CN109721296B

CN109721296B - 再生混凝土及其制备方法

Info

Publication number: CN109721296B
Application number: CN201910127489.1A
Authority: CN
Inventors: 秦磊
Original assignee: Xi'an Tiansheng Concrete Co ltd
Current assignee: Xi'an Tiansheng Concrete Co ltd
Priority date: 2019-02-20
Filing date: 2019-02-20
Publication date: 2021-06-08
Anticipated expiration: 2039-02-20
Also published as: CN109721296A

Abstract

本发明公开了一种再生混凝土及其制备方法，属于混凝土技术领域，其技术方案要点是一种再生混凝土，以重量份数计，包括如下组分：水泥340‑360份、矿渣粉90‑100份、粉煤灰60‑80份、改性再生粗骨料1000‑1150份、细骨料620‑640份、外加剂5‑7份以及水160‑170份；所述改性再生粗骨料通过废旧混凝土经过破碎筛选、物理强度以及化学改性制得。本发明废旧混凝土经过改性处理后得到的改性再生粗骨料，具有优异的力学强度、较低的孔隙率以及较小的吸水率，由改性再生粗骨料、胶凝材料、细骨料以及外加剂制得的再生混凝土具有优异的力学强度以及抗渗性能。

Description

再生混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土技术领域，更具体的说，它涉及一种再生混凝土及其制备方法。

背景技术

混凝土材料是当今土木工程领域消耗量最大的建筑材料，近年来，随着城市建设的发展，我国每年因建筑物的改建、扩建和旧建筑物的维修、拆除过程会产生大量的废弃混凝土；这些废弃物混凝土大多堆积与城市郊区公路以及河流附近，既占用土地资源，又影响生态环境，对此，人们开始开发和利用再生混凝土。

再生混凝土是指将废弃的混凝土块经过破碎、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、水等制成的新混凝土。再生混凝土按集料的组合形式可以有以下几种情况：集料全部为再生集料；粗集料为再生集料、细集料为天然砂；粗集料为天然碎石或卵石、细集料为再生集料；再生集料替代部分粗集料或细集料。

与天然粗骨料相比，再生粗骨料的孔隙率高、吸水率大；随着再生粗骨料的吸水率的增大，混凝土拌合料的用水量也在增加，在拌制混凝土时，塌落度会降低，从而会影响再生混凝土的力学性能；并且混凝土在破碎的过程中会再一次破碎变形，致使其表面裂缝增加，这也导致采用再用粗骨料制得的再生混凝土的抗渗性性能均明显低于普通混凝土，限制了再生混凝土的使用范围，因此需要研发一种具有很好的抗渗性能以及力学性能的再生混凝土。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种再生混凝土，其通过废旧混凝土经过改性处理后得到的改性再生粗骨料，具有优异的力学强度、较低的孔隙率以及较小的吸水率，由改性再生粗骨料、胶凝材料、细骨料以及外加剂制得的再生混凝土具有优异的力学强度以及抗渗性能。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种再生混凝土，以重量份数计，包括如下组分：水泥340-360份、矿渣粉90-100份、粉煤灰60-80份、改性再生粗骨料1000-1150份、细骨料620-640份、外加剂5-7份以及水160-170份；所述改性再生粗骨料通过废旧混凝土经过破碎筛选、物理强度以及化学改性制得。

通过采用上述技术方案，废旧混凝土经过改性处理后得到的改性再生粗骨料，具有优异的力学强度、较低的孔隙率以及较小的吸水率，由改性再生粗骨料、胶凝材料、细骨料以及外加剂制得的再生混凝土具有优异的力学强度以及抗渗性能。

进一步地，所述改性再生粗骨料采用如下方法制备：

S1：破碎筛选：取废旧混凝土，将其经过一级破碎处理，筛选后得到粒径为50-80mm的再生块体，然后将其置于260-300℃的温度下，烘烤1-2h；将烘烤后的再生块体通过冷风降温，当其降温至40-60℃时，进行二次破碎处理，筛选后得到粒径为5-20mm的再生粗骨料；

