CN108558255A - 一种再生粗骨料中老砂浆的分离方法 - Google Patents

一种再生粗骨料中老砂浆的分离方法 Download PDF

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王磊
李艳
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Abstract

本发明公开了一种再生粗骨料老砂浆分离方法，包括以下步骤：废弃混凝土的破碎得到再生粗骨料；再生粗骨料吸水饱和后做多次循环冻融实验；冻融实验完毕后高速搅拌除去老砂浆；对得到的粗骨料中老砂浆含量进行检测，不合格的重复上述实验，直至老砂浆含量≤5％，即得到合格的再生粗骨料。本发利用低温下水结冰时的冻涨力破坏再生粗骨料中老砂浆的微观结构和老砂浆与天然粗骨料之间的界面性能，从而将再生粗骨料中的老砂浆去除掉，本发明制得的再生粗骨料解决了再生混凝土配合比设计方面和再生混凝土力学性能、耐久性能方面出现的问题，加快了再生混凝土在工程中的推广应用。

Description

一种再生粗骨料中老砂浆的分离方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种再生粗骨料中老砂浆的分离方法。
背景技术
随着世界建筑业进入高速发展阶段，混凝土作为最大量的人造建筑材料，其对自然资源的消耗及其对环境造成的负面影响引发了可持续发展问题的讨论。相关资料表明，2016年，我国商品混凝土产量达到近18亿m3；由于混凝土中骨料比例占70％，这将消耗大量的天然砂石，对自然环境造成极大破坏。另一方面，在城市化建设中，老旧建筑物拆除，桥梁、混凝土路面拆除、维修等等都将产生大量建筑垃圾，我国目前建筑垃圾的年产量达20亿吨，其中相当大比例为混凝土，如此巨大数量建筑垃圾的处理将引发一系列的环境问题。而将建筑垃圾中的废弃混凝土破碎为再生粗骨料来生产再生混凝土则可以较好的解决以上两个问题。
然而，再生粗骨料中含有大量老砂浆，由于老砂浆的孔隙率大，棱角众多，所以与天然粗骨料相比再生粗骨料具有密度低，孔隙率高，吸水率高，强度低，弹性模量小等特点；另外，由于再生粗骨料母体混凝土的强度等级、配合比、使用时间、使用环境及地域和生产工艺等的不同，再生粗骨料性能的离散性很大。相关资料表明，再生粗骨料的堆积密度一般为天然粗骨料的75～98％，再生粗骨料的表观密度一般为天然粗骨料的84～98％；再生粗骨料的吸水率在2.5％～13.4％之间，远高于天然粗骨料，这给再生混凝土配合比的设计带来了不便；再生粗骨料的压碎指标总体上大于天然粗骨料，这是由于再生粗骨料表面包裹着大量老砂浆，由于包裹在粗骨料表面的老砂浆的强度较低，以及破碎加工过程对母体混凝土中的天然骨料造成的损伤，使得再生粗骨料整体强度降低，再生粗骨料压碎指标值基本都在10％以上，甚至能达到20％以上。
再生粗骨料的上述缺陷导致再生混凝土与普通混凝土在材料性能、力学性能和耐久性能(如表观密度、抗压强度、弹性模量等)等方面均低于普通混凝土，相关研究资料表明，再生混凝土抗压强度低于普通混凝土，和普通混凝土相比降低8～24％；再生混凝土弹性模量随再生粗骨料取代率的增加而降低，比普通混凝土低15～40％。
综上可知，再生混凝土性能较差，且离散性较大，因此在实际工程中对再生混凝土的性能进行控制极为困难，从而限制了再生混凝土在工程中的推广与应用。因此，很有必要对再生粗骨料中的老砂浆进行分离，使采用再生粗骨料制备出的混凝土在各项性能上能够等同甚至优于普通混凝土。
