CN108947403A - 一种再生陶瓷集料混凝土及其制备方法、应用 - Google Patents

一种再生陶瓷集料混凝土及其制备方法、应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种再生陶瓷集料混凝土及其制备方法、应用，先将再生陶瓷集料浸泡于集料强化剂中，2‑4h后，捞出，沥干，获得疏水型再生陶瓷集料，备用；再按重量份，分别称取硅酸盐水泥390‑400份、水140‑150份、砂570‑580份、第一集料0‑625份、疏水型再生陶瓷集料625‑1250份、聚羧酸高效减水剂2‑4份、聚丙烯纤维0.1‑0.2份，混合，搅拌均匀，获得再生陶瓷集料混凝土成品。本发明对再生陶瓷集料进行强化处理，有效减少吸水率，吸水率仅为2%左右，有利于获得质量良好的混凝土产品，从而能满足不同工程的要求，有效的提高废弃陶瓷的再生利用率；本发明的再生陶瓷集料混凝土品质高，制品强度可达34MPa以上；另外，可实现废弃陶瓷集料的资源化利用，解决废弃陶瓷的处理问题。

Description

一种再生陶瓷集料混凝土及其制备方法、应用
技术领域
本发明涉及一种再生陶瓷集料混凝土及其制备方法、应用，属于建筑材料领域。
背景技术
建筑固体废弃物是一种被放错地方的资源，且具有数量巨大的特点，仅以废弃陶瓷为例，在陶瓷生产过程中就会产生5-26%的废料，数量在1000万吨以上，而建筑拆迁还会产生大量的废弃陶瓷。陶瓷废品如果采用常规的掩埋处置方式，不仅会占用大量土地资源，还会对土壤产生污染。与此同时，诸如砂、石等建筑材料由于大量开采，日渐紧缺，如何寻求可替代的材料也变得十分重要。
废弃陶瓷一般可以分为两类，一类是素陶废品，即其仍具备火山灰活性；另一类是陶瓷成品废品，即完全烧结致密的陶瓷，基本无火山灰活性，适合于用作再生集料。然后，由于陶瓷制品的特点，采用陶瓷废品制成的再生集料具有针片颗粒较多、级配欠佳、孔隙率大的特点，对混凝土性能具有不利影响。
目前，关于再生陶瓷混凝土及制备方法的研究较少，专利CN108249842A公开了一种再生陶瓷混凝土的制备方法，用粒径为5-20cm的陶瓷颗粒替代粗集料质量的30-100%制备的混凝土28d抗压强度在30MPa以上。但未对陶瓷颗粒孔隙率大、吸水率进行处理，而这些问题将影响再生陶瓷混凝土配合比设计、用水量以及工作性，进而影响混凝土的整体性能。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出一种再生陶瓷集料混凝土及其制备方法、应用，通过对再生陶瓷集料进行预处理，降低再生陶瓷集料的吸水率，保证再生陶瓷混凝土的性能。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种再生陶瓷集料混凝土的制备方法，包括如下步骤：
S1、将再生陶瓷集料浸泡于集料强化剂中，2-4h后，捞出，沥干，获得疏水型再生陶瓷集料，备用；
其中，按重量份计，所述集料强化剂包括水玻璃40～50份、盐酸7～10份、硅烷偶联剂20～25份、乙醇10～13份、水400～500份，所述集料强化剂的PH值为7-9，优选地，PH值为8；
S2、按重量份，分别称取硅酸盐水泥390-400份、水140-150份、砂570-580份、第一集料0-625份、第二集料625-1250份、聚羧酸高效减水剂2-4份、聚丙烯纤维0.1-0.2份，混合，搅拌均匀，获得再生陶瓷集料混凝土成品；
其中，所述第二集料为步骤S1中获得的疏水型再生陶瓷集料。
进一步地，第一集料可以为步骤S1中获得的疏水型再生陶瓷集料，也可以为普通集料。
步骤S1中，若存在结块现象，捞出后，先分散处理，然后沥干。
进一步地，步骤S1中，按重量份计，所述集料强化剂包括水玻璃42～48份、盐酸8～9份、硅烷偶联剂22～24份、乙醇11～12份、水420～480份。
进一步地，步骤S1中，所述集料强化剂由如下方法制备而成：按配比称取水玻璃、盐酸、硅烷偶联剂、乙醇、水，先将水玻璃和盐酸混合抽滤，再加入水和乙醇，搅拌均匀，最后逐渐加入硅烷偶联剂，使制得的混合溶液PH值保持在7-9。
进一步地，步骤S1中，所述再生陶瓷集料由废弃陶瓷材料破碎而成。
进一步地，所述再生陶瓷集料的粒径为5-20mm，优选为9.6-16mm。
进一步地，步骤S2中，按重量份，分别称取硅酸盐水泥392-398份、水142-148份、砂572-578份、第一集料0-500份、第二集料750-1250份、聚羧酸高效减水剂2.5-3.5份、聚丙烯纤维0.15-0.2份，混合，搅拌均匀，获得再生陶瓷集料混凝土成品。
优选地，步骤S2中，按重量份，分别称取硅酸盐水泥395份、水140份、砂570份、第二集料1250份、聚羧酸高效减水剂2.5-3.5份、聚丙烯纤维0.15-0.2份，混合，搅拌均匀，获得再生陶瓷集料混凝土成品。
进一步地，步骤S2中，砂作为细集料，满足《公路水泥混凝土路面施工技术细则》JTG/TF30—2014要求。
进一步地，步骤S2中，通过二次投料法将各原料搅拌混合，获得再生陶瓷集料混凝土成品。
进一步地，步骤S2中，所述硅酸盐水泥为普通硅酸盐水泥。
进一步地，步骤S2中，所述硅酸盐水泥的强度等级为32.5、42.5、52.5、52.5R中的一种。
进一步地，步骤S2中，第一集料和第二集料的粒径均大于4.75mm。
一种再生陶瓷集料混凝土，由如上所述的制备方法制成。
如上所述的再生陶瓷集料混凝土在建筑领域的应用。