S2：物理强化：以重量份数计，取20-30份钢渣粉、10-15份废旧橡胶粉、3-5份木质素磺酸钙，加80-90份水研磨，得到细度为400-500目的浸渍浆液；将再生粗骨料浸泡在浸渍浆液中，在0.1-0.2MPa的真空压力下，浸泡4-6h，得到预处理再生粗骨料；

S3：化学改性：将预处理再生粗骨料浸泡在包含十六烷基三甲氧基硅烷的改性剂中，在温度为60-80℃的条件下，浸泡4-6h；然后将其置于160-180℃的温度下，烘烤8-10h，得到改性再生粗骨料。

通过采用上述技术方案，在破碎筛选对再生块体进行烘烤，可以去除再生块体表面较为松弛的浆块，有利于提高物理强化以及化学改性的效率；通过浸渍浆液对再生粗骨料进行物理强化，可以提高再生粗骨料的力学强度，并且钢渣粉与废旧橡胶粉均属于工业废弃物，将其制成浸渍浆液还能实现资源的再利用；通过包含十六烷基三甲氧基硅烷的改性剂预处理再生粗骨料进行改性处理，可以在其的表面形成具有防水效果的憎水层，降低其吸水率。

进一步地，所述改性剂采用如下方法制备：以重量份数计，取十六烷基三甲氧基硅烷6-8份、可再分散性乳胶粉10-20份、聚乙烯醇4-6份以及阿拉伯胶粉2-4份，将其升温至80-90℃，然后加入80-90℃的水50-60份，以60-80r/min的速度恒温搅拌20-30min，得到改性剂。

通过采用上述技术方案，可再分散性乳胶粉具有突出的防水性能，并且还有很好的粘结强度，其与十六烷基三甲氧基硅烷形成的在再生粗骨料的表面形成一侧防水层，可以降低再生粗骨料的吸水率，并且还可以提高其与胶凝材料以及细骨料的凝结强度，提高再生混凝土的力学强度。

进一步地，所述矿渣粉为S95级矿渣粉，密度为2.8-3.0g/cm³，比表面积为400-450m²/kg，活性指数(7d)≥85％，活性指数(28d)≥96％，流动度比≥94％，含水量≤0.2％。

通过采用上述技术方案，矿渣粉的加入可以减少用水量，减少水泥的用量，降低水泥的水化热；并且矿渣粉还可以填充到混凝土中的水泥与骨料之间的缝隙中，提高混凝土的致密性，提高混凝土的抗渗性能。

进一步地，所述粉煤灰为F类Ⅱ级粉煤灰，粉煤灰的细度(45μm方孔筛筛余)<10％，需水量比<100％，烧失量<6％，含水量<0.2％。

通过采用上述技术方案，粉煤灰与矿渣粉的作用类似，含有火山活性成分，可以减少水泥的用量，降低水泥的水化热；粉煤灰不仅可以填充至混凝土的缝隙中，提高混凝土的致密性，还可以改善混凝土拌合料的流动性，改善混凝土的加工性能。

进一步地，所述细骨料为普通河砂，细度模数为2.4-2.6，表观密度为2650-2670kg/m³。

通过采用上述技术方案，细度模数为2.4-2.6的河砂属于中砂，具有较好的级配，其颗粒比较圆润、光滑、粒形良好，与混凝土拌合物有较好的和易性。

进一步地，所述外加剂为聚羧酸系减水剂。

通过采用上述技术方案，聚羧酸系减水剂可以降低用水量，减少水泥的用量，且对混凝土的其他性能影响小，具有吸附分散、润湿以及润滑的作用，可以改善混凝土的和易性。

本发明的目的之二在于提供一种再生混凝土的制备方法。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种再生混凝土的制备方法，包括如下步骤：以重量份数计，取水泥340-360份、矿渣粉90-100份、粉煤灰60-80份、改性再生粗骨料1000-1150份、细骨料620-640份、外加剂5-7份以及水160-170份，搅拌均匀，得到再生混凝土。

