CN108751854A - 一种再生骨料混凝土的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种再生骨料混凝土的制备方法，属于建筑材料制备技术领域。本发明在发酵过程中生石灰溶解于水中，放热为发酵提供所需温度，生成的氢氧化钙在水中形成碱性环境，使稻壳灰中主要成分二氧化硅转变为硅酸盐填充在骨料滤渣的孔隙中，另外发酵时微生物呼吸产生二氧化碳，首先本发明中所制备的再生骨料孔隙率较低，可以减少对水分的吸收，其次，在发酵过程中，由于骨料滤渣表面的三甲基甲氧基硅烷中甲氧基易发生水解会与氨气反应生成甲基氨烷类物质，甲基氨烷类物质可与稻壳灰中钾离子发生取代反应，具有优秀的防水效果，减少混凝土对水分的吸收，从而减少再生骨料混凝土由于冻融和风化引起的剥落，增加使用寿命，具有广阔的应用前景。

Description

一种再生骨料混凝土的制备方法
技术领域
本发明公开了一种再生骨料混凝土的制备方法，属于建筑材料制备技术领域。
背景技术
再生骨料是一种可循环利用的新型建筑材料，是由建筑拆除产生的废弃混凝土试块破碎得到的，用以取代天然骨料应用于新拌混凝土中。混凝土以其高强耐久、造价低廉等优点而成为用量最大的建筑材料。但建筑业也排出大量的废弃混凝土等建筑垃圾，占工业固体废弃物总量约40％。如此大量的混凝土建筑废弃物，会引起极大的环境问题，并且占用大量宝贵的场地。利用这些废弃物制作新建筑材料，实现混凝土材料的自己循环利用是非常可行的方法。
近年来，我国优质的天然集料已趋枯竭，许多地区合格的混凝土用砂石骨料已经供应十分紧张，所以，不得不开山采石、掘地淘砂，严重破坏生态环境。废弃混凝土用于回填或路基材料是极其有限的，而将废弃混凝土破碎作为再生集料既能解决天然集料资源紧张问题，利于集料产地环境保护，又能减少城市废弃物的堆放、占地和环境污染问题，实现混凝土生产的物质循环利用，保证建筑业的长久的可持续发展。
再生混凝土是指将废弃的混凝土块经过破碎、清洗、分级后，按一定比例与级配混合，部分或全部代替砂石等天然集料，再加入水泥、水等配而成的新混凝土。再生混凝土按集料的组合形式可以有以下几种情况：集料全部为再生集料；粗集料为再生集料、细集料为天然砂；粗集料为天然碎石或卵石、细集料为再生集料；再生集料替代部分粗集料或细集料。再生集料成分不仅有少量脱离砂浆的石子、部分包裹砂浆的石子，还有少量独立成块的水泥砂浆。因为水泥砂浆的表面粗糙、棱角多并且在混凝土构建破坏和集料生产过程中集料内部出现大量微细裂缝，从而导致再生集料孔隙率大，进而使得表观密度和堆积密度降低。目前由于再生骨料混凝土与常规混凝土相比多孔并具有较高的吸水率，容易发生冻融和风化而使寿命降低，由于再生骨料混凝土的多孔性能，混凝土密实度较低，使混凝土强度降低。因此发明一种使用寿命长且强度高的再生骨料混凝土对建筑材料制备技术领域具有积极意义。
发明内容
本发明主要解决的技术问题，针对目前由于再生骨料混凝土与常规混凝土相比多孔并具有较高的吸水率，容易发生冻融和风化而使寿命降低，由于再生骨料混凝土的多孔性能，混凝土密实度较低，使混凝土强度降低的缺陷，提供了一种再生骨料混凝土的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种再生骨料混凝土的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）取废弃混凝土碎块置于粉碎机中粉碎处理，过筛得到破碎颗粒，将破碎颗粒放入磷酸溶液中浸泡，用去离子水清洗破碎颗粒3～5次，得到预处理再生骨料；
（2）取三甲基甲氧基硅烷，先用丙酮将三甲基甲氧基硅烷溶解，配制得到三甲基甲氧基硅烷溶液，将预处理再生骨料浸渍于三甲基甲氧基硅烷溶液中，常温下浸泡4～5h，过滤，去除滤液得到骨料滤渣；
（3）按重量份数计，向高速分散机加入10～20份200目白炭黑、10～15份邻苯二甲酸二丁酯、30～35份丙烯酸丁酯、5～10份陶土悬浮液，分散得到填充料；
