CN109293312A - 一种抗裂再生混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种抗裂再生混凝土及其制备方法，属于建筑材料回收利用技术领域。该抗裂再生混凝土组成为：水泥35‑40份、再生混凝土26‑40份、水10‑15份、双氧水3‑4份、木质素0.5‑3.5份、植物秸秆β纤维10‑15份、硅烷偶联剂0.5‑1.2份、复碱化试剂2.5‑4.5份。制备方法包括：(1)将再生混凝土、木质素、植物秸秆β纤维、复碱化试剂混匀；(2)加水，加入硅烷偶联剂，再喷洒双氧水，同时进行高速搅拌，双氧水加完后再加入水泥，最后放入模具中用于制备各类混凝土预制品；(3)养护。该方法将再生混凝土进行处理后用于制备混凝土制品，相对于再生混凝土的物理处理方式，可以提高混凝土制品的抗裂性能。

Description

一种抗裂再生混凝土及其制备方法

【技术领域】

本发明涉及建筑材料收回利用技术领域，具体涉及一种抗裂再生混凝土及其制备方法。

【背景技术】

随着我国经济的高速发展，城市化进程不断深化，城镇一体化布局不断延伸，每年将有大量的混凝土被应用于建筑物或建筑构件。新建筑物的屹立总伴随着大量原有建筑物拆迁的产生的大量废弃混凝土。当前对废弃混凝土回收利用主要采用物理方式对其进行分离、除杂、粉碎制备成再生骨料。由于再生骨料大多为已经碳化的硅酸盐，电负性被中和，胶体性质较差，只能作为混凝土的填料使用。回收作为填料重复使用后，不能与水泥有效的团聚，同时还会降低混凝土的碱性，在混凝土养护过程中，易出现开裂。

【发明内容】

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种抗裂再生混凝土及其制备方法，该方法将再生混凝土进行处理后用于制备混凝土制品，相对于再生混凝土的物理处理方式，可以提高混凝土制品的抗裂性能。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种抗裂再生混凝土，其特征在于是由以下重量份数的原料制成：水泥35-40份、再生混凝土26-40份、水10-15份、双氧水3-4份、木质素0.5-3.5份、植物秸秆β纤维10-15份、硅烷偶联剂0.5-1.2份、复碱化试剂2.5-4.5份；

所述复碱化试剂为轻质氧化镁、氧化铝与氢氧化钙的混合物；

所述硅烷偶联剂为：KH-550、KH-151、KH-171的一种或几种混合；

所述再生混凝土是将建筑废弃水泥、砌块为原料粉碎后，筛选粒径小于1mm的粉粒；

优选地，所述植物秸秆β纤维从植物秸秆中提取出来的半纤维。所述植物秸秆包括玉米秸秆、小麦秸秆、稻谷秸秆或甘蔗秸秆。

优选地，所述复碱化试剂中轻质氧化镁、氧化铝与氢氧化钙的质量比为：1-3:1-1.5:1-1.5。

优选地，所述水泥为普通硅酸盐水泥，强度等级≥35MPa。

本发明还提供上述抗裂再生混凝土的制备方法，包括以下步骤:

(1)将再生混凝土、木质素、植物秸秆β纤维、复碱化试剂混合搅拌一定的时间使之混合均匀；

(2)向(1)中的混合物加水后，加入硅烷偶联剂，在敞口搅拌机内混合搅拌一定时间后，再向其中喷洒双氧水，逐步提高转速至高速搅拌，双氧水加完直至混合均匀后，边低速搅拌边加入水泥，直至混合均匀并形成大流体浆料，最后放入模具中用于制备各类混凝土预制品；

(3)将步骤(2)制备的混凝土预制品在温度为15-40℃的阴暗处静置进行养护，成型拆模即得成品。

优选地，所述步骤(1)中，混合搅拌是指先以100-200转/分的低速度搅拌混合15-25分钟，再以800-1000转/分的高速搅拌混合3-8分钟，从而使原料混合均匀。

优选地，所述步骤(2)中的混合搅拌是指在敞口搅拌机内以100-200转/分的低速度搅拌混合25-40分；所述步骤(2)中的高速搅拌的转速为800-1000转/分，低速搅拌的转速为100-200转/分。

优选地，所述步骤(2)中双氧水的喷洒时间控制在10-15分钟。

优选地，所述步骤(3)中静置养护的时间为20-30小时。

优选地，所述步骤(3)得到的成品比重不大于1000kg/m³，抗压强度大于10.50MPa，抗折强度大于2.87MPa，冻融循环25次以上后出现贯通裂纹。

本发明中，再生混凝土是来源于使用多年的混凝土材料，已经水化完成，并且长期使用中，被空气中的二氧化碳和水碳化，为了能发生水化反应，要求其具有碱性，加入复碱化试剂不仅可以阻止材料的进一步碳化，而且还可以重塑废弃混凝土胶体性质，在使用时可替代部分水泥使用，在后续混凝土制备时确保能进行水化反应。

