CN109748550A

CN109748550A - 再生骨料混凝土生态砖的制备方法

Info

Publication number: CN109748550A
Application number: CN201910053658.1A
Authority: CN
Inventors: 刘焕强; 杨雪青; 张海龙; 陈渊召; 王静
Original assignee: North China University of Water Resources and Electric Power
Current assignee: North China University of Water Resources and Electric Power
Priority date: 2019-01-21
Filing date: 2019-01-21
Publication date: 2019-05-14

Abstract

本发明公开了一种再生骨料混凝土生态砖的制备方法，具体涉及一种以复合掺入50%量的陶瓷废料作为部分粗骨料配制再生骨料混凝土，并使用再生骨料混凝土制作再生骨料混凝土生态砖的方法。本发明以最大堆积密度和浆骨比为再生骨料混凝土配合比设计控制参数，进行再生骨料混凝土配合比设计，所得混凝土经拌和后用于浇筑成再生骨料混凝土生态砖，本发明制备得到的的再生骨料混凝土生态砖流动性好，黏聚性好，抗压能力强，耐久性强；原材料易得、制备工艺简单、安全、无需特定的大型特殊设备，投资少，生产成本较低，产品性能可靠，环保利废，具有较好的工程应用前景。

Description

再生骨料混凝土生态砖的制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料制品技术领域，尤其涉及一种再生骨料混凝土生态砖的制备方法。

背景技术

近年来，随着建筑行业的不断发展，对混凝土的需求量不断增大，使得配制混凝土的天然骨料（如砂、石等）资源供不应求，同时天然材料的大量开采和使用，也造成水土流失和自然景观的恶化，严重影响社会的可持续发展，因此为了防止对自然资源的过度开发，很多学者及混凝土企业开始关注再生骨料的使用，将工业废品作为再生骨料应用于混凝土中，这样既可以减少垃圾的填埋、保护土地、防止环境的污染；又能解决目前混凝土行业对骨料的需求，达到双赢的目的，符合当前的环保政策和国家对废弃物资源化利用的要求。

然而，现有技术中存在着通过简单破碎和筛分工艺制备的多种再生骨料，比如采用废弃混凝土制备的再生骨料，由于再生骨料来源的多样性和地方差异性，使其性能不稳定，离散性较大，此类再生骨料的颗粒棱角多、表面粗糙、组分中还含有硬化水泥砂浆，再加上混凝土块在破碎过程中因损伤累积在内部造成大量微裂纹，导致再生骨料自身的孔隙率大、吸水率大、堆积密小、空隙率大、压碎指标高。这种再生骨料制备的再生骨料混凝土水量较大、硬化后的强度低、弹性模量低，而且抗渗性、抗冻性、抗碳化能力、收缩、徐变和抗氯离子渗透性等耐久性能均低于普通混凝土。由于废弃混凝土质量差异较大，通过简单工艺制备的再生骨料性能差异也较大，不便于再生骨料的推广应用。

鉴于此，选择何种废料来代替或部分代替混凝土用天然骨料以及采用何种工艺措施以提高再生骨料混凝土的各项性能是当前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种再生骨料混凝土生态砖的制备方法，从而在兼顾陶瓷废料再利用的情况下，解决现有技术中混凝土天然骨料短缺的技术问题，该再生骨料混凝土生态砖性能可靠，成本低廉、环保利废且制备方法简单易行，具有较高的实用价值和良好的应用前景。

本发明人将固体陶瓷废料破碎成5mm～20mm的颗粒，并用以代替或部分代替混凝土用天然骨料，经过长期的试验研究发现，其作为最终混凝土骨料使用的性能符合工程的需求，通过大量使用陶瓷废料生产出应海绵城市建设而大量需求的生态砖，可谓一举两得。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

设计一种再生骨料混凝土生态砖的制备方法，包括如下步骤：

（1）二级配陶瓷粗骨料RC的制备：先通过颚式破碎机再通过反击式破碎机将陶瓷废料破碎至5mm～20mm颗粒，控制针片状颗粒不多于30%，并通过级配筛筛分成S和M两种粒径类型，分别是S粒径类型为5mm～10mm；M粒径类型为10mm～20mm，将S和M两种粒径类型的陶瓷废料按照一定比例进行混合形成二级配陶瓷粗骨料RC；