（4）将膨胀珍珠岩与玻璃化微珠混合，得到混合骨料，将混合骨料、木炭纤维、羟甲基纤维素混合，放入搅拌机中，以700～800r/min的转速搅拌混合10～15min，得到混合物料，将混合物料置于烘箱中，加热升温，保温，得到骨料粉；
（5）取稻壳点燃，收集燃烧后的灰烬，置于研钵研磨，过筛得到稻壳灰，按重量份数计，取20～30份稻壳灰、30～40份生石灰、10～15份新鲜葡萄皮、40～50份骨料滤渣、10～15份填充料、10～15份骨料粉、40～50份去离子水放入发酵罐中，并向其充入氨气，密封发酵后得到发酵产物；
（6）将上述发酵产物置于高速离心机中，离心处理，去除上层液，得到下层滤渣，将滤渣用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，将洗涤后的滤渣曝晒，得到改性骨料，按重量份数计，将40～50份普通硅酸盐水泥、20～30份粉煤灰、8～10份纤维素醚、10～15份废旧轮胎胶粉、30～35份改性骨料混合分散得到再生骨料混凝土。
步骤（1）所述的粉碎处理时间为4～5h，所过筛规格为100目，磷酸溶液的质量分数为8%，浸泡时间为20～22h。
步骤（2）所述的所取三甲基甲氧基硅烷的量为预处理再生骨料的重量4%，三甲基甲氧基硅烷溶液的质量分数为5%。
步骤（3）所述的陶土悬浮液的质量分数为20%，搅拌转速为3000～4000r/min，搅拌分散时间为1.0～1.5h。
步骤（4）所述的膨胀珍珠岩的粒径为200目，玻璃化微珠的粒径为0.1～0.3mm膨胀珍珠岩与玻璃化微珠混合质量比为1︰3，混合骨料、木炭纤维、羟甲基纤维素混合质量比为10︰2︰1，烘箱加热升温为200～300℃，保温时间为3～4h。步骤（5）所述的所过筛规格为300目筛得到稻壳灰，充入氨气体积为发酵罐体积1/2～2/3，密封发酵时间为15～20天。
步骤（6）所述的离心转速为2500～3000r/min，离心处理时间为7～8h，曝晒时间为2～3天。
本发明的有益效果是：
（1）本发明以拆迁处收集的混凝土碎块为原料，经过破碎得到破碎颗粒，将破碎颗粒用磷酸溶液浸泡处理并清洗得到预处理再生骨料，再将预处理再生骨料用三甲基甲氧基硅烷溶液浸泡处理后，过滤得到骨料滤渣，将白炭黑、丙烯酸丁酯、陶土悬浮液等物质混合，经过高速分散得到填充料，用膨胀珍珠岩与玻璃化微珠混合得到混合骨料，掺入木炭纤维、羟甲基纤维素，经搅拌机搅拌混合得到骨料粉，取稻壳燃烧后的灰烬，研磨得到稻壳灰，将稻壳灰、生石灰、骨料滤渣、填充料、新鲜葡萄皮、骨料粉等放入发酵罐中，并通入氨气，密封发酵后得到发酵产物，经过离心处理得到滤渣，将滤渣洗涤至中性后曝晒干燥得到改性骨料，最后将粉煤灰、纤维素醚、废旧轮胎胶粉、改性骨料混合分散制备得到再生骨料混凝土，本发明在发酵过程中生石灰溶解于水中，放热为发酵提供所需温度，生成的氢氧化钙在水中形成碱性环境，使稻壳灰中主要成分二氧化硅转变为硅酸盐填充在骨料滤渣的孔隙中，另外发酵时微生物呼吸产生二氧化碳，填充料中碳酸钙随着二氧化碳浓度不断升高形成碳酸氢钙，生石灰中氢氧化钙也会转变为碳酸氢钙，由于微生物持续的放热使碳酸氢钙分解，流动在骨料滤渣空隙中的碳酸氢钙会沉淀形成硬质的碳酸钙，对再生骨料内部起到支撑作用，从而减少再生骨料孔隙率，提高再生骨料的强度；
（2）首先本发明中所制备的再生骨料孔隙率较低，可以减少对水分的吸收，其次，在发酵过程中，由于骨料滤渣表面的三甲基甲氧基硅烷中甲氧基易发生水解会与氨气反应生成甲基氨烷类物质，甲基氨烷类物质可与稻壳灰中钾离子发生取代反应，形成甲基硅酸钾，而甲基硅酸钾是一种矿物防水剂，它可与空气中的二氧化碳反应，在混凝土表层形成一层不能溶解的网状防水透气膜，具有优秀的防水效果，减少混凝土对水分的吸收，从而减少再生骨料混凝土由于冻融和风化引起的剥落，增加使用寿命，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
