CN109265107A - 一种控制再生骨料混凝土收缩的方法 - Google Patents

一种控制再生骨料混凝土收缩的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种控制再生骨料混凝土收缩的方法，通过骨料预湿处理和膨胀剂补偿收缩双重控制技术制备低收缩再生混凝土，包括：20～40份的天然砂、25～45份的天然石、2～15份的再生细骨料、10～30份的再生粗骨料、5～15份的水泥、0.5～10份的粉煤灰、0.5～10份的矿渣粉和0.1～3份膨胀剂、3～8份的水和0.1～1.5份的减水剂。通过双重控制技术控制再生混凝土收缩，新拌再生混凝土的坍落度达到220～240mm，1小时坍落度H60达到210～230mm；再生骨料替代50％的情况下，再生混凝土收缩控制在4.0×10‑4以下，抗压强度达到C50以上。

Description

一种控制再生骨料混凝土收缩的方法
技术领域
本发明涉及一种再生骨料混凝土材料，提供一种控制再生骨料混凝土收缩的方法，以及利用该法制备的低收缩再生混凝土材料，属于建筑材料领域。
背景技术
混凝土材料是指由胶凝材料将骨料胶结成整体的工程复合材料的统称，用水泥作胶凝材料，砂、石作骨料，复合外加剂和矿物掺合料，与水按一定比例配合经搅拌而得。混凝土种类很多，分类方法也很多，例如有普通混凝土、高性能混凝土、高强混凝土、再生混凝土、轻骨料混凝土、泡沫混凝土等。
再生混凝土是指将建筑固体废弃物块体经过破碎、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。通过再生骨料取代天然砂石骨料制备再生混凝土，可以将建筑垃圾制备成再生骨料，作为资源使用，降低天然砂石资源的消耗，符合可持续和绿色环保的国家发展政策。但是再生骨料在破碎过程中受到较大外力作用，在骨料内部会出现大量微细裂缝，造成骨料强度低、吸水率大，制备的再生混凝土会遇到需水量大，坍落度损失快，工作性不易控制等工作性难题，且硬化后的再生混凝土强度低于普通混凝土、力学性能波动大、干缩率大(一般为6×10-4～12×10-4)。所以再生骨料一般只能配制低强度等级的混凝土(C15～C30)。
为改善配制再生混凝土过程中遇到的工作性难题，并解决其硬化后的再生混凝土收缩性大的难题，本发明给出一种控制再生混凝土收缩的方法，即采用膨胀剂补偿收缩和骨料预湿处理的双重控制技术。
本发明利用双重控制技术制备的低收缩再生混凝土的需水量较普通再生混凝土减少3％以上，初始坍落度达到220mm以上，一小时坍落度损失从40±10mm降低到10±5mm。本发明利用双重控制技术制备的低收缩再生混凝土材料本身达到如下效果：再生骨料替代50％以上，抗压强度C50以上、干缩率小于4×10-4。本发明利用建筑固废再生骨料制备出低收缩再生混凝土材料性能指标优异，将建筑固废进行了资源化开发利用，化废为宝，保护了自然环境。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对再生混凝土收缩性大的难题，提供一种控制再生混凝土收缩的方法，以及利用该法制备的低收缩再生混凝土材料。通过膨胀剂补偿收缩和骨料预湿处理双重控制技术制备的低收缩再生混凝土工作性良好，当再生骨料替代50％以上，抗压强度C50以上、干缩率小于4×10-4。利用双重控制技术制备出低收缩再生混凝土材料性能指标优异：在初始坍落度度达到220mm以上，一小时坍落度损失10±5mm，混凝土含气量5.0％～5.5％，再生骨料替代量50％的情况下，制备的低收缩再生混凝土材料的28天抗压强度达56MPa以上，干缩率达到4.0×10-4以下。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种控制再生骨料混凝土收缩的方法，通过骨料预湿处理和膨胀剂补偿收缩双重控制技术制备低收缩再生混凝土，包括以下步骤：
