CN109928684A - 混凝土及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种混凝土及其制备工艺，混凝土包括水、水泥、粉煤灰、矿粉、秸秆粉、机制砂、天然砂、碎石、改性再生骨料、外加剂；骨料改性工艺为：S1、将再生骨料经1‑3%的醋酸浸润1‑2h，得第一产物；S2、将第一产物水洗后加入至水、硫铝酸钙、水泥、粉煤灰和秸秆粉制备成的浆料中包裹为厚度为1‑2mm的第二产物，第二产物凝结后得到改性再生骨料。制备混凝土步骤包括步骤1：将水泥、粉煤灰、矿粉、秸秆粉加入至水中搅拌均匀得第一混合物；步骤2：将机制砂、天然砂、碎石、改性再生骨料、外加剂和剩余的水加入至第一混合物中搅拌均匀，得混凝土。再生骨料进行改性后用于混凝土，改善了再生骨料自身特性造成的混凝土的干缩率和蠕变性增加的问题。

Description

混凝土及其制备工艺

技术领域

本发明涉及混凝土制备的技术领域，尤其是涉及一种混凝土及其制备工艺。

背景技术

混凝土高产量导致对砂石的需求量也越来越大。大量开山采石和掘地陶沙，严重破坏了生态环境，有些地区的优质天然集料已趋枯竭，需从外地长途运输，增加了建筑产品的成本。与此同时，废弃混凝土的排放量日益增加，如此大量的废混凝土不仅占用宝贵的土地而且已经引起环境和社会问题。对大量废弃混凝土进行循环再生利用即再生混凝土技术通常被认为是解决废弃混凝土最有效的措施。

再生混凝土是为了更好的回收利用废旧混凝土，将废旧混凝土破碎、清洗、分级后制成再生骨料，按一定比例与级配混合，部分或全部取代天然骨料配置而成的混凝土。再生骨料与天然骨料相比，具有孔隙率大，吸水性强，强度低等特性，这些特性就要求在配置混凝土时多加水来增加流动度从而导致硬化混凝土的干缩率和蠕变增加。所以亟需研发出一种混凝土，能够改善由于再生骨料自身特性造成的混凝土的干缩率和蠕变性增加的问题。

发明内容

本发明的目的一是提供一种混凝土，能够利用循环再生骨料制备出适用于结构混凝土中使用的混凝土，增加了循环再生骨料的利用率和改善了混凝土使用过程中出现的干缩率和蠕变性增加的问题。

本发明的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：

一种混凝土，包括如下重量份数的组分，水150-160份、水泥250-270份、粉煤灰70-90份、矿粉20-30份、秸秆粉10-20份、机制砂250-300份、天然砂400-450份、碎石550-600份、改性再生骨料520-600份、外加剂12-15份；

所述改性再生骨料包括如下的改性步骤：

S1、再生骨料预浸泡：将再生骨料经1-3％的醋酸浸润1-2h，得第一产物；

S2、将第一产物水洗后加入至水、硫铝酸钙、水泥、粉煤灰和秸秆粉制备成的浆料中包裹为厚度为1-2mm的第二产物，第二产物凝结后得到改性再生骨料；

S2中水、硫铝酸钙、水泥、粉煤灰和秸秆粉的重量份数比为2：(0.1-0.3)：(1-4)：(0.5-2)：(0.5-2)。

通过采用上述技术方案，粉煤灰、矿粉和秸秆粉的加入能够降低水泥的用量，进一步的降低生产成本。

其中，矿粉是冶铁过程中产生的具有中水硬性的粉末，包括氧化钙、氧化铁、氧化镁等成分，能达到降低水泥用量，降低绝热温升的作用，同时可有效改善混凝土施工性能，提高混凝土后期强度及抗硫酸盐侵蚀及氯盐渗析等耐久性能。

粉煤灰的加入能够达到降低水泥用量的作用效果，且粉煤灰中含有的球状玻璃体能够使拌合物的屈服剪切应力有效降低，进而使拌合物有较大的流动性，同时掺入适量的粉煤灰还能很好的提高混凝土拌合物的粘聚性和工作性，同时粉煤灰中的微珠颗粒能够对泌水通道起到堵截的作用，可提高拌合物的保水性。