（2）三级配复合粗骨料G的制备：将建筑碎石筛分成S、M、L三种粒径类型，分别是S粒径类型为5mm～10mm；M粒径类型为10mm～20mm；L粒径类型为20mm～31.5mm，将S、M、 L三种粒径类型按照一定比例混合形成三级配复合粗骨料G；

（3）再生骨料混凝土粗骨料RCG50的制备：用上述二级配陶瓷粗骨料RC和三级配复合粗骨料G分别取代粗骨料比例的50%，复配成再生骨料混凝土粗骨料RCG50，备用；

（4）以紧密堆积密度为依据，变动砂率在30%～45%之间，以浆骨比为再生骨料混凝土配合比设计关键参数，进行混凝土配合比设计，控制浆骨比为1：1.86～2.2；

（5）称取一定比例的水泥、水、再生骨料混凝土粗骨料RCG50、砂，使用强制式搅拌机拌和100～150S即可出料得到再生骨料混凝土，控制再生骨料混凝土坍落度值在50mm～70mm之间；

（6）将再生骨料混凝土一次性浇满六边形砖试模，连模至混凝土振实台振实10～20S，收面覆膜后，将其置于温度不低于为15℃的平整场地养护48～60h；

（7）使用橡胶锤或空压机脱模，脱模过程不得使砖受到弯应力，以免断裂，脱模后洒水养护时间不得少于7天，洒水养护期满后可平稳对齐堆放，堆放高度不得超过10层，所得再生骨料混凝土生态砖满28天龄期后方可使用。

优选的，在所述步骤（1）中，将S和M两种粒径类型按照S：M=55%：45%的比例进行混合形成二级配陶瓷粗骨料RC。

优选的，在所述步骤（2）中，按照S：M：L=40%：30%：30%的比例混合成三级配的复合粗骨料G。

优选的，在所述步骤（3）中，所述二级配陶瓷粗骨料RC在使用前先经以下工艺步骤处理：将二级配陶瓷粗骨料RC及其重量0.5～1.5%的铝酸酯偶联剂或/和SJ-601水泥改性剂混合并搅拌均匀，对陶瓷粗骨料作界面处理，以增强或改善陶瓷颗粒与砂浆之间的粘结强度。

优选的，在所述步骤（4）中，以紧密堆积密度理论为依据，变动砂率获得最大紧密堆积密度为1530 kg/m³，此时的最优砂率为39%。

优选的，在所述步骤（5）中，若需要调节混凝土流动性，需添加聚羧酸高效减水剂，其掺量为水泥质量的0.5%～0.8%。

优选的，在所述步骤（5）中，控制浆骨比为1：2.2时，1m³再生骨料混凝土的原料用量具体为：P.O强度等级为42.5普通硅酸盐水泥374kg、水205 kg、再生骨料混凝土粗骨料1060kg、砂680kg，聚羧酸高效减水剂为1.87～2.99kg。

优选的，在所述步骤（5）中，控制浆骨比为1：2时，1m³再生骨料混凝土的原料用量具体为：P.O强度等级为42.5普通硅酸盐水泥402kg、水221kg、再生骨料混凝土粗骨料RCG50为1016kg、砂650 kg，聚羧酸高效减水剂为2.01～3.22kg

优选的，在所述步骤（5）中，控制浆骨比为1：1.86时，1m³再生骨料混凝土的原料用量具体为：P.O强度等级为42.5普通硅酸盐水泥422kg、水232 kg、再生骨料混凝土粗骨料RCG50为986kg、砂630 kg，聚羧酸高效减水剂为2.11～3.38kg。

上述制备方法制备得到的再生骨料混凝土生态砖为六边形混凝土生态砖，砖坯的形状为中空正六边形柱体结构，所述砖坯的规格为：边框厚度为6cm，柱体高度为 15cm，正六边形的边长为20cm。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果在于：