(1)骨料预湿处理：将再生细骨料和再生粗骨料于使用前浸没于水中提前预湿，自然风干至饱和面干状态；
(2)膨胀剂补偿收缩：将经过步骤(1)骨料预湿处理的再生细骨料、再生粗骨料加入到搅拌机中，再将天然砂、天然石、水泥、粉煤灰、矿渣粉、膨胀剂、水和减水剂加入到搅拌机中进行搅拌，得到新拌再生混凝土；膨胀剂是取代部分水泥加入到再生混凝土中，膨胀剂与水泥和水发生水化反应生成体积膨胀的水化产物填充间隙，补偿新拌再生混凝土的收缩体积，起到补偿收缩的作用；
(3)浇筑、振捣：将步骤(2)得到的搅拌完毕的新拌再生混凝土浇筑、振捣，得到利用骨料预湿处理和膨胀剂补偿收缩双重控制技术制备而成的低收缩再生混凝土。
上述技术方案中，步骤(1)中，进行骨料预湿处理时，再生细骨料和再生细骨料于使用前浸没于水中提前预湿24小时，取出后将其置于阴凉处自然风干至饱和面干状态，使其含水率(质量分数)不低于5％；
上述技术方案中，步骤(2)中，膨胀剂补偿收缩的具体操作步骤为：将经过步骤(1)骨料预湿处理的再生细骨料2～15份、再生粗骨料10～30份加入到搅拌机中，再将20～40份的天然砂、25～45份的天然石也加入到搅拌机中，在40-45转/分钟下搅拌1～2分钟得到混合物A；然后将5～15份的水泥、0.5～10份的粉煤灰、0.5～10份的矿渣粉和0.1～3份膨胀剂加入到搅拌机中，与混合物A一起在46-50转/分钟下搅拌3～5分钟得到混合物B；最后将3～8份的水和0.1～1.5份的减水剂加入到搅拌机中，与混合物B一起在42-50转/分钟下搅拌2～4分钟得到新拌再生混凝土，保持新拌再生混凝土的坍落度达到220～240mm，1小时坍落度H60达到210～230mm。
上述技术方案中，步骤(1)中，所述的再生细骨料，是对既有建筑物拆除过程中产生的建筑固体废弃大块进行破碎、粉磨和筛分后获得的颗粒混合物，粒径0.01～4.75mm，细度模数2～3，含泥量小于3.0％，表观密度为2400～3400kg/m3，需水量比小于1.80。
上述技术方案中，步骤(1)中，所述的再生粗骨料，是对既有建筑物拆除过程中产生的建筑固体废弃大块进行破碎和筛分后获得的颗粒混合物，粒径5～25mm，含泥量小于0.5％，表观密度为2000～3000kg/m3，压碎指标12～30％。
上述技术方案中，通过双重控制技术控制再生混凝土收缩，新拌再生混凝土的坍落度达到220～240mm，1小时坍落度H60达到210～230mm；再生骨料替代50％的情况下，再生混凝土收缩控制在4.0×10-4以下，抗压强度达到C50以上。
本发明还提供一种经过上述控制再生混凝土收缩的方法制备而成的低收缩再生混凝土材料，包括：20～40份的天然砂、25～45份的天然石、2～15份的再生细骨料、10～30份的再生粗骨料、5～15份的水泥、0.5～10份的粉煤灰、0.5～10份的矿渣粉和0.1～3份的膨胀剂、3～8份的水和0.1～1.5份的减水剂。
上述技术方案中，所述的水泥，为42.5级普通硅酸盐水泥。
上述技术方案中，所述的粉煤灰，为电厂煤粉炉烟道气体中收集的粉末，为优质F类I级、Ⅱ级粉煤灰，强度活性指数大于70％，比表面积为400-550m2/kg。
