CN109111155B - 一种建筑垃圾制备的透水混凝土系统及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种建筑垃圾制备的透水混凝土系统及其制备方法，所述透水混凝土系统分为混凝土基层和混凝土面层，将建筑垃圾进行破碎筛分后得到用于制备混凝土面层的建筑垃圾粗骨料和用于制备混凝土基层的建筑垃圾细骨料；所述建筑垃圾粗骨料与异丁基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯混合溶液混合搅拌，得到改性粗骨料，所述建筑垃圾细骨料与酚醛树脂、氨基树脂的混合溶液搅拌，得到改性细骨料。本发明所述建筑垃圾利用率为100％；通过对所述建筑垃圾粗骨料进行改性使所述混凝土面层具有耐磨、防油污等优异性能；通过对所述建筑垃圾细骨料进行改性使所述混凝土基层骨料和骨料之间具有较强的联合作用，同时保证较好的透水性能。

Description

一种建筑垃圾制备的透水混凝土系统及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种建筑垃圾制备的透水混凝土系统及其制备方法。
背景技术
海绵城市遇到有降雨时能充分发挥城市绿地、道路、水系等对雨水吸纳、蓄渗和缓释 作用，补充地下水，而在干旱缺水时有条件将蓄存的水“释放”出来并加以利用，从而有效缓解城市内涝，削减城市径流污染负荷，节约水资源，保护和改善城市生态环境。这需 要具有渗水功能的水泥和砖面等建筑材料才能实现。
随着我国经济发展和城镇化速度的加快，每年都拆除一大批老旧建筑，建筑垃圾日渐增多，给环境和土地资源带来了巨大的压力。据统计，目前我国包括建筑物垃圾和工程弃土在内的建筑垃圾年产生量约为35亿吨，其中每年仅拆除就产生15亿吨建筑垃圾。其综合利用率不足5％，建筑垃圾的利用一部分制备再生骨料、路基填料，大部分堆积或填埋为主，总体再生利用水平低，再生产品的品质差，实际使用范围局限性大。因此建筑垃圾的高效利用可提高废弃物资源化的整体水平，有效节约能源资源，降低对环境的压力。
中国CN201610490332.1号专利提供一种利用建筑垃圾制备的高性能透水混凝土系统及其制备方法。将建筑垃圾破碎整形分筛，破碎整形后将粒度按<4.75mm， 4.75mm-9.5mm,9.5mm-16mm，16mm-26.5mm分级。将各层物料按比例混合，搅拌均匀，然后按基层、多孔水泥稳定层、透水混凝土层和面层分别铺设，每层铺完后按标准碾压或振实，然后标准养护28天，得到透水混凝土系统。该发明制备的透水混凝土系统原材料中建筑垃圾的用量为80-85％，且建筑垃圾一次全利用，利用率100％，不产生二次副产品，利废环保。该透水混凝土将建筑垃圾当做骨料进行处理，能够充分利用建筑垃圾，但不能从根本上提高透水混凝土的其他性能。
中国CN201710303922.3号专利一种全组分利用建筑垃圾制备的再生透水混凝土材料及其制备方法，所述再生透水混凝土材料分为混凝土基层和混凝土面层，将建筑垃圾进行破碎分选后得到建筑垃圾粗骨料、建筑垃圾细粉料和建筑垃圾细集料，其中，建筑垃圾粗骨料和建筑垃圾细粉料用于制备混凝土面层，建筑垃圾细集料用于制备混凝土基层。该发明可使建筑垃圾全组分利用，且利用率为100％。制备的再生透水混凝土具有良好的透水系数和吸声系数，同时也具有较高的抗压强度，但该透水混凝土不具备抗油污耐腐蚀的作用。
现有的采用建筑垃圾作为再生骨料制备透水混凝土存在以下几方面的问题：1、建筑垃圾的破碎要求较高，需要消耗较多的能源将建筑垃圾破碎筛分成不同粒径范围；2、对于建筑垃圾的利用率较低，大部分建筑垃圾仍未合理利用；3、建筑垃圾以骨料的方式作用在混凝土中，不能使透水混凝土具备其他方面的优异性能，如：耐磨、耐油污、自密实等。因此，急需设计一种建筑垃圾制备的透水混凝土系统及其制备方法以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种建筑垃圾制备的透水混凝土系统及其制备方法通过将建筑垃圾进行破碎筛分分别作用于混凝土基层和混凝土面层，使所述建筑垃圾利用率为100％；通过对所述建筑垃圾粗骨料进行改性使所述混凝土面层具有耐磨、防油污等优异性能；通过对所述建筑垃圾细骨料进行改性使所述混凝土基层骨料和骨料之间具有较强的联合作用，同时保证较好的透水性能。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明提供一种建筑垃圾制备的透水混凝土系统，所述透水混凝土系统分为混凝土基层和混凝土面层，将建筑垃圾进行破碎筛分后得到建筑垃圾粗骨料和建筑垃圾细骨料；所述建筑垃圾粗骨料与异丁基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯混合溶液混合搅拌，得到用于制备混凝土面层的改性粗骨料，所述建筑垃圾细骨料与酚醛树脂、氨基树脂的混合溶液搅拌，得到用于制备混凝土基层的改性细骨料。