取废弃混凝土碎块置于粉碎机中粉碎处理4～5h，过100目筛得到破碎颗粒，将破碎颗粒放入质量分数为8%的磷酸溶液中浸泡20～22h，用去离子水清洗破碎颗粒3～5次，得到预处理再生骨料；取预处理再生骨料重量4%的三甲基甲氧基硅烷，先用丙酮将三甲基甲氧基硅烷溶解，配制得到质量分数为5%的三甲基甲氧基硅烷溶液，将预处理再生骨料浸渍于三甲基甲氧基硅烷溶液中，常温下浸泡4～5h，过滤，去除滤液得到骨料滤渣；按重量份数计，向高速分散机加入10～20份200目白炭黑、10～15份邻苯二甲酸二丁酯、30～35份丙烯酸丁酯、5～10份质量分数为20%的陶土悬浮液、以3000～4000r/min的转速分散1.0～1.5h，得到填充料；将200目膨胀珍珠岩与粒径为0.1～0.3mm的玻璃化微珠按质量比为1︰3混合，得到混合骨料，将混合骨料、木炭纤维、羟甲基纤维素按质量比为10︰2︰1混合，放入搅拌机中，以700～800r/min的转速搅拌混合10～15min，得到混合物料，将混合物料置于烘箱中，加热升温至200～300℃，保温3～4h，得到骨料粉；取稻壳点燃，收集燃烧后的灰烬，置于研钵研磨，过200～300目筛得到稻壳灰，按重量份数计，取20～30份稻壳灰、30～40份生石灰、10～15份新鲜葡萄皮、40～50份骨料滤渣、10～15份填充料、10～15份骨料粉、40～50份去离子水放入发酵罐中，并向其充入发酵罐体积1/2～2/3的氨气，密封发酵15～20天后得到发酵产物；将上述发酵产物置于高速离心机中，以2500～3000r/min的转速离心处理7～8h，去除上层液，得到下层滤渣，将滤渣用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，将洗涤后的滤渣曝晒2～3天，得到改性骨料，按重量份数计，将40～50份普通硅酸盐水泥、20～30份粉煤灰、8～10份纤维素醚、10～15份废旧轮胎胶粉、30～35份改性骨料混合分散得到再生骨料混凝土。
取废弃混凝土碎块置于粉碎机中粉碎处理4h，过100目筛得到破碎颗粒，将破碎颗粒放入质量分数为8%的磷酸溶液中浸泡20h，用去离子水清洗破碎颗粒3次，得到预处理再生骨料；取预处理再生骨料重量4%的三甲基甲氧基硅烷，先用丙酮将三甲基甲氧基硅烷溶解，配制得到质量分数为5%的三甲基甲氧基硅烷溶液，将预处理再生骨料浸渍于三甲基甲氧基硅烷溶液中，常温下浸泡4h，过滤，去除滤液得到骨料滤渣；按重量份数计，向高速分散机加入10份200目白炭黑、10份邻苯二甲酸二丁酯、30份丙烯酸丁酯、5份质量分数为20%的陶土悬浮液、以3000r/min的转速分散1.0h，得到填充料；将200目膨胀珍珠岩与粒径为0.1mm的玻璃化微珠按质量比为1︰3混合，得到混合骨料，将混合骨料、木炭纤维、羟甲基纤维素按质量比为10︰2︰1混合，放入搅拌机中，以700r/min的转速搅拌混合10min，得到混合物料，将混合物料置于烘箱中，加热升温至200℃，保温3h，得到骨料粉；取稻壳点燃，收集燃烧后的灰烬，置于研钵研磨，过200目筛得到稻壳灰，按重量份数计，取20份稻壳灰、30份生石灰、10份新鲜葡萄皮、40份骨料滤渣、10份填充料、10份骨料粉、40份去离子水放入发酵罐中，并向其充入发酵罐体积1/2的氨气，密封发酵15天后得到发酵产物；将上述发酵产物置于高速离心机中，以2500r/min的转速离心处理7h，去除上层液，得到下层滤渣，将滤渣用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，将洗涤后的滤渣曝晒2天，得到改性骨料，按重量份数计，将40份普通硅酸盐水泥、20份粉煤灰、8份纤维素醚、10份废旧轮胎胶粉、30份改性骨料混合分散得到再生骨料混凝土。