发明内容
本发明提供了一种再生粗骨料中老砂浆的分离方法，解决了现有技术采用含有老砂浆的再生粗骨料制备混凝土，导致制备出的混凝土在材料性能、力学性能和耐久性能等方面均低于普通混凝土的问题。
本发明提供了一种再生粗骨料中老砂浆分离方法，包括以下步骤：
步骤1，将废弃混凝土破碎为粒径≤40mm的颗粒，得到再生粗骨料；
步骤2，将步骤1中再生粗骨料置入清水中浸泡，待再生粗骨料吸水饱和后取出，得到预处理再生粗骨料；
步骤3，将步骤2中预处理再生粗骨料于-30～-5℃下冰冻2～8h，得到冰冻再生粗骨料；
步骤4，将步骤3中冰冻再生粗骨料采用自然化冰或加速化冰处理，化冰完毕得到融化再生粗骨料；
步骤5，将步骤4中融化再生粗骨料重复步骤3～步骤4的方法循环进行，循环次数为5～10次，循环完毕得到冻融处理再生粗骨料；
步骤6，将步骤5中冻融处理再生粗骨料在30～90r/min的速度下搅拌0.25～0.5h，使冻融处理再生粗骨料中已经被冻融削弱的老砂浆脱落，搅拌完毕后过筛，筛除再生粗骨料中脱落的老砂浆颗粒，即得到去除老砂浆的再生粗骨料；
步骤7，对步骤6中去除老砂浆的再生粗骨料中老砂浆的含量进行检测，当检测到去除老砂浆的再生粗骨料中老砂浆含量≤5％时，即得到合格的再生粗骨料；
当检测到去除老砂浆的再生粗骨料中老砂浆含量>5％时，则重复步骤2～步骤6，直到检测到去除老砂浆的再生粗骨料中老砂浆含量≤5％时为止。
优选的，所述步骤1中采用鄂式破碎机对废弃混凝土进行初步破碎。
优选的，所述步骤4中采用温水进行加速化冰处理。
优选的，所述步骤4中化冰处理温度为20～25℃。
优选的，所述步骤6中冻融处理再生粗骨料置于强制混凝土搅拌机中搅拌。
优选的，所述步骤6中过筛时筛孔孔径为5mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明利用再生粗骨料中孔隙和微裂缝含量较高的特点，采用冻融方法去除再生粗骨料中的老砂浆，且该方法主要利用低温下水结冰时的冻涨力破坏再生粗骨料中老砂浆的微观结构和老砂浆与天然粗骨料之间的界面性能，从而将再生粗骨料中的老砂浆去除掉。
本发明制得的去除老砂浆的再生粗骨性能与天然粗骨料相差不大，解决了再生混凝土配合比设计方面和再生混凝土力学性能、耐久性能方面出现的问题，加快了再生混凝土在工程中的推广应用。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。
本发明各实施例中所述试验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所用原料如无特殊说明，均为常规试剂。
实施例1
一种再生粗骨料中老砂浆的分离方法，包括以下步骤：
步骤1，采用鄂式破碎机C40将废弃混凝土破碎为粒径≤40mm的颗粒，得到再生粗骨料；
步骤2，将步骤1中再生粗骨料置入清水中浸泡，待再生粗骨料吸水饱和后取出，得到预处理再生粗骨料；
步骤3，将步骤2中预处理再生粗骨料于-20℃下冰冻4h，得到冰冻再生粗骨料；
步骤4，将步骤3中冰冻再生粗骨料于20℃的室温下自然化冰处理，化冰完毕得到融化再生粗骨料；
步骤5，将步骤4中融化再生粗骨料按照重复步骤3～步骤4的方法循环进行，循环次数为8次，循环完毕得到冻融处理再生粗骨料；