本发明所述一种建筑垃圾制备的透水混凝土系统的原理为：将所述建筑垃圾进行简单的破碎和筛分，将其分为不同粒径范围的粗骨料和细骨料，作为再生骨料分别作用在混凝土基层和混凝土面层中，所述建筑垃圾的利用率为100％；通过异丁基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯混合溶液对所述建筑垃圾粗骨料进行改性，得到改性粗骨料，所述异丁基三乙氧基硅烷以一个硅原子为核心，含有Si-O-C键结构的硅烷，与所述正硅酸乙酯的的-Si-O-Si- 键结构结合形成具有网状结构的小分子结构，该小分子结构能够穿透胶结性表面渗透到混凝土内部与暴露在酸性或碱性环境中的空气及基底中的水分子发生化学反应，产生防油污、防Cl-、抗紫外线的性能且具有透气性，所述小分子结构对热和化学试剂稳定，能够增强所述混凝土面层的耐磨、耐老化和抗腐蚀的性能，延长使用寿命；通过所述酚醛树脂、氨基树脂的混合溶液对建筑垃圾细骨料进行改性，得到改性细骨料，所述氨基树脂能够使线性的酚醛树脂分子间产生化学键，使线性分子相互连接在一起，形成网状结构，附着在所述建筑垃圾细骨料表面，使所述建筑垃圾细骨料作为混凝土基层时骨料之间自身具有较强的结合作用力，从而加强混凝土基层的结构强度，同时保证混凝土基层具有一定的孔隙率，保证透水性能。通过所述混凝土基层和混凝土面层的结合，不仅保证透水混凝土基层的结构强度和透水混凝土面层的耐油污、耐腐蚀性能，同时将建筑垃圾作为再生骨料，建筑垃圾的利用率较高，不产生二次副产品，利废环保。
所述异丁基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯混合溶液的质量百分浓度为50-70％；其中，所述异丁基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯质量比为1-3:2。
所述酚醛树脂、氨基树脂的质量比为3-5:1。
所述建筑垃圾粗骨料的粒径分布为：5-9mm骨料占比60-80％，9-13mm骨料占比20-40％。
所述建筑垃圾细骨料的粒径分布为：2-5mm骨料占比75-90％，0.16-2mm骨料占比10-25％。
所述混凝土基层的原料及质量百分比为：建筑垃圾细骨料80-85％、酚醛树脂和氨基树脂的混合溶液15-20％。
所述混凝土面层的原料及质量百分比为：建筑垃圾粗骨料70-80％、异丁基三乙氧基硅烷和正硅酸乙酯混合溶液5-8％、水泥10-15％、减水剂2-3％、外加剂1-2％。
本发明一种建筑垃圾制备的透水混凝土系统的制备方法，包括以下步骤：
(1)将建筑垃圾进行破碎分选后得到建筑垃圾粗骨料和建筑垃圾细骨料，备用；
(2)将建筑垃圾细骨料、酚醛树脂和氨基树脂的混合溶液混匀得到改性细骨料，将路面夯平，铺上改性细骨料夯实得到混凝土基层；
(3)将建筑垃圾粗骨料、异丁基三乙氧基硅烷和正硅酸乙酯混合溶液混合搅拌得到改性粗骨料，将改性粗骨料、水泥、减水剂、外加剂混合均匀制备得到拌合料铺设于步骤(2)所得混凝土基层上，按标准碾压或振实，然后标准养护28天，得到透水混凝土系统。
步骤(1)中破碎采用颚式破碎机或锤式破碎机进行。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)将所述建筑垃圾进行简单的破碎和筛分，将其分为不同粒径范围的粗骨料和细骨料，作为再生骨料分别作用在混凝土基层和混凝土面层中，所述建筑垃圾的利用率较高，不产生二次副产品，利废环保；
(2)本发明通过酚醛树脂、氨基树脂的混合溶液对建筑垃圾细骨料进行改性作用于混凝土基层，所述氨基树脂能够使线性的酚醛树脂分子间产生化学键，使线性分子相互连接在一起，形成网状结构，附着在所述建筑垃圾细骨料表面，使所述建筑垃圾细骨料作为混凝土基层时骨料之间自身具有较强的结合作用力，从而加强混凝土基层的结构强度，同时保证混凝土基层具有一定的孔隙率，保证透水性能；
(3)本发明通过异丁基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯混合溶液对所述建筑垃圾粗骨料进行改性作用于混凝土面层，能够使混凝土面层具有永久牢固的高环保防水层,深层渗透，产生防油污、防Cl-、抗紫外线的性能且具有透气性，同时能够增强所述混凝土面层的耐磨、耐老化和抗腐蚀的性能，延长使用寿命。
具体实施方式
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种建筑垃圾制备的透水混凝土系统的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用颚式破碎机将建筑垃圾进行破碎分选后得到建筑垃圾粗骨料和建筑垃圾细骨料，备用；