上述技术方案中，所述的矿渣粉，为S95粒化高炉矿渣粉，比表面积为500～650m2/kg。
上述技术方案中，所述的天然砂为河砂，粒径0.01～4.75mm，细度模数2～3，含泥量小于3.0％。
上述技术方案中，所述的天然石为碎石，粒径5～25mm，含泥量小于1.0％，压碎指标小于5％。
上述技术方案中，所述的再生细骨料，为既有建筑物拆除过程中产生的建筑固体废弃大块经破碎、粉磨和筛分后获得的颗粒混合物，粒径0.01～4.75mm，细度模数2～3，含泥量小于3.0％，表观密度为2400～3400kg/m3，需水量比小于1.80。同时本发明中的再生细骨料中含有大量的微细粉，自身能够起到增加混凝土稠度的作用。
上述技术方案中，所述的再生粗骨料，为既有建筑物拆除过程中产生的建筑固体废弃大块经破碎和筛分后获得的颗粒混合物，粒径5～25mm，含泥量小于0.5％，表观密度为2000～3000kg/m3，压碎指标12～30％。
上述技术方案中，所述的减水剂，包括但不限于萘系减水剂、氨基磺酸系减水剂、三聚氰胺系减水剂、聚羧酸系高性能减水剂，优选为聚羧酸高性能减水剂，固含量小于20％，减水率大于25％。
上述技术方案中，所述的膨胀剂，为硫铝酸钙-氧化钙类混凝土膨胀剂，为“膨胀与收缩落差”小的高氧化钙含量的硫铝酸盐膨胀剂，水中限制膨胀率大于0.050％，空气中限制膨胀率大于-0.010％，28天抗压强度大于45.0MPa。
与现有技术相比，本发明利用双重控制技术制备的低收缩再生混凝土材料具有以下有益效果：
1.新拌再生混凝土工作性良好，初始坍落度达到220～240mm，1小时经时损失小于10±5mm。
2.低收缩再生混凝土材料的28天抗压强度达50MPa以上，干缩率低于4.0×10-4以下，再生骨料替代率达到50％，性能优异。
具体实施方式
以下对本发明技术方案的具体实施方式详细描述，但本发明并不限于以下描述内容：
实施例1：
一种通过控制再生混凝土收缩的方法制备而成的低收缩再生混凝土材料，包括以下重量比的组分，组分比例为：水泥：粉煤灰：矿渣粉：天然砂：天然石：再生细骨料：再生粗骨料：水：减水剂：膨胀剂的重量比为9.84：3.79：3.79：27.90：25.64：3.09：17.12：6.91：0.42：1.52；
其中：所述的水泥，为42.5级普通硅酸盐水泥。
所述的粉煤灰，为电厂煤粉炉烟道气体中收集的粉末，为优质F类I级粉煤灰，强度活性指数大于70％，比表面积为424m2/kg；
所述的矿渣粉，为S95粒化高炉矿渣粉，比表面积为520m2/kg；
所述的天然砂为河砂，粒径0.01～3.75mm，细度模数2.7，含泥量2.0％；
所述的天然石为碎石，粒径7～20mm，含泥量0.8％，压碎指标4.6％；
所述的再生细骨料，为既有建筑拆除过程中产生的建筑固体废弃大块经破碎和筛分后获得的颗粒混合物，粒径0.01～3.75mm，细度模数2.8，含泥量1.0％，表观密度为2490kg/m3，需水量比小于1.80；
所述的再生粗骨料，为既有建筑拆除过程中产生的建筑固体废弃大块经破碎和筛分后获得的颗粒混合物，粒径7～20mm，含泥量0.2％，表观密度为2560kg/m3，压碎指标20.5％；
所述的减水剂，为聚羧酸高性能减水剂，固含量13.3％，减水率27％；
所述的膨胀剂，为“膨胀与收缩落差”小的高氧化钙含量的硫铝酸盐膨胀剂，为硫铝酸钙-氧化钙类混凝土膨胀剂，水中限制膨胀率0.055％，空气中限制膨胀率0.010％，28天抗压强度47.9MPa。