通过采用上述技术方案，改性再生粗骨料与胶凝材料具有很好的和易性，将其简单搅拌后即可得到性能优异的混凝土。

综上所述，本发明相比于现有技术具有以下有益效果：

1.废旧混凝土经过改性处理后得到的改性再生粗骨料，具有优异的力学强度、较低的孔隙率以及较小的吸水率，由改性再生粗骨料、胶凝材料、细骨料以及外加剂制得的再生混凝土具有优异的力学强度以及抗渗性能；

2.在破碎筛选对再生块体进行烘烤，可以去除再生块体表面较为松弛的浆块，有利于提高物理强化以及化学改性的效率；通过浸渍浆液对再生粗骨料进行物理强化，可以提高再生粗骨料的力学强度，并且钢渣粉与废旧橡胶粉均属于工业废弃物，将其制成浸渍浆液还能实现资源的再利用；通过包含十六烷基三甲氧基硅烷的改性剂预处理再生粗骨料进行改性处理，可以在其的表面形成具有防水效果的憎水层，降低其吸水率；

3.可再分散性乳胶粉具有突出的防水性能，并且还有很好的粘结强度，其与十六烷基三甲氧基硅烷形成的在再生粗骨料的表面形成一侧防水层，可以降低再生粗骨料的吸水率，并且还可以提高其与胶凝材料以及细骨料的凝结强度，提高再生混凝土的力学强度。

具体实施方式

以下对本发明作进一步详细说明。

一、改性剂的制备例以下制备例中的十六烷基三甲氧基硅烷选自广州市龙凯化工有限公司生产的型号为KH-310的十六烷基三甲氧基硅烷；可再分散性乳胶粉选自山西三维集团股份有限公司生产的型号为SWF-04的可再分散性乳胶粉；聚乙烯醇选自山西三维集团股份有限公司生产的牌号为1799的聚乙烯醇；阿拉伯胶粉选自泰安市鼎力胶业有限公司生产的型号为DL-A-1的阿拉伯胶粉。

改性剂的制备例1：取十六烷基三甲氧基硅烷6kg、可再分散性乳胶粉10kg、聚乙烯醇4kg以及阿拉伯胶粉2kg，将其升温至80℃，然后加入80℃的水50kg，以60r/min的速度恒温搅拌20min后得到改性剂。

改性剂的制备例2：取十六烷基三甲氧基硅烷7kg、可再分散性乳胶粉15kg、聚乙烯醇5kg以及阿拉伯胶粉3kg，将其升温至85℃，然后加入85℃的水55kg，以70r/min的速度恒温搅拌25min后得到改性剂。

改性剂的制备例3：取十六烷基三甲氧基硅烷8kg、可再分散性乳胶粉20kg、聚乙烯醇6kg以及阿拉伯胶粉4kg，将其升温至90℃，然后加入90℃的水60kg，以80r/min的速度恒温搅拌30min后得到改性剂。

改性剂的制备例4：本制备例与改性剂的制备例1的不同之处在于，原料中不包含可再分散性乳胶粉、聚乙烯醇以及阿拉伯胶。

二、改性再生粗骨料的制备例以下制备例中的钢渣选自灵寿县泓耀矿产品加工厂生产的钢渣；废旧橡胶粉选自巩义市鑫源摩擦材料有限公司生产的细度为80目的废旧橡胶粉；木质素磺酸钙选自湖北鑫润德化工有限公司生产的木质素磺酸钙。

改性再生粗骨料的制备例1：包括如下步骤：

S1：破碎筛选：取废旧混凝土，将其经过一级破碎处理，筛选后得到粒径为50-80mm的再生块体，然后将其置于300℃的温度下，烘烤2h；将烘烤后的再生块体通过冷风降温，当其降温至60℃时，进行二次破碎处理，筛选后得到粒径为5-20mm的再生粗骨料；

