CN109437782A - 一种高低弹模混杂纤维自应力再生混凝土的制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高低弹模混杂纤维自应力再生混凝土的制作工艺，包括以下原料：再生粗骨料、天然粗骨料、天然细骨料、水泥、高效减水剂、拌合水、混杂纤维、矿粉、硅灰、橡胶颗粒。纤维采用高低弹模混杂纤维，高弹模纤维采用钢纤维、碳纤维、玄武岩纤维或玻璃纤维，低弹模纤维采用聚丙烯纤维或尼龙纤维。本发明利用低弹模纤维减少混凝土早期塑性开裂及混凝土的干燥收缩变形，利用高弹模纤维限制混凝土内部裂纹扩展和损伤演化，两种纤维混杂协同工作，可显著提高再生混凝土的抗弯、抗拉强度及韧性。利用矿粉和硅灰提高混凝土的强度，减小混凝土的徐变。利用橡胶颗粒提高混凝土的延性，改善再生混凝土的抗氯离子渗透性能和抗冻性，增强其耐久性。
Description
技术领域
本发明涉及一种再生混凝土的制作工艺，尤其涉及一种高低弹模混杂纤维自应力再生混凝土的制作工艺。
背景技术
随着建筑业的快速发展，建筑物建造和拆除过程中产生大量的建筑垃圾，其中30％～40％为废弃混凝土，由此引起的占地、环境污染等问题已引起国内外的广泛关注。我国政府制定的社会可持续发展战略，鼓励废弃物再生技术的研究与应用。1997年，住建部将“建筑废渣综合利用”列入科技成果重点推广项目。2002年，上海市政府将“进行开发再生废弃混凝土和研究新的关键技术并将其高效利用”纳入重点项目。2010年，建设部出台了《混凝土和砂浆用再生细骨料》和《混凝土用再生粗骨料》两部国家标准，对再生骨料的工程应用进行规范。目前，废弃混凝土的资源化利用的问题已成为当今国际社会共同关注的热点和前沿问题之一。
将废弃混凝土块，经过破碎、清洗与分级后，按一定的比例与级配混合形成再生混凝土骨料，将其部分或全部代替天然骨料配制而成的混凝土，称为再生混凝土。再生混凝土技术一方面实现了大量废弃混凝土的循环再利用，解决了废弃混凝土的环境污染问题；另一方面，用建筑垃圾的循环再生骨料代替天然骨料，可以减少建筑业对天然骨料的消耗，从而减少对天然砂石的开采，对环境保护、节约资源、发展生态建筑均具有极其重要的意义。然而，相对于天然骨料，再生骨料具有孔隙率高、吸水性强、密度小和强度低等特点。这些特点导致再生混凝土的抗压强度、抗拉强度、抗折强度、弹性模量、耐久性等都比普通混凝土低，很大程度上限制了其在工程上的推广应用。
在此背景下，本发明提出一种新型的复合材料—高低弹模混杂纤维自应力再生混凝土，将高、低弹模纤维、矿粉、硅灰和橡胶颗粒加入再生混凝土中，利用低弹模纤维减少混凝土早期塑性开裂及混凝土的干燥收缩变形，利用高弹模纤维限制混凝土内部裂纹扩展和损伤演化，两种纤维混杂协同工作，可显著提高再生混凝土的抗弯、抗拉强度及韧性。利用矿粉和硅灰提高混凝土的强度，并减小它的徐变。利用橡胶提高混凝土的延性，改善再生混凝土的抗氯离子渗透性能和抗冻性，增强其耐久性。通过这种新型的复合材料可提高再生骨料的利用效率，实现建筑材料的可持续发展之路。
发明内容
本发明的目的在于，充分利用废弃混凝土，将再生混凝土、纤维混凝土、自应力混凝土技术相结合，提出一种新型的复合材料—高低弹模混杂纤维自应力再生混凝土，并提供制作工艺。此种新型材料，可以解决废弃混凝土再利用、再生混凝土性能差、内部裂缝过多、延性差等问题，能够显著提高再生骨料混凝土的受力性能。
为实现本发明的目的，解决方案为：
一种高低弹模混杂纤维自应力再生混凝土的制作工艺，包括以下步骤：
步骤1，将自应力水泥、高低弹模混杂纤维、矿粉、硅灰、橡胶颗粒、高效减水剂混合搅拌2～8分钟，至均匀；
步骤2，在15分钟内，将步骤1的混合物中加入混凝土拌合用水，搅拌1.5～3分钟，制作出水泥浆体；
步骤3，在15分钟内，将步骤2的水泥浆体中加入细骨料并搅拌1.5～3分钟，至均匀，制作出水泥砂浆浆体；