1. 本发明通过选择添加适量的陶瓷废料作为再生骨料，控制其颗粒粒形，改善其颗粒界面性质，并形成合理颗粒级配，同时调整废料取得率和水灰比，使得制备得到的陶瓷废料混凝土生态砖流动性好，黏聚性好，抗压能力强，耐久性强，产品性能可靠。

2. 本发明通过大量使用再生骨料生产出应海绵城市建设而大量需求的生态砖，同时能够解决现有技术中混凝土天然骨料短缺的技术问题，可谓一举两得。

3. 本发明制备方法简单易行，制备工艺简单、安全、无需特定的大型特殊设备，投资少，生产成本较低，具有较高的实用价值和良好的应用前景。

附图说明

图1为本发明再生骨料混凝土生态砖的六边形护坡砖试模；

图2为本发明再生骨料混凝土生态砖制品。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。以下实施例中所涉及工业原料如无特别说明，均为市售常规工业原料。

实施例1

一种再生骨料混凝土生态砖的制备方法，包括以下步骤：

（1）先通过颚式破碎机再通过反击式破碎机将陶瓷废料破碎至5mm～20mm颗粒，控制针片状颗粒不多于30%，并通过级配筛筛分成S和M两种粒径类型，S粒径类型为5mm～10mm；M粒径类型为10mm～20mm，将S和M两种粒径类型的陶瓷废料按照S：M=55%：45%的比例进行混合形成二级配陶瓷粗骨料RC；

（2）将建筑碎石筛分成S、M、L三种粒径类型，S粒径类型为5mm～10mm；M粒径类型为10mm～20mm；L粒径类型 20mm～31.5mm，按照S：M：L=40%：30%：30%的比例混合形成三级配复合粗骨料G；

（3）然后用上述二级配陶瓷粗骨料RC和三级配复合粗骨料G分别取代粗骨料比例的50%，复配成再生骨料混凝土粗骨料RCG50，备用；

（4）以紧密堆积密度为依据，以浆骨比为再生骨料混凝土配合比设计关键参数进行混凝土配合比设计，具体过程为：称取一定量的再生骨料混凝土粗骨料RCG50，通过变动砂率在30%~45%之间，以3%为极差进行最大紧密堆积密试验，获得最大紧密堆积密度为1530 kg/m³，此时的最优砂率为39%；

（5）若需要调节混凝土流动性，聚羧酸高效减水剂掺量为水泥质量的0.5%~0.8%，控制浆骨比为1:2.2，陶瓷粗骨料RC取代率为50%时，1m³再生骨料混凝土的原料用量具体为：

P.O强度等级为42.5普通硅酸盐水泥374kg、水205 kg、再生骨料混凝土粗骨料RCG50为1060kg、砂680kg，聚羧酸高效减水剂为1.87kg，代号为RCR51，具体参见表1所示：

按照步骤（5）所述的比例称取相应配比的原料，一次性将除水和减水剂以外的原料外投入强制式搅拌机中，先干拌30秒，再将减水剂与水混合，在30秒内分若干次投入搅拌机中，再拌和90S即可出料，即得到再生骨料混凝土。

（6）将步骤（5）所得的拌合物一次性浇满于已刷过脱模油的六边形砖试模中，连模至混凝土振实台振实10S，用抹刀收面并用保鲜膜覆盖，将其置于温度为17℃～23℃的平整场地上养护48h。

（7）按照步骤（6）所得的试件48h后脱模，使用橡胶锤或空压机脱模，脱模时将试模翻转平置于平整地面，不得使砖受到弯应力，将空压机气压嘴对准吹气孔吹气即可脱模。脱模后的试件置于平整的场地中洒水养护不得少于7天时间，确保砖面湿润，洒水养护期满后可平稳对齐堆放，堆放高度不得超过10层，所得再生骨料混凝土生态砖满28天龄期后方可使用，如图1所示。

实施例2

一种陶瓷废料混凝土生态砖的制备方法，包括以下步骤：

同实施例1，与实施1不同之处在于步骤（5）中控制浆骨比为1：2，陶瓷粗骨料RC取代率为50%时，1m³再生骨料混凝土的原料用量具体为：

P.O强度等级为42.5普通硅酸盐水泥402kg、水221kg、再生骨料混凝土粗骨料RCG50为1016kg、砂650 kg，聚羧酸高效减水剂为2.2kg，具体参见表1所示，代号为RCR52。

