤3：将步骤2中的石子冷却至室温后，中形石子（0.8-1.2mm）放入至盛放有液态硅胶的容器中，均匀搅拌直至中形石子均匀分散在液态硅胶中捞出并晾晒至中形石子表面包裹的液体硅胶凝固成固态硅胶，可将表面包裹有液态硅胶的中形石子放置在干燥且含硫的空气中，并加热空气至70-80℃，加速液态硅胶转变为固态硅胶，本实施例中控制空气温度约在72℃。
步骤4：将步骤3中的中形石子与步骤2中冷却后得到的小形石子混合后放入进泡花碱中搅拌直至石子均匀分散至其中。
步骤5：将步骤4中的石子取出后晾至表面泡花碱干燥。
步骤6：制备空心海藻酸钙球体，向内注入氢氟酸，并在海藻酸钙球体外粘设若干微型SEBS橡胶颗粒得到混凝土添加剂；海藻酸钙球体外径长约2-3.5cm，内径长为1.8-3.3cm，SEBS橡胶颗粒为实心球体，其径长约为海藻酸钙球体的1/50-1/80，SEBS橡胶颗粒粘设在海藻酸钙球体外部，对海藻酸钙球体起到保护作用。
步骤7：将步骤5中加工得到的石子与步骤6中制备得到混凝土添加剂混合并加入滑石粉，再向其中加入水泥、砂、粉煤灰、矿物掺和料形成A组份混合物，向清水中加入生石灰和水性丙烯酸溶液均匀混合后形成B组份混合物，再继续向B组份中加入缓凝剂和减水剂，将A组份混合物缓慢加入进B组份混合物中并持续搅拌，从而完成混凝土的制备。
实施例2：
取干净容器，先向其中加入3份的混凝土添加剂，混凝土添加剂为表面粘设有SEBS颗粒且内部注射有氢氟酸的海藻酸钙空心球体，向其中加入150份水泥、120份砂、15份粉煤灰、1.0份矿物掺和料和240份碎石骨料（其中粒径为0.5-0.8mm的小形石子和粒径为0.8-1.2mm的中形石子比例为1:1）后形成A组份混合物。
再取干净容器，向其中加入约100份清水，再向其中加入5份生石灰、6份滑石粉和30份粘结剂，粘结剂采用水性丙烯酸溶液后均匀混合，再加入10份缓凝剂和10份减水剂作为B组份。
将A组份缓慢倒入B组份中并对B组份持续加热，从而使A组份和B组份均匀的混合后形成混凝土。
实施例3：
取干净容器，先向其中加入8份的混凝土添加剂，混凝土添加剂为表面粘设有SEBS颗粒且内部注射有氢氟酸的海藻酸钙空心球体，向其中加入180份水泥、145份砂、22份粉煤灰、1.5份矿物掺和料和260份碎石骨料（其中粒径为0.5-0.8mm的小形石子和粒径为0.8-1.2mm的中形石子比例为1:1）后形成A组份混合物。
再取干净容器，向其中加入约150份清水，再向其中加入10份生石灰、12份滑石粉和100份粘结剂，粘结剂采用水性丙烯酸溶液后均匀混合，再加入20份缓凝剂和20份减水剂作为B组份。
将A组份缓慢倒入B组份中并对B组份持续搅拌，从而使A组份和B组份均匀的混合后形成混凝土。
实施例4：
取干净容器，先向其中加入8份的混凝土添加剂，混凝土添加剂为表面粘设有SEBS颗粒且内部注射有氢氟酸的海藻酸钙空心球体，向其中加入160份水泥、130份砂、18份粉煤灰、1.25份矿物掺和料和250份碎石骨料（其中粒径为0.5-0.8mm的小形石子和粒径为0.8-1.2mm的中形石子比例为1:1）后形成A组份混合物。
再取干净容器，向其中加入约150份清水，再向其中加入8份生石灰、10份滑石粉和60份粘结剂，粘结剂采用水性丙烯酸溶液后均匀混合，再加入15份缓凝剂和15份减水剂作为B组份。
将A组份缓慢倒入B组份中并对B组份持续搅拌，从而使A组份和B组份均匀的混合后形成混凝土。
实施例5：