S2：物理强化：取20kg钢渣粉、10kg废旧橡胶粉、3kg木质素磺酸钙，加80kg水研磨，得到细度为400目的浸渍浆液；将再生粗骨料浸泡在浸渍浆液中，在0.1MPa的真空压力下，浸泡4h，得到预处理再生粗骨料；

S3：化学改性：将预处理再生粗骨料浸泡在改性剂(选自改性剂的制备例1制备的改性剂)中，在温度为60℃的条件下，浸泡4h，然后将其置于160℃的温度下，烘烤8h，得到改性再生粗骨料。

改性再生粗骨料的制备例2：包括如下步骤：

S1：破碎筛选：取废旧混凝土，将其经过一级破碎处理，筛选后得到粒径为50-80mm的再生块体，然后将其置于280℃的温度下，烘烤1.5h；将烘烤后的再生块体通过冷风降温，当其降温至50℃时，进行二次破碎处理，筛选后得到粒径为5-20mm的再生粗骨料；

S2：物理强化：取25kg钢渣粉、12.5kg废旧橡胶粉、4kg木质素磺酸钙，加85kg水研磨，得到细度为450目的浸渍浆液；将再生粗骨料浸泡在浸渍浆液中，在0.15MPa的真空压力下，浸泡5h，得到预处理再生粗骨料；

S3：化学改性：将预处理再生粗骨料浸泡在改性剂(选自改性剂的制备例2制备的改性剂)中，在温度为70℃的条件下，浸泡5h，然后将其置于170℃的温度下，烘烤9h，得到改性再生粗骨料。

改性再生粗骨料的制备例3：包括如下步骤：

S2：物理强化：取30kg钢渣粉、15kg废旧橡胶粉、5kg木质素磺酸钙，加90kg水研磨，得到细度为500目的浸渍浆液；将再生粗骨料浸泡在浸渍浆液中，在0.2MPa的真空压力下，浸泡6h，得到预处理再生粗骨料；

S3：化学改性：将预处理再生粗骨料浸泡在改性剂(选自改性剂的制备例3制备的改性剂)中，在温度为80℃的条件下，浸泡6h，然后将其置于180℃的温度下，烘烤10h，得到改性再生粗骨料。

改性再生粗骨料的制备例4：本制备例与改性再生粗骨料的制备例1的不同之处在于，再生粗骨料未经过物理强化处理。

改性再生粗骨料的制备例5：本制备例与改性再生粗骨料的制备例1的不同之处在于，再生粗骨料未经过化学改性处理。

改性再生粗骨料的制备例6：本制备例与改性再生粗骨料的制备例1的不同之处在于，改性剂选自改性剂的制备例4制备的改性剂。

三、实施例以下实施例中的聚羧酸减水剂选自衢州希维迈建材科技有限公司生产的XF-25型聚羧酸高效减水剂。

实施例1：一种再生混凝土采用如下方法制备而得：

取水泥340kg、矿渣粉90kg、粉煤灰60kg、改性再生粗骨料1000kg、细骨料620kg、聚羧酸系高性能减水剂5kg以及水160kg，搅拌均匀，得到再生混凝土，其中矿渣粉为S95级矿渣粉，密度为2.8g/cm³，比表面积为400m²/kg，活性指数(7d)≥85％，活性指数(28d)≥96％，流动度比≥94％，含水量≤0.2％；粉煤灰为F类Ⅱ级粉煤灰，粉煤灰的细度(45μm方孔筛筛余)<10％，需水量比<100％，烧失量<6％，含水量<0.2％；细骨料为普通河砂，细度模数为2.4，表观密度为2650kg/m³。