实施例3

一种再生骨料混凝土生态砖的制备方法，包括以下步骤：

同实施例1，与实施例不同之处在于：

所述二级配陶瓷粗骨料RC在使用前先经以下工艺步骤处理：将二级配陶瓷粗骨料RC及其重量0.5～1.5%的铝酸酯偶联剂或/和SJ-601水泥改性剂混合并搅拌均匀，对陶瓷粗骨料作界面处理，以增强或改善陶瓷颗粒与砂浆之间的粘结强度。

步骤（5）中控制浆骨比为1：1.86，陶瓷粗骨料RC取代率为50%时，1m³再生骨料混凝土的原料用量具体为：

P.O强度等级为42.5普通硅酸盐水泥422kg、水232 kg、再生骨料混凝土粗骨料RCG50为986kg、砂630 kg，聚羧酸高效减水剂为2.5kg，具体参见表1所示，代号为RCR53。

表1 不同浆骨比例的再生骨料混凝土原料配比表

。

对以上实施例1～3制备得到的再生骨料混凝土生态砖的性能进行测试：

将步骤（5）所得的再生骨料混凝土按照《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T50080-2016测试坍落度并观察黏聚性和保水性；将步骤（5）出料后的再生骨料混凝土拌合物按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081-2016成型150mm×150mm×150mm的立方体试件1组，置于步骤（6）所述的环境中同条件养护24h后脱模，并继续在步骤（7）所述的养护条件下养护至28天龄期测试混凝土的抗压强度；将步骤（5）所得的再生骨料混凝土拌合物按照NT Build 492的试验要求成型直径100mm，厚度为50mm的圆柱体试件一组，置于步骤（6）所述的环境中同条件养护24h后脱模，并继续在步骤（7）所述的养护条件下养护至28天龄期测试混凝土的氯离子扩散系数。

本发明实施例1～3制备得到的再生骨料混凝土生态砖的性能指标测试结果如表2所示，本发明制备得到的再生骨料混凝土生态砖为六边形混凝土生态砖，具体如图2所示，砖坯的形状为中空正六边形柱体结构，所述砖坯的规格为：边框厚度为6cm，柱体高度为15cm，正六边形的边长为20cm。

表2 不同浆骨比例制备的再生骨料混凝土生态砖的性能指标

。

由表2结果可知：本发明制备得到的再生骨料混凝土生态砖流动性好，黏聚性好，抗压能力强，耐久性强；而且本发明方法简单易行、性能可靠，制备工艺简单、安全、无需特定的大型特殊设备，投资少，生产成本较低；同时再生骨料混凝土生态砖的生产和使用将处理大量的陶瓷废料，利废的同时又能减少天然骨料的需求，陶瓷废料颗粒部分代替天然骨料又在一定程度上降低了混凝土原材料成本，显然是典型的生态环保经济型建筑材料制品，具有较高的实用价值和良好的应用前景。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更以及材料的等同替代，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims

1.一种再生骨料混凝土生态砖的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）二级配陶瓷粗骨料RC的制备：将陶瓷废料破碎至5mm～20mm颗粒，控制针片状颗粒不多于30%，并筛分成S和M两种粒径类型，S粒径类型为5mm～10mm；M粒径类型为10mm～20mm，将S和M两种粒径类型按照一定比例进行复合混合形成二级配陶瓷粗骨料RC；

（2）三级配复合粗骨料G的制备：将建筑碎石筛分成S、M、 L三种粒径类型，S粒径类型为5mm～10mm；M粒径类型为10mm～20mm；L粒径类型 20mm～31.5mm，S、M、 L三种粒径类型按照一定比例混合形成三级配复合粗骨料G；