步骤4，在15分钟内，将步骤3的水泥砂浆浆体中加入由天然粗骨料和再生粗骨料组成的粗骨料并搅拌1.5～3分钟，至均匀，制作出高低弹模混杂纤维自应力再生混凝土。所述高低弹模混杂纤维是高弹性模量纤维和低弹性模量纤维的混合物。制得的高低弹模混杂纤维自应力再生混凝土要在30分钟内完成浇筑。如果超过30分钟，再生混凝土发生了初凝，则该混凝土因强度下降不能再使用。
上述的一种高低弹模混杂纤维自应力再生混凝土的制作工艺，所述再生混凝土制备原料的各组分的重量份数为：
再生粗骨料240～1200份；
天然粗骨料0～840份；
天然细骨料500～800份；
水泥650～850份；
高效减水剂0～15份；
拌合水150～280份；
高低弹模混杂纤维0～156份；
矿粉0～180份；
硅灰0～60份；
橡胶颗粒0～160份。
上述的一种高低弹模混杂纤维自应力再生混凝土的制作工艺，所述步骤1中，所述自应力水泥采用硅酸盐自应力水泥、硫铝酸盐自应力水泥或者铝酸盐自应力水泥。
上述的一种高低弹模混杂纤维自应力再生混凝土的制作工艺，所述步骤1中，所述高低弹模混杂纤维中的高弹模纤维采用钢纤维、碳纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维等中的一种，高低弹模混杂纤维中的低弹模纤维采用聚丙烯纤维、尼龙纤维等中的一种。
上述的一种高低弹模混杂纤维自应力再生混凝土的制作工艺，所述步骤1中，所述矿粉为粒化高炉矿粉微粉，产品等级为S95级。
上述的一种高低弹模混杂纤维自应力再生混凝土的制作工艺，所述步骤1中，所述硅灰为比表面积为17900m2/kg的一级微硅粉。
上述的一种高低弹模混杂纤维自应力再生混凝土的制作工艺，所述步骤1中，所述橡胶由废旧汽车轮胎破碎而成，粒径为1～2mm，表观密度为1225kg/m3，堆积密度为617kg/m3。
上述的一种高低弹模混杂纤维自应力再生混凝土的制作工艺，所述步骤3中，细骨料采用中砂，细度模数为2～3。
上述的一种高低弹模混杂纤维自应力再生混凝土的制作工艺，所述步骤4中，粗骨料采用天然骨料和再生粗骨料组成，再生粗骨料为废弃混凝土试块经人工、锤式破碎机破碎所得。粗骨料粒径均为5～25mm，其中再生粗骨料替代率为30％～100％。
本发明的优点在于：克服了再生混凝土力学性能和工作性能方面的不足，开辟出一条能推广应用再生混凝土骨料的新道路，即将其与高低弹模混杂纤维、自应力水泥结合，形成一种新型的复合材料—高低弹模混杂纤维自应力再生混凝土。利用低弹模纤维减少混凝土早期塑性开裂及混凝土的干燥收缩变形，利用高弹模纤维限制混凝土内部裂纹扩展和损伤演化，两种纤维混杂协同工作，可显著提高再生混凝土的抗弯、抗拉强度及韧性。利用矿粉和硅灰提高混凝土的强度，减小再生混凝土的总徐变和基本徐变。利用橡胶提高混凝土的延性，改善再生混凝土的抗氯离子渗透性能和抗冻性，增强其耐久性。
具体实施方式
下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1
一种高低弹模混杂纤维自应力再生混凝土的制作工艺，包括以下步骤：
步骤1，将自应力水泥、高低弹模混杂纤维、矿粉、硅灰、橡胶颗粒、高效减水剂混合搅拌2～8分钟，至均匀；
步骤2，在15分钟内，将步骤1的混合物中加入混凝土拌合用水，搅拌1.5～3分钟，制作出水泥浆体；
步骤3，在15分钟内，将步骤2的水泥浆体中加入细骨料并搅拌1.5～3分钟，至均匀，制作出水泥砂浆浆体；
步骤4，在15分钟内，将步骤3的水泥砂浆浆体中加入由天然粗骨料和再生粗骨料组成的粗骨料并搅拌1.5～3分钟，至均匀，制作出高低弹模混杂纤维自应力再生混凝土。所述高低弹模混杂纤维是高弹性模量纤维和低弹性模量纤维的混合物。制得的高低弹模混杂纤维自应力再生混凝土要在30分钟内完成浇筑。如果超过30分钟，再生混凝土发生了初凝，则该混凝土因强度下降不能再使用。
实施例2
1.将750份硫铝酸盐自应力水泥、47.1份端弯钩型钢纤维、5.46份聚丙烯纤维、1.08份矿粉、4.02份橡胶颗粒、2.22份硅灰、1.2份高效减水剂混合搅拌2～8分钟，至均匀；