取干净容器，先向其中加入6.2份的混凝土添加剂，混凝土添加剂为表面粘设有SEBS颗粒且内部注射有氢氟酸的海藻酸钙空心球体，向其中加入158份水泥、122份砂、19.1份粉煤灰、1.21份矿物掺和料和252份碎石骨料（其中粒径为0.5-0.8mm的小形石子和粒径为0.8-1.2mm的中形石子比例为13.64:1）后形成A组份混合物。
再取干净容器，向其中加入约130份清水，再向其中加入6.8份生石灰、9.1份滑石粉和58份粘结剂，粘结剂采用水性丙烯酸溶液后均匀混合，再加入12份缓凝剂和12份减水剂作为B组份。
将A组份缓慢倒入B组份中并对B组份持续搅拌，从而使A组份和B组份均匀的混合后形成混凝土。
实施例6：
取干净容器，向其中加入160份水泥、130份砂、18份粉煤灰、1.25份矿物掺和料和250份碎石骨料后形成A组份混合物,碎石骨料取用未经加工且粒径为0.8-1.5mm的石子。
再取干净容器，向其中加入约150份清水，再向其中加入8份生石灰、10份滑石粉和60份粘结剂，粘结剂采用水性丙烯酸溶液后均匀混合，再加入15份缓凝剂和15份减水剂作为B组份。
将A组份缓慢倒入B组份中并对B组份持续搅拌，从而使A组份和B组份均匀的混合后形成混凝土。
将实施例2-实施例6中制备得到的混凝土进行抗压、抗拉伸性能检测，并记录在表1：
抗压强度（MPa） 劈裂强度（MPa）
实施例2 28.55 3.98
实施例3 28.85 3.83
实施例4 28.63 3.61
实施例5 29.14 3.56
实施例6 28.94 3.77
根据表1可得结论：实施例2-实施例6中制备得到的混凝土成型后具有的结构相同基本相同。
实施例7：
再将实施例2-实施例6中制备得到的混凝土通过以下步骤加工成再生混凝土的骨料颗粒，步骤如下：
S1：敲击混凝土块使其裂解，并剥离其中的钢筋，将其置放在清水中搅拌，取出悬浮在液面上方的悬浮物，将混凝土块捞出晾晒至表面无明显水渍。
S2：向裂解后的混凝土块缓慢浇灌氢氟酸，并置放在氢氟酸环境中0-30min。
S3：将S2中的混凝土块从氢氟酸环境中取出，并用清水冲洗至表面无氢氟酸残留。
S4：将S3中的混凝土块置放在小于25℃的温度下，将钻机钻头打入至大块混凝土中将其继续分解成小于50cm×50cm的中形混凝土块。
S5：继续裂解S4中裂解得到的小块混凝土，得到小于5cm×5cm的小型混凝土块，可采用锤击或碾压的方式。
S6:将S5中得到的小型混凝土块置放在有机溶剂中0-2小时。
S7：涤洗经过S6处理得到的小型混凝土块。
S8：将S7中涤洗得到的小型混凝土块筛分成径长为0-2cm和2-5cm的再生混凝土骨料。
S9：将径长为0-2cm的再生混凝土骨料投入至碎石研磨及中打磨至粒径为0.3-0.8mm，将2-5cm的混凝土骨料投入至碎石研磨机中打磨至径长为0.8-1.5mm。
S10：将S9中处理得到的再生混凝土烘干后分类码放。
实施例8：
取干净容器，将实施例2-实施例6经过实施例7中所述的方式进行加工后并将其作为混凝土骨料制成普通的混凝土，并测量混凝土结构强度，并同时测量制备方式相同，但并非采用再生混凝土骨料的混凝土结构强度作为对比例，并记录在表2：
表2：
抗压强度（MPa） 劈裂强度（MPa）
实施例2 25.92 3.44
实施例3 26.01 3.23
实施例4 25.71 3.22
实施例5 25.78 3.45
实施例6 25.84 3.65
对比例 26.54 3.57