实施例2：一种再生混凝土采用如下方法制备而得：

取水泥350kg、矿渣粉95kg、粉煤灰70kg、改性再生粗骨料1100kg、细骨料630kg、聚羧酸系高性能减水剂6kg以及水165kg，搅拌均匀，得到再生混凝土，其中矿渣粉为S95级矿渣粉，密度为2.9g/cm³，比表面积为425m²/kg，活性指数(7d)≥85％，活性指数(28d)≥96％，流动度比≥94％，含水量≤0.2％；粉煤灰为F类Ⅱ级粉煤灰，粉煤灰的细度(45μm方孔筛筛余)<10％，需水量比<100％，烧失量<6％，含水量<0.2％；细骨料为普通河砂，细度模数为2.5，表观密度为2660kg/m³。

实施例3：一种再生混凝土采用如下方法制备而得：

取水泥360kg、矿渣粉100kg、粉煤灰80kg、改性再生粗骨料1150kg、细骨料640kg、聚羧酸系高性能减水剂7kg以及水170kg，搅拌均匀，得到再生混凝土，其中矿渣粉为S95级矿渣粉，密度为3.0g/cm³，比表面积为450m²/kg，活性指数(7d)≥85％，活性指数(28d)≥96％，流动度比≥94％，含水量≤0.2％；粉煤灰为F类Ⅱ级粉煤灰，粉煤灰的细度(45μm方孔筛筛余)<10％，需水量比<100％，烧失量<6％，含水量<0.2％；细骨料为普通河砂，细度模数为2.6，表观密度为2670kg/m³。

四、对比例对比例1：本对比例与实施例1的不同之处在于，用废弃混凝土破碎筛选后的粒径为5-20mm的普通再生粗骨料代替本发明的改性再生粗骨料。

对比例2：本对比例与实施例1的不同之处在于，改性再生粗骨料选自改性再生粗骨料的制备例4制备的改性再生粗骨料。

对比例3：本对比例与实施例1的不同之处在于，改性再生粗骨料选自改性再生粗骨料的制备例5制备的改性再生粗骨料。

对比例4：本对比例与实施例1的不同之处在于，改性再生粗骨料选自改性再生粗骨料的制备例6制备的改性再生粗骨料。

五、性能测试：按照《粗骨料密度及吸水率的检测方案》，对改性粗骨料的制备例1-6制备的改性粗骨料的吸水率进行测试，将测试结果示于表1。

表1

由表1数据可以看出，通过本发明的方法(改性粗骨料的制备例1-3)制备的改性粗骨料的吸水率明显下降。

改性粗骨料的制备例4中的再生粗骨料未经过物理强化处理，相较于改性粗骨料的制备例1，改性粗骨料的吸水率明显增大，说明只经过化学改性处理，可以降低再生粗骨料的吸水率；但是其改善效果低于同时经过物理强化以及化学改性的效果。

改性粗骨料的制备例5中的再生粗骨料未经过化学改性处理，相较于改性粗骨料的制备例1，改性粗骨料的吸水率明显增大，说明只经过物理强化处理，可以较小幅度的降低其吸水率，但经过化学改性处理，可以显著降低再生粗骨料的吸水率。

改性粗骨料的制备例6中的再生粗骨料中的改性剂只包含十六烷基三甲氧基硅烷，相较于改性粗骨料的制备例1，改性粗骨料的吸水率明显增大，说明改性剂中的十六烷基三甲氧基硅烷，可以降低再生粗骨料的吸水率，但是其改善效果低于本发明中的改性剂的效果。

按照如下标准，将实施例1-3以及对比例1-4制备的混凝土的性能进行测试，将测试结果示于表2。

抗氯离子渗透性能：按照GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》，快速氯离子迁移系数法测试标准试块的氯离子渗透深度。

抗水渗透性能：按照GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》，逐级加压法测试标准试块的渗水深度。

抗冻性能：按照GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中的测定其抗冻性能，抗冻性采用慢冻法测试以最大冻融循环次数进行评价。

抗压强度：按照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》制作标准试块，并测量标准试块养护1d、7d以及28d的抗压强度。