2.在15分钟内，将步骤1的混合物中加入270.5份拌合用水，搅拌1.5～3分钟，制作出水泥浆体；
3.在15分钟内，将步骤2的水泥浆体中加入634.1份细骨料并拌合1.5～3分钟，至均匀，制作出水泥砂浆浆体；
4.在15分钟内，将步骤3的水泥砂浆浆体中加入182.3份天然粗骨料、546.7份再生粗骨料并拌合1.5～3分钟，至均匀，制作出纤维自应力再生骨料混凝土；制得的高低弹模混杂纤维自应力再生混凝土要在30分钟内完成浇筑。如果超过30分钟，再生混凝土发生了初凝，则该混凝土因强度下降不能再使用。
上述步骤1中，所述矿粉为粒化高炉矿粉微粉，产品等级为S95级。上述步骤1中，所述硅灰为比表面积为17900m2/kg的一级微硅粉。上述步骤1中，所述橡胶由废旧汽车轮胎破碎而成，粒径为1～2mm，表观密度为1225kg/m3，堆积密度为617kg/m3。上述步骤3中，细骨料采用中砂，细度模数为2～3。上述步骤4中，粗骨料采用天然骨料和再生粗骨料组成，再生粗骨料为废弃混凝土试块经人工、锤式破碎机破碎所得。粗骨料粒径均为5～25mm，其中再生粗骨料替代率为30％～100％。
采用本制作工艺制作出来的纤维自应力再生骨料混凝土，其流动坍落度≥550mm，自应力值≥3MPa。依据国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081-2016)对混凝土的立方体抗压强度进行测试，结果为43.3MPa。
实施例3
1.将750份硫铝酸盐自应力水泥、47.1份端弯钩型钢纤维、5.46份聚丙烯纤维、1.08份矿粉、4.02份橡胶颗粒、2.22份硅灰、1.2份高效减水剂混合搅拌2～8分钟，至均匀；
2.在15分钟内，将步骤1的混合物中加入225.9份拌合用水，搅拌1.5～3分钟，制作出水泥浆体；
3.在15分钟内，将步骤2的水泥浆体中加入675.8份细骨料并拌合1.5～3分钟，至均匀，制作出水泥砂浆浆体；
4.在15分钟内，将步骤3的水泥砂浆浆体中加入378份天然粗骨料、378份再生粗骨料并拌合1.5～3分钟，至均匀，制作出纤维自应力再生骨料混凝土；制得的高低弹模混杂纤维自应力再生混凝土要在30分钟内完成浇筑。如果超过30分钟，再生混凝土发生了初凝，则该混凝土因强度下降不能再使用。
上述步骤1中，所述矿粉为粒化高炉矿粉微粉，产品等级为S95级。上述步骤1中，所述硅灰为比表面积为17900m2/kg的一级微硅粉。上述步骤1中，所述橡胶由废旧汽车轮胎破碎而成，粒径为1～2mm，表观密度为1225kg/m3，堆积密度为617kg/m3。上述步骤3中，细骨料采用中砂，细度模数为2～3。上述步骤4中，粗骨料采用天然骨料和再生粗骨料组成，再生粗骨料为废弃混凝土试块经人工、锤式破碎机破碎所得。粗骨料粒径均为5～25mm，其中再生粗骨料替代率为30％～100％。
采用本制作工艺制作出来的纤维自应力再生骨料混凝土，其流动坍落度≥550mm，自应力值≥3MPa。依据国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081-2016)对混凝土的立方体抗压强度进行测试，结果为63.0MPa。
实施例4
1.将750份硫铝酸盐自应力水泥、94.2份端弯钩型钢纤维、5.46份聚丙烯纤维、1.08份矿粉、4.02份橡胶颗粒、2.22份硅灰、1.5份高效减水剂混合搅拌2～8分钟，至均匀；
2.在15分钟内，将步骤1的混合物中加入225.9份拌合用水，搅拌制作出水泥浆体；
3.在15分钟内，将步骤2的水泥浆体中加入675.8份细骨料并拌合1.5～3分钟，至均匀，制作出水泥砂浆浆体；
4.在15分钟内，将步骤3的水泥砂浆浆体中加入378份天然粗骨料、378份再生粗骨料并拌合1.5～3分钟，至均匀，制作出纤维自应力再生骨料混凝土；制得的高低弹模混杂纤维自应力再生混凝土要在30分钟内完成浇筑。如果超过30分钟，再生混凝土发生了初凝，则该混凝土因强度下降不能再使用。