取废弃混凝土碎块置于粉碎机中粉碎处理4.5h，过100目筛得到破碎颗粒，将破碎颗粒放入质量分数为8%的磷酸溶液中浸泡21h，用去离子水清洗破碎颗粒4次，得到预处理再生骨料；取预处理再生骨料重量4%的三甲基甲氧基硅烷，先用丙酮将三甲基甲氧基硅烷溶解，配制得到质量分数为5%的三甲基甲氧基硅烷溶液，将预处理再生骨料浸渍于三甲基甲氧基硅烷溶液中，常温下浸泡4.5h，过滤，去除滤液得到骨料滤渣；按重量份数计，向高速分散机加入15份200目白炭黑、12份邻苯二甲酸二丁酯、32份丙烯酸丁酯、7份质量分数为20%的陶土悬浮液、以3500r/min的转速分散1.2h，得到填充料；将200目膨胀珍珠岩与粒径为0.2mm的玻璃化微珠按质量比为1︰3混合，得到混合骨料，将混合骨料、木炭纤维、羟甲基纤维素按质量比为10︰2︰1混合，放入搅拌机中，以750r/min的转速搅拌混合12min，得到混合物料，将混合物料置于烘箱中，加热升温至250℃，保温3.5h，得到骨料粉；取稻壳点燃，收集燃烧后的灰烬，置于研钵研磨，过250目筛得到稻壳灰，按重量份数计，取25份稻壳灰、35份生石灰、12份新鲜葡萄皮、45份骨料滤渣、12份填充料、12份骨料粉、45份去离子水放入发酵罐中，并向其充入发酵罐体积1/2的氨气，密封发酵17天后得到发酵产物；将上述发酵产物置于高速离心机中，以2700r/min的转速离心处理7.5h，去除上层液，得到下层滤渣，将滤渣用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，将洗涤后的滤渣曝晒2天，得到改性骨料，按重量份数计，将45份普通硅酸盐水泥、25份粉煤灰、9份纤维素醚、12份废旧轮胎胶粉、32份改性骨料混合分散得到再生骨料混凝土。
取废弃混凝土碎块置于粉碎机中粉碎处理5h，过100目筛得到破碎颗粒，将破碎颗粒放入质量分数为8%的磷酸溶液中浸泡22h，用去离子水清洗破碎颗粒5次，得到预处理再生骨料；取预处理再生骨料重量4%的三甲基甲氧基硅烷，先用丙酮将三甲基甲氧基硅烷溶解，配制得到质量分数为5%的三甲基甲氧基硅烷溶液，将预处理再生骨料浸渍于三甲基甲氧基硅烷溶液中，常温下浸泡5h，过滤，去除滤液得到骨料滤渣；按重量份数计，向高速分散机加入20份200目白炭黑、15份邻苯二甲酸二丁酯、35份丙烯酸丁酯、10份质量分数为20%的陶土悬浮液、以4000r/min的转速分散1.5h，得到填充料；将200目膨胀珍珠岩与粒径为0.3mm的玻璃化微珠按质量比为1︰3混合，得到混合骨料，将混合骨料、木炭纤维、羟甲基纤维素按质量比为10︰2︰1混合，放入搅拌机中，以800r/min的转速搅拌混合15min，得到混合物料，将混合物料置于烘箱中，加热升温至300℃，保温4h，得到骨料粉；取稻壳点燃，收集燃烧后的灰烬，置于研钵研磨，过300目筛得到稻壳灰，按重量份数计，取30份稻壳灰、40份生石灰、15份新鲜葡萄皮、50份骨料滤渣、15份填充料、15份骨料粉、50份去离子水放入发酵罐中，并向其充入发酵罐体积2/3的氨气，密封发酵20天后得到发酵产物；将上述发酵产物置于高速离心机中，以3000r/min的转速离心处理8h，去除上层液，得到下层滤渣，将滤渣用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，将洗涤后的滤渣曝晒3天，得到改性骨料，按重量份数计，将50份普通硅酸盐水泥、30份粉煤灰、10份纤维素醚、15份废旧轮胎胶粉、35份改性骨料混合分散得到再生骨料混凝土。
对比例以安徽某公司生产的再生骨料混凝土作为对比例 对本发明制得的再生骨料混凝土和对比例中的再生骨料混凝土进行性能检测，检测结果如表1所示：
测试方法：
立方抗压强度测试按GB50081-2002标准进行检测；
劈裂抗拉强度测试采用《抗拉强度检测标准》劈裂试验进行检测；
抗折强度测试采用混凝土试件抗折抗压试验机进行检测；
吸水率测试按ASTM C1585-2013标准进行检测；
使用寿命测试：将实例1～3和对比例中的再生骨料混凝土放置在标准养护环境下养护28d后，测得各强度及吸水率，用强度及吸水率来表示材料是否容易发生冻融和风化及寿命降低。
表1再生骨料混凝土性能测定结果
测试项目 实例1 实例2 实例3 对比例
立方抗压强度（MPa） 19.5 19.7 19.8 10.2
劈裂抗拉强度（MPa） 1.28 1.30 1.34 0.87
抗折强度（MPa） 2.8 3.0 3.2 1.5