粉煤灰和矿粉双掺技术同时抑制了碱骨料反应，提高混凝土耐久性，延长了混凝土使用年限，提高了混凝土的泵送性。

目前全国秸秆年产量已超过8亿t，其中可回收的秸秆资源约8亿t，可回收秸秆资源中，直接还田的约15％，用于生产动物饲料的约30.7％，用于材料制备等其他项目领域的约5.25％，直接废弃燃烧的秸秆资源比例高达31.6％。所以提高可回收秸秆资源的材料化利用率具有重要意义。本申请中将秸秆粉应用于混凝土的生产中，固化后强度高、防水、防渗性能良好。不仅增加了秸秆的使用范围，而且增强了混凝土的性能。

组分中进一步加入的机制砂能够提高混凝土的性能，主要体现在机制砂含有适量的石粉，石粉是惰性掺合料，适当的石粉使混凝土粘稠度增大，改善了混凝土的粘聚性，保水性提高，石粉取代部分粉煤灰，改善细粉料的颗粒级配，提高浆体之间的机械咬合力。在本申请文件中，由于机制砂的使用能够降低混凝土中粉煤灰的使用降低了经济成本。

再生骨料吸水率大、吸水速度快，而且受基体混凝土的影响吸水率的离散性较大。再生骨料由于其来源很不稳定，质量不均匀，其本身的随机性和变异性较大，将导致再生混凝土的抗压强度的变异性增加。而在本申请文件中使用改性再生骨料。在S1中将再生骨料置于酸液中利用酸液与再生骨料中的水泥水化产物氢氧化钙反应，生成碳酸钙，起到保护和改善再生骨料颗粒表面的作用，从而改善再生骨料的性能。S2中各种助剂的加入能直接填充再生骨料的孔隙，或与骨料中某些成分反应的产物填充孔隙，同时水泥浆液能将再生骨料本身的微细裂纹黏合，从而改善再生骨料结构来提高再生骨料质量。通过S1和S2的步骤，改善了再生骨料孔隙率大，吸水性强，强度低的特性。从而改善了再生混凝土由于骨料自身特性造成的混凝土的干缩率和蠕变性增加的问题。

本发明进一步设置为：混凝土组分中还包括有重量份数为1-2份的聚酰亚胺纤维。

通过采用上述技术方案，聚酰亚胺纤维，其具有高强高模的特性，且具有很高的热稳定性，耐辐照性，耐低温性，在-269℃的液氮中仍不会脆裂。组分中加入的聚酰亚胺纤维有效的改善了混凝土的稳定性。

本发明进一步设置为：包括如下重量份数的组分，水150-160份、水泥250-260份、粉煤灰80-90份、矿粉20-30份、秸秆粉10-20份、机制砂260-280份、天然砂440-450份、碎石580-600份、改性再生骨料520-550份、外加剂12-15份、聚酰亚胺纤维1-2份。

通过采用上述技术方案，将组分进一步的选择在上述的范围内，混凝土的干缩率和蠕变性更小。

本发明进一步设置为：所述外加剂包括减水剂、增粘剂和偶联剂，且所述减水剂、增粘剂和偶联剂的重量份数比为(10-11)：(1-2)：(1-2)。

通过采用上述技术方案，减水剂的加入能够改善水泥颗粒的分散性，改善其工作性，减少单位用水量，改善混凝土拌合物的流动性。

增粘剂的加入能够改善聚酰亚胺纤维与其他组分之间的交联性，降低混凝土的开裂性。

偶联剂的加入能够改善骨料界面层的性能。粗骨料的水泥浆体与粗骨料的粘结强度主要是由其分子间的引力产生的，通常为了能够使者两种分子引力得到增强，会在混凝土拌合物中倒入一定量的减水剂或矿物质，虽然有些效果，但是需要找到一种更快捷的途径，而此时加入偶联剂能使得混凝土材料性能很大程度上提高，抗压强度也得到了进一步的增强。配合矿粉使用，强度更大。