所述的低收缩再生混凝土材料是通过下述方法制备而成的：
(1)将所述比例的再生细骨料和再生粗骨料提前预湿，然后自然风干使其处于饱和面干状态，含水率5.3％；
(2)先将所述比例的天然砂、天然石、再生细骨料、再生粗骨料加入到搅拌机中在43转/分钟下搅拌1.5分钟，再加入所述比例的水泥、粉煤灰、矿渣粉、膨胀剂在47转/分钟下搅拌4分钟，最后加所述比例的水和减水剂，在45转/分钟下搅拌3分钟，新拌再生混凝土的坍落度达到230mm，1小时坍落度H60达到220mm；
(3)将搅拌完毕的新拌再生混凝土浇筑、振捣，即得到利用再生骨料制备而成的低收缩再生混凝土材料。
将得到的低收缩再生混凝土材料在标准养护室养护至28天，再生混凝土的28天抗压强度56MPa，干缩率为3.26×10-4。
实施例2：
一种通过控制再生混凝土收缩的方法采用双重控制技术制备而成的低收缩再生混凝土材料，包括以下重量比的组分，组分比例为：水泥：粉煤灰：矿渣粉：天然砂：天然石：再生细骨料：再生粗骨料：水：减水剂：膨胀剂的重量比为8.53：3.28：3.28：29.53：30.48：3.28：13.08：6.89：0.33：1.31；
其中：所述的水泥，为42.5级普通硅酸盐水泥。
所述的粉煤灰，为电厂煤粉炉烟道气体中收集的粉末，为优质F类I级粉煤灰，强度活性指数大于70％，比表面积为485m2/kg；
所述的矿渣粉，为S95粒化高炉矿渣粉，比表面积为590m2/kg；
所述的天然砂为河砂，粒径0.05～4.25mm，细度模数2.8，含泥量1.0％；
所述的天然石为碎石，粒径8～21mm，含泥量0.5％，压碎指标4.8％；
所述的再生细骨料，为既有建筑拆除过程中产生的建筑固体废弃大块经破碎和筛分后获得的颗粒混合物，粒径0.05～4.25mm，细度模数2.9，含泥量1.0％，表观密度为2530kg/m3，需水量比小于1.80；
所述的再生粗骨料，为既有建筑拆除过程中产生的建筑固体废弃大块经破碎和筛分后获得的颗粒混合物，粒径8～21mm，含泥量0.3％，表观密度为2490kg/m3，压碎指标21.2％；
所述的减水剂，为聚羧酸高性能减水剂，固含量13.8％，减水率26％；
所述的膨胀剂，为“膨胀与收缩落差”小的高氧化钙含量的硫铝酸盐膨胀剂，为硫铝酸钙-氧化钙类混凝土膨胀剂，水中限制膨胀率0.060％，空气中限制膨胀率0.020％，28天抗压强度49.4MPa。
所述的低收缩再生混凝土材料是通过下述方法制备而成的：
(1)将所述比例的再生细骨料和再生粗骨料提前预湿，然后自然风干使其处于饱和面干状态，含水率5.2％；
(2)先将所述比例的天然砂、天然石、再生细骨料、再生粗骨料加入到搅拌机中在42转/分钟下搅拌2分钟，再加入所述比例的水泥、粉煤灰、矿渣粉、膨胀剂在48转/分钟下搅拌3.5分钟，最后加所述比例的水和减水剂，在47转/分钟下搅拌2.5分钟，新拌再生混凝土的坍落度达到220mm，1小时坍落度H60达到215mm；
(3)将搅拌完毕的新拌再生混凝土浇筑、振捣，即得到利用再生骨料制备而成的低收缩再生混凝土材料。
将得到的低收缩再生混凝土材料在标准养护室养护至28天，再生混凝土的28天抗压强度58MPa，干缩率为3.64×10-4。
实施例3：
一种通过控制再生混凝土收缩的方法制备而成的低收缩再生混凝土材料，包括以下重量比的组分经搅拌后得到，组分比例为：水泥：粉煤灰：矿渣粉：天然砂：天然石：再生细骨料：再生粗骨料：水：减水剂：膨胀剂的重量比为9.18：3.53：3.53：29.07：29.97：3.24：12.83：6.88：0.39：1.39；