传统集料处理方法，即用水玻璃处理集料，主要利用的是水玻璃与空气中的二氧化碳反应，生成碳酸凝胶，对再生集料的微裂缝有填充补强作用。本发明中，集料强化剂除了具有上述作用之外（增强作用），集料强化剂还能够在其凝结前有效渗入再生陶瓷集料的孔隙中，并在再生陶瓷集料的表面形成一层隔水层，从而降低吸水率，减少用水量，有效防止因再生陶瓷集料过度吸水引起混凝土用水量增加、流动性变差，并最终影响混凝土的性能。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1）对再生陶瓷集料进行强化处理，有效减少吸水率，吸水率仅为2%左右，有利于获得质量良好的混凝土产品，从而能满足不同工程的要求，有效的提高废弃陶瓷的再生利用率；
2）本发明的再生陶瓷集料混凝土品质高，制品强度可达34MPa以上。
3）实现废弃陶瓷集料的资源化利用，解决废弃陶瓷的处理问题,有效节约自然资源、减少因开山采石导致的生态平衡破坏，对我国建设资源节约型、环境友好型社会具有重要的现实意义。
具体实施方式
以下将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
本实施例中，立方体水泥混凝土试件的制备方法如下：
（1）再生陶瓷集料预处理：将再生陶瓷集料浸泡于集料强化剂中3小时，捞出后沥干静置至干燥，备用；
其中，再生陶瓷集料由废弃瓷砖破碎制成，粒径范围为9.6-16mm，经集料强化剂处置后，吸水率从5.6%降低至2.2%；
其中，按重量份计，所述集料强化剂包括水玻璃45份、盐酸8.5份、硅烷偶联剂22.5份、乙醇11.5份、水450份，所述集料强化剂的PH值为8；
（2）模具准备：组装尺寸为150*150*150的钢模，并涂刷脱模剂，备用；
（3）按照C30强度等级，按重量称取32.5普通硅酸盐水泥395份、水140份、砂573份、粗集料1280份（其中含再生陶瓷集料60%，即768份）、聚羧酸高效减水剂2份、聚丙烯纤维0.1份；
（4）采用二次投料法对其进行搅拌，即先将上述重量份的水泥、砂、水、纤维进行中速（60转/分）搅拌30s，再加入全部粗集料快速搅拌（100转/分）30s；或者先将上述重量的水泥、水搅拌中速（60转/分）搅拌30s，再加入砂、粗集料、纤维快速搅拌（100转/分）30s；或者先将全部粗集料、砂、纤维和70%的水投入搅拌中速（60转/分）10-20s，再加入全部水泥快速搅拌（100转/分）30s，最后加入剩下的30%水搅拌60秒；
（5）将拌合好的混合物浇筑于钢模中至1/2处，用铁棒振捣15次后，再浇筑剩下的1/2，并用铁棒振捣15次；静置；
（6）24小时候，拆除钢模，将混凝土立方体试件置于标准养护环境（温度20℃±℃，湿度为不小于95%）养护至第28天，立方体水泥混凝土试件成品；
（7）测试立方体水泥混凝土试件成品的抗压强度，其平均值为34.8MPa。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种再生陶瓷集料混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将再生陶瓷集料浸泡于集料强化剂中，2-4h后，捞出，沥干，获得疏水型再生陶瓷集料，备用；
其中，按重量份计，所述集料强化剂包括水玻璃40～50份、盐酸7～10份、硅烷偶联剂20～25份、乙醇10～13份、水400～500份，所述集料强化剂的PH值为7-9；
S2、按重量份，分别称取硅酸盐水泥390-400份、水140-150份、砂570-580份、第一集料0-625份、第二集料625-1250份、聚羧酸高效减水剂2-4份、聚丙烯纤维0.1-0.2份，混合，搅拌均匀，获得再生陶瓷集料混凝土成品；
其中，所述第二集料为步骤S1中获得的疏水型再生陶瓷集料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，按重量份计，所述集料强化剂包括水玻璃42～48份、盐酸8～9份、硅烷偶联剂22～24份、乙醇11～12份、水420～480份。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述集料强化剂由如下方法制备而成：按配比称取水玻璃、盐酸、硅烷偶联剂、乙醇、水，先将水玻璃和盐酸混合抽滤，再加入水和乙醇，搅拌均匀，最后逐渐加入硅烷偶联剂，使制得的混合溶液PH值保持在7-9。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述再生陶瓷集料由废弃陶瓷材料破碎而成。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，按重量份，分别称取硅酸盐水泥392-398份、水142-148份、砂572-578份、第一集料0-500份、第二集料750-1250份、聚羧酸高效减水剂2.5-3.5份、聚丙烯纤维0.15-0.2份，混合，搅拌均匀，获得再生陶瓷集料混凝土成品。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，通过二次投料法将各原料搅拌混合，获得再生陶瓷集料混凝土成品。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述硅酸盐水泥的强度等级为32.5、42.5、52.5、52.5R中的一种。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，第一集料和第二集料的粒径均大于4.75mm。
9.一种再生陶瓷集料混凝土，其特征在于，由如权利要求1-8任一项所述的制备方法制成。
10.如权利要求9所述的再生陶瓷集料混凝土在建筑领域的应用。
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