步骤6，将步骤5中冻融处理再生粗骨料置于强制混凝土搅拌机中于90r/min的速度下搅拌0.25h，使冻融处理再生粗骨料中已经被冻融削弱的老砂浆脱落，搅拌完毕后过5mm筛，使再生粗骨料中脱落的老砂浆颗粒筛除，即得到去除老砂浆的再生粗骨料；
步骤7，采用高温脱浆法对步骤6中去除老砂浆的再生粗骨料中老砂浆的含量进行检测，检测到去除老砂浆的再生粗骨料中老砂浆含量为3.8％，即得到合格的再生粗骨料。
实施例2
一种再生粗骨料中老砂浆的分离方法，包括以下步骤：
步骤1，采用鄂式破碎机C40将废弃混凝土破碎为粒径≤40mm的颗粒，得到再生粗骨料；
步骤2，将步骤1中再生粗骨料置入清水中浸泡，待再生粗骨料吸水饱和后取出，得到预处理再生粗骨料；
步骤3，将步骤2中预处理再生粗骨料于-5℃下冰冻8h，得到冰冻再生粗骨料；
步骤4，将步骤3中冰冻再生粗骨料采用温度为25℃的温水加速化冰处理，化冰完全得到融化再生粗骨料；
步骤5，将步骤4中融化再生粗骨料按照重复步骤3～步骤4的方法循环进行，循环次数为10次，循环完毕得到冻融处理再生粗骨料；
步骤6，将步骤5中冻融处理再生粗骨料置于强制混凝土搅拌机中于30r/min的速度下搅拌0.5h，使冻融处理再生粗骨料中已经被冻融削弱的老砂浆脱落，搅拌完毕后过5mm筛，使再生粗骨料中脱落的老砂浆颗粒筛除，即得到去除老砂浆的再生粗骨料；
步骤7，采用高温脱浆法对步骤6中去除老砂浆的再生粗骨料中老砂浆的含量进行检测，检测到去除老砂浆的再生粗骨料中老砂浆含量为6.8％时，继续重复步骤2～步骤6，重复5次时检测到去除老砂浆的再生粗骨料中老砂浆含量为3.5％，即得到合格的再生粗骨料。
实施例3
一种再生粗骨料中老砂浆的分离方法，包括以下步骤：
步骤1，采用鄂式破碎机C40将废弃混凝土破碎为粒径≤40mm的颗粒，得到再生粗骨料；
步骤2，将步骤1中再生粗骨料置入清水中浸泡，待再生粗骨料吸水饱和后取出，得到预处理再生粗骨料；
步骤3，将步骤2中预处理再生粗骨料于-30℃下冰冻2h，得到冰冻再生粗骨料；
步骤4，将步骤3中冰冻再生粗骨料采用温度为22℃的温水加速化冰处理，化冰完全得到融化再生粗骨料；
步骤5，将步骤4中融化再生粗骨料按照重复步骤3～步骤4的方法循环进行，循环次数为5次，循环完毕得到冻融处理再生粗骨料；
步骤6，将步骤5中冻融处理再生粗骨料置于强制混凝土搅拌机中于60r/min的速度下搅拌0.4h，使冻融处理再生粗骨料中已经被冻融削弱的老砂浆脱落，搅拌完毕后过5mm筛，使再生粗骨料中脱落的老砂浆颗粒筛除，即得到去除老砂浆的再生粗骨料；
步骤7，采用高温脱浆法对步骤6中去除老砂浆的再生粗骨料中老砂浆的含量进行检测，检测到去除老砂浆的再生粗骨料中老砂浆含量为8.6％时，重复步骤2～步骤6，重复5次时检测到去除老砂浆的再生粗骨料中老砂浆含量为4.3％，即得到合格的再生粗骨料。
需要说明的是，实验中采用高温脱浆法对步骤6中去除老砂浆的再生粗骨料中老砂浆的含量进行检测，高温脱浆法是本领域常规检测方法，具体操作步骤见苗春，刘昕，倪庆丰.再生粗骨料砂浆含量测定方法及分级研究[J].四川建筑科学研究，2011，37(4)：219-222。
实施例1～3均得到了合格的再生粗骨料，对实施例1～3中再生粗骨料的性能指标进行检测，具体结果见表1。
表1再生粗骨料处理前后的性能指标参数
从表1可以看出，经过本发明的方法处理后，再生粗骨料中的老砂浆基本得到了去除，其堆积密度和表观密度增大，吸水率降低，压碎指标变小，性能得到了很大的改善，与天然粗骨料基本相当，能够很好的用于混凝土的配制。