其中：所述的水泥，为42.5级普通硅酸盐水泥。
所述的粉煤灰，为电厂煤粉炉烟道气体中收集的粉末，为优质F类I级粉煤灰，强度活性指数大于70％，比表面积为525m2/kg；
所述的矿渣粉，为S95粒化高炉矿渣粉，比表面积为610m2/kg；
所述的天然砂为河砂，粒径0.1～3.25mm，细度模数2.5，含泥量1.0％；
所述的天然石为碎石，粒径10～22mm，含泥量0.3％，压碎指标4.5％；
所述的再生细骨料，为既有建筑拆除过程中产生的建筑固体废弃大块经破碎和筛分后获得的颗粒混合物，粒径0.1～3.25mm，细度模数2.7，含泥量1.0％，表观密度为2470kg/m3，需水量比小于1.80；
所述的再生粗骨料，为既有建筑拆除过程中产生的建筑固体废弃大块经破碎和筛分后获得的颗粒混合物，粒径10～22mm，含泥量0.4％，表观密度为2620kg/m3，压碎指标20.8％；
所述的减水剂，为聚羧酸高性能减水剂，固含量13.2％，减水率28％；
所述的膨胀剂，为“膨胀与收缩落差”小的高氧化钙含量的硫铝酸盐膨胀剂，为硫铝酸钙-氧化钙类混凝土膨胀剂，水中限制膨胀率0.070％，空气中限制膨胀率0.023％，28天抗压强度51.6MPa。
所述的低收缩再生混凝土材料是通过下述方法制备而成的：
(1)将所述比例的再生细骨料和再生粗骨料提前预湿，然后自然风干使其处于饱和面干状态，含水率5.1％；
(2)先将所述比例的天然砂、天然石、再生细骨料、再生粗骨料加入到搅拌机中在44转/分钟下搅拌1分钟，再加入所述比例的水泥、粉煤灰、矿渣粉、膨胀剂在46转/分钟下搅拌5分钟，最后加所述比例的水和减水剂，在49转/分钟下搅拌4分钟，新拌混凝土的坍落度达到210mm，1小时坍落度H60达到210mm；
(3)将搅拌完毕的新拌混凝土浇筑、振捣，即得到利用再生骨料制备而成的低收缩再生混凝土材料。
将得到的低收缩再生混凝土材料在标准养护室养护至28天，再生混凝土的28天抗压强度59MPa，干缩率为3.15×10-4。
上述实例只是为说明本发明的技术构思以及技术特点，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明的实质所做的等效变换或修饰，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种控制再生骨混凝土收缩的方法，通过骨料预湿处理和膨胀剂补偿收缩双重控制技术制备低收缩再生混凝土，其特征在于，包括以下步骤：
(1)骨料预湿处理：将再生细骨料和再生粗骨料于使用前浸没于水中提前预湿，自然风干至饱和面干状态；
(2)膨胀剂补偿收缩：将经过步骤(1)骨料预湿处理的再生细骨料、再生粗骨料加入到搅拌机中，再将天然砂、天然石、水泥、粉煤灰、矿渣粉、膨胀剂、水和减水剂加入到搅拌机中进行搅拌，得到新拌再生混凝土；膨胀剂是取代部分水泥加入再生混凝土中，膨胀剂与水泥和水发生水化反应生成体积膨胀的水化产物填充间隙，补偿新拌再生混凝土的收缩体积，起到补偿收缩的作用；