（3）再生骨料混凝土粗骨料RCG50的制备：用二级配陶瓷粗骨料RC和三级配复合粗骨料G分别取代粗骨料的比例的50%，复配成再生骨料混凝土粗骨料RCG50，备用；

（5）称取一定比例的水泥、水、再生骨料混凝土粗骨料RCG50、砂，使用强制式搅拌机拌和100～150S即可出料得到再生骨料混凝土，控制再生骨料混凝土RCG50的坍落度值在50mm～70mm之间；

（6）将再生骨料混凝土一次性浇满六边形砖试模，连模至混凝土振实台振实10～20S，收面覆膜后，将其置于温度不低于15℃的平整场地养护48～60h；

（7）使用橡胶锤或空压机脱模，脱模过程不得使砖受到弯应力，以免断裂，脱模后洒水养护时间不得少于7天，洒水养护期满后可平稳对齐堆放，堆放高度不得超过10层，所得陶瓷废料生态砖满28天龄期后方可使用。

2.根据权利要求1所述的再生骨料混凝土生态砖的制备方法，其特征在于，在所述步骤（1）中，先通过颚式破碎机再通过反击式破碎机将陶瓷废料破碎至5mm～20mm颗粒，控制针片状颗粒不多于30%，并通过级配筛筛分成S和M两种粒径类型，S粒径类型为5mm～10mm；M粒径类型为10mm～20mm，将S和M两种粒径类型按照S：M=55%：45%的比例进行混合形成二级配陶瓷粗骨料RC。

3.根据权利要求1所述的再生骨料混凝土生态砖的制备方法，其特征在于，在所述步骤（2）中，按照S：M：L=40%：30%：30%的比例混合成三级配的复合粗骨料G。

4.根据权利要求1所述的再生骨料混凝土生态砖的制备方法，其特征在于，在所述步骤（3）中，所述二级配陶瓷粗骨料RC在使用前先经以下工艺步骤处理：将二级配陶瓷粗骨料RC及其重量0.5～1.5%的铝酸酯偶联剂或/和SJ-601水泥改性剂混合并搅拌均匀，对陶瓷粗骨料作界面处理，以增强或改善陶瓷颗粒与砂浆之间的粘结强度。

5.根据权利要求1所述的再生骨料混凝土生态砖的制备方法，其特征在于，在所述步骤（4）中，以紧密堆积密度理论为依据，变动砂率获得最大紧密堆积密度为1530 kg/m³，此时的最优砂率为39%。

6.根据权利要求1所述的再生骨料混凝土生态砖的制备方法，其特征在于，在所述步骤（5）中，若需要调节混凝土流动性，需添加聚羧酸高效减水剂，其掺量为水泥质量的0.5%～0.8%。

7.根据权利要求1所述的再生骨料混凝土生态砖的制备方法，其特征在于，在所述步骤（5）中，控制浆骨比为1：2.2时，1m³再生骨料混凝土的原料用量具体为：P.O强度等级为42.5普通硅酸盐水泥374kg、水205 kg、再生骨料混凝土粗骨料RCG50为1060kg、砂680kg，聚羧酸高效减水剂介于1.87～2.99kg。

8.根据权利要求1所述的再生骨料混凝土生态砖的制备方法，其特征在于，在所述步骤（5）中，控制浆骨比为1：2时，1m³再生骨料混凝土的原料用量具体为：P.O强度等级为42.5普通硅酸盐水泥402kg、水221kg、再生骨料混凝土粗骨料RCG50为1016kg、砂650 kg，聚羧酸高效减水剂为2.01～3.22kg。

9.根据权利要求1所述的再生骨料混凝土生态砖的制备方法，其特征在于，在所述步骤（5）中，控制浆骨比为1：1.86时，1m³再生骨料混凝土的原料用量具体为：P.O强度等级为42.5普通硅酸盐水泥422kg、水232 kg、再生骨料混凝土粗骨料RCG50为986kg、砂630 kg，聚羧酸高效减水剂为2.11～3.38kg。

10.根据权利要求1所述的再生骨料混凝土生态砖的制备方法，其特征在于，制备得到的再生骨料混凝土生态砖为六边形混凝土生态砖，砖坯的形状为中空正六边形柱体结构，所述砖坯的规格为：边框厚度为6cm，柱体高度为 15cm，正六边形的边长为20cm。