植物秸秆β纤维为低聚合度、短链的半纤维，秸秆β纤维和木质素都是网状结构，且都具有羟基。β纤维素也可以称为工业半纤维素，是在对棉短绒或植物纤维浆液进行高浓度碱煮过程中溶解的短纤维，再用醋酸中和后析出的细断度较高的短纤维。

本发明的混凝土在制作时，首先将再生混凝土、木质素、植物秸秆β纤维、复碱化试剂混合均匀，使再生混凝土恢复碱性，然后加入硅烷偶联剂，再喷洒双氧水，双氧水的加入主要是引发无机硅酸盐、硅烷偶联剂、木质素和β纤维素发生交联复合，反应过程中，硅烷偶联剂的X基团与无机硅酸盐结合，Y基团在双氧水的氧化作用下和纤维素和木质素结合，反应会释放热量和气体，产生的气体也可以起到发泡的效果，高速搅拌会生成一些微孔，放出热量会促进交联反应；纤维素、木质素和硅酸盐交联复合后就像一张大网连在一起，具有一定的弹性，从而增加混凝土的抗裂性能；另外交联复合还能增加再生混凝土的团聚性能，使之能与水泥有效的团聚，使之替代水泥成为可能。

普通的混凝土，搅拌混合预制后，需要进行养护，养护的过程中，一方面需要放置在阴暗的地方，另一方面需要喷水确保水泥的水化反应完全进行，同时防止收缩不均，导致内部应力不均，发生开裂。本发明中，所用原料中加入纤维素和木质素，其分子结构内部是中空的，有毛细管作用，交联过程中会有部分水充在其中，在后续的养护过程中，水会释放出来，无需进行喷水养护，可以省去在养护过程中喷水的工序，节约人力。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明通过向废弃的混凝土粉粒加入复碱化试剂、木质素、β-纤维素、硅烷偶联剂等原料重塑废弃混凝土胶体性质，在使用时可替代部分水泥使用，提高回收废弃混凝土利用率；实现建筑废弃混凝土高效循环利用，减少再生资源的消耗。

2、本发明通过喷洒双氧水引发无机硅酸盐、硅烷偶联剂、木质素和β纤维素发生交联复合，使混凝土内部具有多重网状结构，增加其弹性，从而增加混凝土的抗裂性能，解决废弃混凝土直接物理处理后用于制作混凝土制品容易出现开裂的问题。在假定同一水灰比的前提下，采用本发明的配方和方法，虽然抗压强度、抗折强度没有明显变化，但该方法增加了混凝土制品抗内部应力变化能力，提高其冻融循环次数，使整体综合抗裂性能提高。

3、本发明中，由于充分搅拌的条件下进行的反应，形成的交联网状结构在混凝土中分布均匀，且交联网状结构内藏有一定的水分，该水分在后续养护的过程中可以均匀释放出来，以供水泥水化反应的完全进行，混凝土各部分应力均衡，防止收缩不均引发的开裂。相比于人工外部喷水进行保湿的方式，混凝土各部分应力更加均衡，抗裂性能更好。另外，由于无需人工喷水进行养护，还能节约人力。

【具体实施方式】

以下，将详细描述本发明的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。

本发明的下述实施例中，所述再生混凝土是将建筑废弃水泥、砌块为原料粉碎后，筛选粒径小于1mm的粉粒。

所用植物秸秆β纤维从植物秸秆中提取出来的半纤维；植物秸秆为玉米秸秆、小麦秸秆、稻谷秸秆或甘蔗秸秆。

所用水泥为普通硅酸盐水泥，强度等级≥35MPa。

本发明的实施例1-4以及对比例1-5中各原料的配比情况见表1。

表1抗裂再生混凝土的配方表(单位：kg)

实施例1-2

按照表1的配方表称取原料后，依照下述的方法来制备抗裂再生混凝土：

(1)将再生混凝土、木质素、植物秸秆β纤维、复碱化试剂混合，先以100转/分的低速度搅拌混合25分钟，再以800转/分的高速搅拌混合8分钟，从而使原料混合均匀。

(2)向(1)中的混合物加水后，加入硅烷偶联剂，在敞口搅拌机内以100转/分的低速度搅拌混合40分，再向其中喷洒双氧水，逐步提高转速至1000转/分，双氧水的喷洒时间控制在10分钟，双氧水加完直至混合均匀后，边以100转/分低速搅拌边加入水泥，直至混合均匀并形成大流体浆料，最后放入模具中用于制备各类混凝土预制品；

(3)将步骤(2)制备的混凝土预制品在温度为15℃的阴暗处静置进行养护，静置养护的时间为30小时，成型拆模即得成品。

实施例3-4

按照表1的配方表称取原料后，依照下述的方法来制备抗裂再生混凝土：

(1)将再生混凝土、木质素、植物秸秆β纤维、复碱化试剂混合，先以200转/分的低速度搅拌混合15分钟，再以1000转/分的高速搅拌混合3分钟，从而使原料混合均匀。