(2)将建筑垃圾细骨料、酚醛树脂和氨基树脂的混合溶液混匀得到改性细骨料，将路面夯平，铺上改性细骨料夯实得到混凝土基层；
(3)将建筑垃圾粗骨料、异丁基三乙氧基硅烷和正硅酸乙酯混合溶液混合搅拌得到改性粗骨料，将改性粗骨料、水泥、减水剂、外加剂混合均匀制备得到拌合料铺设于步骤(2) 所得混凝土基层上，按标准碾压或振实，然后标准养护28天，得到透水混凝土系统。
所述混凝土基层的铺设厚度为150mm，所述混凝土面层的铺设厚度为5mm；以下实施例均采用上述制备方法制备。
实施例1
本实施例提供一种建筑垃圾制备的透水混凝土系统，所述透水混凝土系统分为混凝土基层和混凝土面层，将建筑垃圾进行破碎筛分后得到建筑垃圾粗骨料和建筑垃圾细骨料；所述建筑垃圾粗骨料与异丁基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯混合溶液混合搅拌，得到用于制备混凝土面层的改性粗骨料，所述建筑垃圾细骨料与酚醛树脂、氨基树脂的混合溶液搅拌，得到用于制备混凝土基层的改性细骨料。
所述异丁基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯混合溶液的质量百分浓度为60％；其中，所述异丁基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯质量比为1:1。
所述酚醛树脂、氨基树脂的质量比为4:1。
所述建筑垃圾粗骨料的粒径分布为：5-9mm骨料占比70％，9-13mm骨料占比30％。
所述建筑垃圾细骨料的粒径分布为：2-5mm骨料占比85％，0.16-2mm骨料占比15％。
所述混凝土基层的原料及质量百分比为：建筑垃圾细骨料80％、酚醛树脂和氨基树脂的混合溶液20％。
所述混凝土面层的原料及质量百分比为：建筑垃圾粗骨料70％、异丁基三乙氧基硅烷和正硅酸乙酯混合溶液8％、水泥15％、减水剂5％、外加剂2％。
采用上述方法制备混凝土基层和混凝土面层，然后标准养护7天和28天，采用的抗压强度测试方法遵循《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081-2002)的方法得到透水混凝乳抗压强度，重量法测孔隙率，得到该透水混凝土系统的性能指标如表1所示。
实施例2
本实施例提供一种建筑垃圾制备的透水混凝土系统，与实施例1相比，不同之处在于，所述异丁基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯混合溶液的质量百分浓度为50％；其中，所述异丁基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯质量比为1:2。采用与实施例1相同制备方法和检测方法对透水混凝土系统进行测试，得到该透水混凝土系统的性能指标如表1所示。
实施例3
本实施例提供一种建筑垃圾制备的透水混凝土系统，与实施例1相比，不同之处在于，所述异丁基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯混合溶液的质量百分浓度为70％；其中，所述异丁基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯质量比为3:2。采用与实施例1相同制备方法和检测方法对透水混凝土系统进行测试，得到该透水混凝土系统的性能指标如表1所示。
实施例4
本实施例提供一种建筑垃圾制备的透水混凝土系统，与实施例1相比，不同之处在于，所述酚醛树脂、氨基树脂的质量比为3:1。采用与实施例1相同制备方法和检测方法对透水混凝土系统进行测试，得到该透水混凝土系统的性能指标如表1所示。
实施例5
本实施例提供一种建筑垃圾制备的透水混凝土系统，与实施例1相比，不同之处在于，所述酚醛树脂、氨基树脂的质量比为5:1。采用与实施例1相同制备方法和检测方法对透水混凝土系统进行测试，得到该透水混凝土系统的性能指标如表1所示。
实施例6
本实施例提供一种建筑垃圾制备的透水混凝土系统，与实施例1相比，不同之处在于，所述混凝土基层的原料及质量百分比为：建筑垃圾细骨料85％、酚醛树脂和氨基树脂的混合溶液15％；所述混凝土面层的原料及质量百分比为：建筑垃圾粗骨料80％、异丁基三乙氧基硅烷和正硅酸乙酯混合溶液5％、水泥10％、减水剂3％、外加剂2％。采用与实施例1 相同制备方法和检测方法对透水混凝土系统进行测试，得到该透水混凝土系统的性能指标如表1所示。
对比例1