养护28d后的强度（MPa） 9.8 10.0 10.2 5.6
养护28d后的吸水率（%） 30 29 28 45
根据上述中数据可知本发明的再生骨料混凝土抗压强度、抗拉强度及抗折强度高，强度高，养护28d后吸水率低至28%，不易发生冻融和风化且不会降低寿命，提高了再生骨料混凝土的物理力学性能，具有广阔的应用前景。

Claims (7)

1.一种再生骨料混凝土的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）取废弃混凝土碎块置于粉碎机中粉碎处理，过筛得到破碎颗粒，将破碎颗粒放入磷酸溶液中浸泡，用去离子水清洗破碎颗粒3～5次，得到预处理再生骨料；
（2）取三甲基甲氧基硅烷，先用丙酮将三甲基甲氧基硅烷溶解，配制得到三甲基甲氧基硅烷溶液，将预处理再生骨料浸渍于三甲基甲氧基硅烷溶液中，常温下浸泡4～5h，过滤，去除滤液得到骨料滤渣；
（3）按重量份数计，向高速分散机加入10～20份200目白炭黑、10～15份邻苯二甲酸二丁酯、30～35份丙烯酸丁酯、5～10份陶土悬浮液，分散得到填充料；
（4）将膨胀珍珠岩与玻璃化微珠混合，得到混合骨料，将混合骨料、木炭纤维、羟甲基纤维素混合，放入搅拌机中，以700～800r/min的转速搅拌混合10～15min，得到混合物料，将混合物料置于烘箱中，加热升温，保温，得到骨料粉；
（5）取稻壳点燃，收集燃烧后的灰烬，置于研钵研磨，过筛得到稻壳灰，按重量份数计，取20～30份稻壳灰、30～40份生石灰、10～15份新鲜葡萄皮、40～50份骨料滤渣、10～15份填充料、10～15份骨料粉、40～50份去离子水放入发酵罐中，并向其充入氨气，密封发酵后得到发酵产物；
（6）将上述发酵产物置于高速离心机中，离心处理，去除上层液，得到下层滤渣，将滤渣用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，将洗涤后的滤渣曝晒，得到改性骨料，按重量份数计，将40～50份普通硅酸盐水泥、20～30份粉煤灰、8～10份纤维素醚、10～15份废旧轮胎胶粉、30～35份改性骨料混合分散得到再生骨料混凝土。
2.根据权利要求1所述的一种再生骨料混凝土的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的粉碎处理时间为4～5h，所过筛规格为100目，磷酸溶液的质量分数为8%，浸泡时间为20～22h。
3.根据权利要求1所述的一种再生骨料混凝土的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的所取三甲基甲氧基硅烷的量为预处理再生骨料的重量4%，三甲基甲氧基硅烷溶液的质量分数为5%。
4.根据权利要求1所述的一种再生骨料混凝土的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的陶土悬浮液的质量分数为20%，搅拌转速为3000～4000r/min，搅拌分散时间为1.0～1.5h。
5.根据权利要求1所述的一种再生骨料混凝土的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述的膨胀珍珠岩的粒径为200目，玻璃化微珠的粒径为0.1～0.3mm膨胀珍珠岩与玻璃化微珠混合质量比为1︰3，混合骨料、木炭纤维、羟甲基纤维素混合质量比为10︰2︰1，烘箱加热升温为200～300℃，保温时间为3～4h。
6.根据权利要求1所述的一种再生骨料混凝土的制备方法，其特征在于：步骤（5）所述的所过筛规格为300目筛，充入氨气体积为发酵罐体积1/2～2/3，密封发酵时间为15～20天。
7.根据权利要求1所述的一种再生骨料混凝土的制备方法，其特征在于：步骤（6）所述的离心转速为2500～3000r/min，离心处理时间为7～8h，曝晒时间为2～3天。
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