(3)浇筑、振捣：将步骤(2)得到的搅拌完毕的新拌再生混凝土浇筑、振捣，得到利用骨料预湿处理和膨胀剂补偿收缩双重控制技术制备而成的低收缩再生混凝土。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中，进行骨料预湿处理时，再生细骨料和再生细骨料于使用前浸没于水中提前预湿24小时，取出后将其置于阴凉处自然风干至饱和面干状态，使其含水率不低于5％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)中，膨胀剂补偿收缩的具体操作步骤为：将经过步骤(1)骨料预湿处理的再生细骨料2～15份、再生粗骨料10～30份加入到搅拌机中，再将20～40份的天然砂、25～45份的天然石也加入到搅拌机中，在40-45转/分钟下搅拌1～2分钟得到混合物A；然后将5～15份的水泥、0.5～10份的粉煤灰、0.5～10份的矿渣粉和0.1～3份膨胀剂加入到搅拌机中，与混合物A一起在46-50转/分钟下搅拌3～5分钟得到混合物B；最后将3～8份的水和0.1～1.5份的减水剂加入到搅拌机中，与混合物B一起在42-50转/分钟下搅拌2～4分钟得到新拌混凝土，保持新拌混凝土的坍落度达到220～240mm，1小时坍落度H60达到210～230mm。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的再生细骨料，是对既有建筑物拆除过程中产生的建筑固体废弃大块进行破碎、粉磨和筛分后获得的颗粒混合物，粒径0.01～4.75mm，细度模数2～3，含泥量小于3.0％，表观密度为2400～3400kg/m3，需水量比小于1.80。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的再生粗骨料，是对既有建筑物拆除过程中产生的建筑固体废弃大块进行破碎和筛分后获得的颗粒混合物，粒径5～25mm，含泥量小于0.5％，表观密度为2000～3000kg/m3，压碎指标12～30％。
6.一种经过权利要求1-5任一项所述的方法制备而成的低收缩再生混凝土材料，其特征在于，包括：20～40份的天然砂、25～45份的天然石、2～15份的再生细骨料、10～30份的再生粗骨料、5～15份的水泥、0.5～10份的粉煤灰、0.5～10份的矿渣粉和0.1～3份的膨胀剂、3～8份的水和0.1～1.5份的减水剂。
7.根据权利要求6所述的低收缩再生混凝土材料，其特征在于，所述的水泥，为42.5级普通硅酸盐水泥；
所述的粉煤灰，为电厂煤粉炉烟道气体中收集的粉末，为优质F类I级、Ⅱ级粉煤灰，强度活性指数大于70％，比表面积为400-550m2/kg；
所述的矿渣粉，为S95粒化高炉矿渣粉，比表面积为500～650m2/kg；
所述的天然砂为河砂，粒径0.01～4.75mm，细度模数2～3，含泥量小于3.0％；
所述的天然石为碎石，粒径5～25mm，含泥量小于1.0％，压碎指标小于5％。
8.根据权利要求6所述的低收缩再生混凝土材料，其特征在于，所述的再生细骨料，为既有建筑物拆除过程中产生的建筑固体废弃大块经破碎、粉磨和筛分后获得的颗粒混合物，粒径0.01～4.75mm，细度模数2～3，含泥量小于3.0％，表观密度为2400～3400kg/m3，需水量比小于1.80。
9.根据权利要求6所述的低收缩再生混凝土材料，其特征在于，所述的再生粗骨料，为既有建筑物拆除过程中产生的建筑固体废弃大块经破碎和筛分后获得的颗粒混合物，粒径5～25mm，含泥量小于0.5％，表观密度为2000～3000kg/m3，压碎指标12～30％。
10.根据权利要求6所述的低收缩再生混凝土材料，其特征在于，所述的减水剂，包括但不限于萘系减水剂、氨基磺酸系减水剂、三聚氰胺系减水剂、聚羧酸系高性能减水剂；所述的膨胀剂，为硫铝酸钙-氧化钙类混凝土膨胀剂。
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