表2

由表2数据可以看出，本发明制备的混凝土具有很好的抗氯离子渗透性能、抗水渗透性能以及抗冻性能，说明本发明制备的混凝土具有优异的耐久性能；其28天抗压强度可以达到42MPa，说明本发明制备的混凝土可以达到C30等级，具有较为优异的综合使用性能。

对比例1中采用普通的再生粗骨料代替本发明的改性再生粗骨料，相较于实施例1，对比例1中的抗氯离子渗透性能、抗水渗透性能以及抗冻性能明显降低，并且其抗压强度明显下降，说明由普通的再生粗骨料制备的混凝土的耐久性差并且抗压强度低。

对比例2中的再生粗骨料未经过物理强化处理，相较于实施例1，对比例2中的抗氯离子渗透性能、抗水渗透性能以及抗冻性能明显降低，并且其抗压强度明显下降，说明未经过物理强度处理的再生粗骨料制备的混凝土的耐久性差并且抗压强度低；相较于对比例1，对比例2中的抗氯离子渗透性能、抗水渗透性能以及抗冻性能有较大的改善，而抗压强度有较小的改善，说明由经过物理强化处理得到的改性再生粗骨料，可以明显提高混凝土的抗压强度。

对比例3中的再生粗骨料未经过化学改性处理，相较于实施例1，对比例3中的抗氯离子渗透性能、抗水渗透性能以及抗冻性能明显降低，并且其抗压强度有较小幅度的下降，说明由经过化学改性处理的再生粗骨料制备的混凝土可以明显改善混凝土的抗渗性能以及抗冻性能。

对比例4中的再生粗骨料的改性剂中只包含十六烷基三甲氧基硅烷，相较于实施例1，对比例4中的抗氯离子渗透性能、抗水渗透性能以及抗冻性能明显降低，并且其抗压强度有较小幅度的下降，说明只用改性剂4处理的改性再生粗骨料对混凝土抗渗性能的提升效果低于本发明中改性剂处理效果。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims

1.一种再生混凝土，其特征在于：以重量份数计，包括如下组分：

水泥340-360份、矿渣粉90-100份、粉煤灰60-80份、改性再生粗骨料1000-1150份、细骨料620-640份、外加剂5-7份以及水160-170份；

所述改性再生粗骨料通过废旧混凝土经过破碎筛选、物理强化以及化学改性制得；

所述改性再生粗骨料采用如下方法制备：

2.根据权利要求1所述的一种再生混凝土，其特征在于：所述改性剂采用如下方法制备：以重量份数计，取十六烷基三甲氧基硅烷6-8份、可再分散性乳胶粉10-20份、聚乙烯醇4-6份以及阿拉伯胶粉2-4份，将其升温至80-90℃，然后加入80-90℃的水50-60份，以60-80r/min的速度恒温搅拌20-30min，得到改性剂。

3.根据权利要求1所述的一种再生混凝土，其特征在于：所述矿渣粉为S95级矿渣粉，密度为2.8-3.0g/cm³，比表面积为400-450m²/kg，7d活性指数≥85%，28d活性指数≥96%，流动度比≥94%，含水量≤0.2%。

4.根据权利要求1所述的一种再生混凝土，其特征在于：所述粉煤灰为F类Ⅱ级粉煤灰，粉煤灰的细度为45μm方孔筛筛余<10%，需水量比<100%，烧失量<6%，含水量<0.2%。

5.根据权利要求1所述的一种再生混凝土，其特征在于：所述细骨料为普通河砂，细度模数为2.4-2.6，表观密度为2650-2670kg/m³。

6.根据权利要求1所述的一种再生混凝土，其特征在于：所述外加剂为聚羧酸系减水剂。

7.权利要求1-6任一所述的一种再生混凝土的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：以重量份数计，取水泥340-360份、矿渣粉90-100份、粉煤灰60-80份、改性再生粗骨料1000-1150份、细骨料620-640份、外加剂5-7份以及水160-170份，搅拌均匀，得到再生混凝土。