将实施例1～3制备出的合格再生粗骨料用来配制混凝土，混凝土配方见表2；然后对配制出的混凝土的性能进行检测，具体结果见表3。
表2混凝土配方
注：1.表中水泥采用普通硅酸盐水泥(PO42.5R)；
2.混凝土搅拌方法采用的是二次搅拌，即将粗骨料和附加水加入搅拌机搅拌1min，静置10min，之后加入细骨料、水泥和1/2的水搅拌3min，并静置3min，最后加入剩余材料，搅拌2min；
3.采用未处理再生粗骨料时，附加水量按再生混凝土中再生粗骨料质量乘以其饱和吸水率的80％计算。
表3采用表2配方制备出的再生混凝土力学性能及工作性能指标参数
从表2、表3可以看出，经过本发明的方法处理后，由于再生粗骨料各方面的性能均已接近于普通粗骨料，因此在采用相同配方配制混凝土时，配制出的混凝土的力学性能和工作性能均与普通粗骨料配制出的混凝土相差不大；相对于未处理的再生粗骨料配制出的混凝土，实施例1～3制备出的再生粗骨料配制出的混凝土立方体28d抗压强度较前者提高约15％，弹性模量较前者提高约30％，坍落度损失较前者略小。
需要说明的是，本发明说明书中涉及数值范围时，应理解为每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用，由于采用的步骤方法与实施例1～3相同，为了防止赘述，本发明的描述了优选的实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种再生粗骨料中老砂浆的分离方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将废弃混凝土破碎为粒径≤40mm的颗粒，得到再生粗骨料；
步骤2，将步骤1中再生粗骨料置入清水中浸泡，待再生粗骨料吸水饱和后取出，得到预处理再生粗骨料；
步骤3，将步骤2中预处理再生粗骨料于-30～-5℃下冰冻2～8h，得到冰冻再生粗骨料；
步骤4，将步骤3中冰冻再生粗骨料采用自然化冰或加速化冰处理，化冰完毕得到融化再生粗骨料；
步骤5，将步骤4中融化再生粗骨料重复步骤3～步骤4的方法循环进行，循环次数为5～10次，循环完毕得到冻融处理再生粗骨料；
步骤6，将步骤5中冻融处理再生粗骨料在30～90r/min的速度下搅拌0.25～0.5h，使冻融处理再生粗骨料中已经被冻融削弱的老砂浆脱落，搅拌完毕后过筛，筛除再生粗骨料中脱落的老砂浆颗粒，即得到去除老砂浆的再生粗骨料；
步骤7，对步骤6中去除老砂浆的再生粗骨料中老砂浆的含量进行检测，当检测到去除老砂浆的再生粗骨料中老砂浆含量≤5％时，即得到合格的再生粗骨料；
当检测到去除老砂浆的再生粗骨料中老砂浆含量>5％时，则重复步骤2～步骤6，直到检测到去除老砂浆的再生粗骨料中老砂浆含量≤5％时为止。
2.根据权利要求1所述的再生粗骨料中老砂浆的分离方法，其特征在于，所述步骤1中采用鄂式破碎机对废弃混凝土进行初步破碎。
3.根据权利要求1所述的再生粗骨料中老砂浆的分离方法，其特征在于，所述步骤4中采用温水进行加速化冰处理。
4.根据权利要求3所述的再生粗骨料中老砂浆的分离方法，其特征在于，所述步骤4中化冰处理温度为20～25℃。
5.根据权利要求1所述的再生粗骨料中老砂浆的分离方法，其特征在于，所述步骤6中冻融处理再生粗骨料置于强制混凝土搅拌机中搅拌。
6.根据权利要求1所述的再生粗骨料中老砂浆的分离方法，其特征在于，所述步骤6中过筛时筛孔孔径为5mm。
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