(2)向(1)中的混合物加水后，加入硅烷偶联剂，在敞口搅拌机内以200转/分的低速度搅拌混合25分，再向其中喷洒双氧水，逐步提高转速至800转/分，双氧水的喷洒时间控制在15分钟，双氧水加完直至混合均匀后，边以200转/分低速搅拌边加入水泥，直至混合均匀并形成大流体浆料，最后放入模具中用于制备各类混凝土预制品；

(3)将步骤(2)制备的混凝土预制品在温度为40℃的阴暗处静置进行养护，静置养护的时间为20小时，成型拆模即得成品。

对比例1-5，除了少添加一些原料外，制备过程中采用的制备方法与实施例3相同。

为了验证本发明产品的性能，采用抽样检测的方式对实施例1-4和对比例1-5养护7天后的混凝土制品进行性能测试，测试时使用的试块体积为0.256m³得到的测试结果见表2。

表2养7天后的性能测试结果

由于对比例1-5是在实施例3的基础上进行的配方调整，故均应与实施例3进行性能对比。从表2的测试结果可以看出，本发明实施例1-4制备的混凝土均在冻融循环25次之后出现明显的贯通裂纹，在单位质量下的力学强度更加优异，说明在相同质量用量时本发明的混凝土具有的抗裂性能更好。对比例1中由于未加木质素、植物秸秆β纤维，缺少相应的网状结构，使其弹性稍差，抗裂性能很差。对比例2中由于未加双氧水，对比例3未加双氧水和硅烷偶联剂，使交联反应不能顺利进行，由于未进行发泡，其比重较大，抗压强度和抗折强度保持在较好的水平，但内部结构没有得到优化，冻融循环次数明显少于本发明，抗环境变化能力差，总体抗裂性能明显差于本发明。说明本发明通过采用双氧水引发无机硅酸盐、硅烷偶联剂、木质素和β纤维素发生交联复合，使混凝土内部具有多重网状结构，增加其弹性，本发明中的多种原料共同起作用才能达到增加混凝土的抗裂性能的目的。

对比例4不加复碱化试剂和对比例5中添加的复碱化试剂只加氧化镁，对最终的性能都有一定影响；说明本发明复碱化试剂采用多种碱性氧化物的配合，使废弃混凝土恢复碱性的效果更好。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (10)

1.一种抗裂再生混凝土，其特征在于是由以下重量份数的原料制成：水泥35-40份、再生混凝土26-40份、水10-15份、双氧水3-4份、木质素0.5-3.5份、植物秸秆β纤维10-15份、硅烷偶联剂0.5-1.2份、复碱化试剂2.5-4.5份；

所述复碱化试剂为轻质氧化镁、氧化铝与氢氧化钙的混合物；

所述硅烷偶联剂为：KH-550、KH-151、KH-171的一种或几种混合；

所述再生混凝土是将建筑废弃水泥、砌块为原料粉碎后，筛选粒径小于1mm的粉粒。

2.根据权利要求1所述的一种抗裂再生混凝土，其特征在于：植物秸秆β纤维从植物秸秆中提取出来的半纤维，所述植物秸秆包括玉米秸秆、小麦秸秆、稻谷秸秆或甘蔗秸秆。

3.根据权利要求1所述的一种抗裂再生混凝土，其特征在于：所述复碱化试剂中轻质氧化镁、氧化铝与氢氧化钙的质量比为：1-3:1-1.5:1-1.5。

4.根据权利要求1所述的一种抗裂再生混凝土，其特征在于：所述水泥为普通硅酸盐水泥，强度等级≥35MPa。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种抗裂再生混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:

(1)将再生混凝土、木质素、植物秸秆β纤维、复碱化试剂混合搅拌一定的时间使之混合均匀；

(2)向(1)中的混合物加水后，加入硅烷偶联剂，在敞口搅拌机内混合搅拌一定时间后，再向其中喷洒双氧水，逐步提高转速至高速搅拌，双氧水加完直至混合均匀后，边低速搅拌边加入水泥，直至混合均匀并形成大流体浆料，最后放入模具中用于制备各类混凝土预制品；

(3)将步骤(2)制备的混凝土预制品在温度为15-40℃的阴暗处静置进行养护，成型拆模即得成品。

6.根据权利要求5中所述的抗裂再生混凝土的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，混合搅拌是指先以100-200转/分的低速度搅拌混合15-25分钟，再以800-1000转/分的高速搅拌混合3-8分钟，从而使原料混合均匀。

7.根据权利要求5中所述的抗裂再生混凝土的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的混合搅拌是指在敞口搅拌机内以100-200转/分的速度搅拌混合25-40分；所述步骤(2)中的高速搅拌的转速为800-1000转/分，低速搅拌的转速为100-200转/分。

8.根据权利要求5中所述的抗裂再生混凝土的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中双氧水的喷洒时间控制在10-15分钟。

9.根据权利要求5中所述的抗裂再生混凝土的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中静置养护的时间为20-30小时。

10.根据权利要求5中所述的抗裂再生混凝土的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)得到的成品比重不大于1000kg/m³，抗压强度大于10.50MPa，抗折强度大于2.87MPa，冻融循环25次以上后出现贯通裂纹。