本对比例提供一种建筑垃圾制备的透水混凝土系统，与实施例1相比，不同之处在于，所述建筑垃圾细骨料未进行改性处理，在进行混凝土基层铺设时，仅采用所述建筑垃圾细骨料和水搅拌均匀夯实得到混凝土基层，制备得到所述透水混凝土系统。采用与实施例1相同制备方法和检测方法对透水混凝土系统进行测试，得到该透水混凝土系统的性能指标如表1所示。
对比例2
本对比例提供一种建筑垃圾制备的透水混凝土系统，与实施例1相比，不同之处在于，所述建筑垃圾粗骨料未进行改性处理，所述混凝土面层的原料及质量百分比为：建筑垃圾粗骨料78％、水泥15％、减水剂5％、外加剂2％，制备得到所述透水混凝土系统。采用与实施例1相同制备方法和检测方法对透水混凝土系统进行测试，得到该透水混凝土系统的性能指标如表1所示。
测试结果
根据《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081-2002)的方法得到透水混凝乳抗压强度，重量法测孔隙率，其中，对实施例1、实施例2、实施例4、对比例2中试件表面涂刷5mL煤油，标准养护7天和28天后分别进行性能测试，性能指标如表1所示：
表1测试结果对比表
Figure BDA0001794374660000061
Figure BDA0001794374660000071
从测试结果对比表中可以得到，通过本发明所述方法得到的混凝土基层具有较高的7 天和28天抗压强度，大大满足透水混凝土地面的施工要求；通过本发明所述方法得到的混凝土面层具有较好的耐油污作用；本发明制备的透水混凝土系统既能保证路面的使用强度要求，又能保证路面具有较强的透水性能，满足透水混凝土路面的施工要求，对比例1中未对混凝土基层的骨料进行改性处理，其抗压强度较低，对比例2中未对混凝土面层的骨料进行处理，其抗煤油能力较差，油污较易使孔隙率降低，影响透水性能。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种建筑垃圾制备的透水混凝土系统，其特征在于，所述透水混凝土系统分为混凝土基层和混凝土面层，将建筑垃圾进行破碎筛分后得到建筑垃圾粗骨料和建筑垃圾细骨料；所述建筑垃圾粗骨料与异丁基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯混合溶液混合搅拌，得到用于制备混凝土面层的改性粗骨料，所述建筑垃圾细骨料与酚醛树脂、氨基树脂的混合溶液搅拌，得到用于制备混凝土基层的改性细骨料；
所述异丁基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯混合溶液的质量百分浓度为50-70％；其中，所述异丁基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯质量比为1-3:2。
2.根据权利要求1所述的一种建筑垃圾制备的透水混凝土系统，其特征在于，所述酚醛树脂、氨基树脂的质量比为3-5:1。
3.根据权利要求1所述的一种建筑垃圾制备的透水混凝土系统，其特征在于，所述建筑垃圾粗骨料的粒径分布为：5-9mm骨料占比60-80％，9-13mm骨料占比20-40％。
4.根据权利要求1所述的一种建筑垃圾制备的透水混凝土系统，其特征在于，所述建筑垃圾细骨料的粒径分布为：2-5mm骨料占比75-90％，0.16-2mm骨料占比10-25％。
5.根据权利要求1所述的一种建筑垃圾制备的透水混凝土系统，其特征在于，所述混凝土基层的原料及质量百分比为：建筑垃圾细骨料80-85％、酚醛树脂和氨基树脂的混合溶液15-20％。
6.根据权利要求1所述的一种建筑垃圾制备的透水混凝土系统，其特征在于，所述混凝土面层的原料及质量百分比为：建筑垃圾粗骨料70-80％、异丁基三乙氧基硅烷和正硅酸乙酯混合溶液5-8％、水泥10-15％、减水剂2-5％、外加剂1-2％。
7.权利要求1-6任一项所述的一种建筑垃圾制备的透水混凝土系统的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将建筑垃圾进行破碎分选后得到建筑垃圾粗骨料和建筑垃圾细骨料，备用；
(2)将建筑垃圾细骨料、酚醛树脂和氨基树脂的混合溶液混匀得到改性细骨料，将路面夯平，铺上改性细骨料夯实得到混凝土基层；
(3)将建筑垃圾粗骨料、异丁基三乙氧基硅烷和正硅酸乙酯混合溶液混合搅拌得到改性粗骨料，将改性粗骨料、水泥、减水剂、外加剂混合均匀制备得到拌合料铺设于步骤(2)所得混凝土基层上，按标准碾压或振实，然后标准养护28天，得到透水混凝土系统。
8.根据权利要求7所述的一种建筑垃圾制备的透水混凝土系统的制备方法，其特征在于，步骤(1)中破碎采用颚式破碎机或锤式破碎机进行。
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