上述步骤1中，所述矿粉为粒化高炉矿粉微粉，产品等级为S95级。上述步骤1中，所述硅灰为比表面积为17900m2/kg的一级微硅粉。上述步骤1中，所述橡胶由废旧汽车轮胎破碎而成，粒径为1～2mm，表观密度为1225kg/m3，堆积密度为617kg/m3。上述步骤3中，细骨料采用中砂，细度模数为2～3。上述步骤4中，粗骨料采用天然骨料和再生粗骨料组成，再生粗骨料为废弃混凝土试块经人工、锤式破碎机破碎所得。粗骨料粒径均为5～25mm，其中再生粗骨料替代率为30％～100％。
采用本制作工艺制作出来的纤维自应力再生骨料混凝土，其流动坍落度≥550mm，自应力值≥3MPa。依据国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081-2016)对混凝土的立方体抗压强度进行测试，结果为62.6MPa。
本发明的高低弹模混杂纤维自应力再生混凝土充分发挥了两种纤维的增韧作用，有效地改善了再生混凝土的弹性模量和韧性，降低了再生混凝土的徐变收缩，增强了再生混凝土的塑形，与传统的再生混凝土结构相比较，其弹性模量、耐疲劳、耐磨耗、韧性等力学性质得到大幅度提高。矿粉和硅灰填充到骨料间的缝隙中形成致密和坚固的凝胶堆聚物，提高了混凝土的强度和致密性，从而形成高强、耐磨抗渗性好的混凝土。橡胶颗粒通过物理作用改善了混凝土的内部结构，提高混凝土的延性，改善再生混凝土的抗氯离子渗透性能和抗冻性，耐久性得到加强。本发明使再生骨料混凝土的力学性能得到充分应用，不但解决了建筑废弃物对环境的污染问题以及开采天然砂石骨料对生态的破坏，还拓宽了再生混凝土的应用途径。可以预见，这种符合国家可持续发展战略的新型组合结构，一定有着广阔的应用市场和前景。
Claims (5)
1.一种高低弹模混杂纤维自应力再生混凝土的制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将水泥、高低弹模混杂纤维、矿粉、硅灰、橡胶颗粒、高效减水剂拌合均匀；
步骤2，将步骤1的混合物中加入混凝土拌合用水，搅拌制作出水泥浆体；
步骤3，将步骤2的水泥浆体中加入细骨料并拌合均匀，制作出水泥砂浆浆体；
步骤4，将步骤3的水泥砂浆浆体中加入由天然粗骨料和再生粗骨料组成的粗骨料并拌合均匀，制作出高低弹模混杂纤维自应力再生混凝土；
所述高低弹模混杂纤维中的高弹模纤维采用钢纤维、碳纤维、玄武岩纤维或玻璃纤维，低弹模纤维采用聚丙烯纤维或尼龙纤维；
所述再生混凝土制备原料的各组分的重量份数如下：
再生粗骨料240～1200份；
天然粗骨料0～840份；
天然细骨料500～800份；
水泥650～850份；
高效减水剂0～15份；
拌合水150～280份；
高低弹模混杂纤维0～156份；
矿粉0～180份；
硅灰0～60份；
橡胶颗粒0～46份。
2.根据权利要求1所述的一种高低弹模混杂纤维自应力再生混凝土的制作工艺，其特征在于，所述步骤1中，水泥采用硅酸盐自应力水泥、硫铝酸盐自应力水泥或者铝酸盐自应力水泥。
3.根据权利要求1所述的一种高低弹模混杂纤维自应力再生混凝土的制作工艺，其特征在于，所述步骤1中，硅灰为比表面积为17900m2/kg的一级微硅粉。
4.根据权利要求1所述的一种高低弹模混杂纤维自应力再生混凝土的制作工艺，其特征在于，所述步骤1中，橡胶由废旧汽车轮胎破碎而成，粒径为1～2mm，表观密度为1225kg/m3，堆积密度为617kg/m3。
5.根据权利要求1所述的一种高低弹模混杂纤维自应力再生混凝土的制作工艺，其特征在于，所述步骤4中，粗骨料采用天然骨料和再生粗骨料组成，再生粗骨料为废弃混凝土试块经人工、锤式破碎机破碎所得。粗骨料粒径均为5～25mm，其中再生粗骨料替代率为30％～100％。
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