根据表2可得结论：通过此种方式得到的再生混凝土，与普通的混凝土相比，结构强度基本相同，普通混凝土的结构强度略低于再生混凝土的结构强度。

Claims (6)

1.一种混凝土制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：筛选出粒径为0.5-0.8mm的小形石子和粒径为0.8-1.2mm的中形石子共同作为碎石骨料；
步骤2：将步骤1中筛选出的石子与粗砂混合后均匀搅拌至去除石子表面的尖角，控制搅拌温度为50-70℃；
步骤3：将步骤2中的石子冷却至室温后，中形石子放入至盛放有液态硅胶的容器中，均匀搅拌直至中形石子均匀分散在液态硅胶中捞出并晾晒至中形石子表面包裹的液体硅胶凝固成固态硅胶；
步骤4：将步骤3中的中形石子与步骤2中冷却后得到的小形石子混合后放入进泡花碱中搅拌直至石子均匀分散至其中；
步骤5：将步骤4中的石子取出后晾至表面泡花碱干燥；
步骤6：制备空心海藻酸钙球体，向内注入氢氟酸，并在海藻酸钙球体外粘设若干微型SEBS橡胶颗粒得到混凝土添加剂；
步骤7：将步骤5中加工得到的石子与步骤6中制备得到混凝土添加剂混合并加入滑石粉，再向其中加入水泥、砂、粉煤灰、矿物掺和料形成A组份混合物，向清水中加入生石灰和水性丙烯酸溶液均匀混合后形成B组份混合物，将A组份混合物缓慢加入进B组份混合物中并持续搅拌。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土制备工艺，其特征在于：所述步骤3中对从液态硅胶中捞出的中形石子放入含硫环境中，并控制环境为70-80℃。
3.根据权利要求1所述的一种混凝土制备工艺，其特征在于：所述步骤7中，向B组份中溶解10-20缓凝剂和10-20减水剂。
4.一种用于加工权利要求1-3中任意一项所制备得到的混凝土的混凝土再生工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：敲击混凝土块使其裂解，并剥离其中的钢筋，将其置放在清水中搅拌，取出悬浮在液面上方的悬浮物，将混凝土块捞出晾晒至表面无明显水渍；
S2：向裂解后的混凝土块缓慢浇灌氢氟酸，并置放在氢氟酸环境中0-30min；
S3：将S2中的混凝土块从氢氟酸环境中取出，并用清水冲洗至表面无氢氟酸残留；
S4：将S3中的混凝土块置放在小于25℃的温度下，将钻机钻头打入至大块混凝土中将其继续分解成小于50cm×50cm的中形混凝土；
S5：继续裂解S4中裂解得到的小块混凝土，得到小于5cm×5cm的小型混凝土块；
S6:将S5中得到的小型混凝土块置放在有机溶剂中0-2小时；
S7：涤洗经过S6处理得到的小型混凝土块；
S8：将S7中涤洗得到的小型混凝土块筛分成径长为0-2cm和2-5cm的再生混凝土骨料；
S9：将径长为0-2cm的再生混凝土骨料投入至碎石研磨及中打磨至粒径为0.3-0.8mm，将2-5cm的混凝土骨料投入至碎石研磨机中打磨至径长为0.8-1.5mm；
S10：将S9中处理得到的再生混凝土烘干后分类码放。
5.根据权利要求4所述的一种混凝土再生工艺，其特征在于：所述S5中采用锤击或碾压的方式继续裂解S4中得到的小块混凝土。
6.根据权利要求4所述的一种混凝土再生工艺，其特征在于：所述S6中的有机溶剂采用丙酮。
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