本发明进一步设置为：所述减水剂选择聚羧酸减水剂；

增粘剂选择聚丙烯酰胺或纤维素乙醚；

所述偶联剂选择γ-氨丙基三乙氧基硅烷。

通过采用上述技术方案，具体的将减水剂、增粘剂、偶联剂选择为上述组分，实现的混凝土的强度增强效果优良。

本发明进一步设置为：所述改性再生骨料和碎石的粒径均为5-20mm的连续级配颗粒。

通过采用上述技术方案，改性再生骨料的粒径保持与碎石的粒径一致实现的搅拌混合分散均匀。

本发明的目的二是提供一种混凝土的制备工艺，利用上述工艺制备的混凝土有效改善了干缩率和蠕变性增加的问题。

本发明的上述发明目的二是通过以下技术方案得以实现的：

一种混凝土的制备工艺，包括如下的制备步骤，

步骤1：将水泥、粉煤灰、矿粉、秸秆粉加入至60-70份水中搅拌均匀得第一混合物；

步骤2：将机制砂、天然砂、碎石、改性再生骨料、外加剂和剩余的水加入至第一混合物中搅拌均匀，得混凝土。

通过采用上述技术方案，步骤1和步骤2的过程完成了混凝土的制备，制备的过程操作简单，制备的混凝土的干缩率和蠕变性能较之传统的混凝土的受影响程度不大。

本发明进一步设置为：所述步骤2中还加入有聚酰亚胺纤维。

通过采用上述技术方案，步骤2中加入的聚酰亚胺纤维，进一步提高了混凝土的性能。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

1.对再生骨料进行改性后用于混凝土的生产，改善了再生骨料的孔隙率大，吸水性强，强度低的特性，用于混凝土中使用时改善了再生骨料自身特性造成的混凝土的干缩率和蠕变性增加的问题；

2.混凝土组分中秸秆粉的加入，制备出的混凝土固化后强度高、防水、防渗性能良好；

3.外加剂中偶联剂的加入改善了骨料界面层性能，混凝土的强度也进一步的得以增加。

具体实施方式

制备例1

改性再生骨料的改性步骤：S1、再生骨料预浸泡：将1000kg再生骨料经1％的醋酸浸润2h，得第一产物；

S2、将第一产物水洗后加入至127kg水、6kg硫铝酸钙、254kg水泥、32kg粉煤灰和32kg秸秆粉制备成的浆料中包裹为厚度为1-2mm的第二产物，第二产物凝结后得到改性再生骨料。

制备例2

改性再生骨料的改性步骤：S1、再生骨料预浸泡：将1000kg再生骨料经2％的醋酸浸润1.8h，得第一产物；

S2、将第一产物水洗后加入至127kg水、6kg硫铝酸钙、190kg水泥、63kg粉煤灰和63kg秸秆粉制备成的浆料中包裹为厚度为1-2mm的第二产物，第二产物凝结后得到改性再生骨料。

制备例3

改性再生骨料的改性步骤：S1、再生骨料预浸泡：将1000kg再生骨料经2％的醋酸浸润1.5h，得第一产物；

S2、将第一产物水洗后加入至125kg水、13kg硫铝酸钙、125kg水泥、94kg粉煤灰和94kg秸秆粉制备成的浆料中包裹为厚度为1-2mm的第二产物，第二产物凝结后得到改性再生骨料。

制备例4

改性再生骨料的改性步骤：S1、再生骨料预浸泡：将1000kg再生骨料经3％的醋酸浸润1h，得第一产物；

S2、将第一产物水洗后加入至123kg水、18kg硫铝酸钙、62kg水泥、123kg粉煤灰和123kg秸秆粉制备成的浆料中包裹为厚度为1-2mm的第二产物，第二产物凝结后得到改性再生骨料。

表1制备例1-4的浆料的组分含量。

组分/kg	制备例1	制备例2	制备例3	制备例4
					水	127	127	125	123
硫铝酸钙	6	6	13	18
					水泥	254	190	125	62
粉煤灰	32	63	94	123
					秸秆粉	32	63	94	123

实验检测

1、根据JGJ53-92《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检测方法》对制备例1-4的改性再生骨料的粒径、吸水率、压碎指标进行检测。

表2改性前再生粗骨料的参数。

粒径/mm	吸水率/％	压碎指标/％
			3-18	8	20

表3制备例1-4的性能参数

制备例	粒径/mm	吸水率/％	压碎指标/％
				制备例1	5-20	3.65	15
制备例2	5-20	3.4	13
				制备例3	5-20	2.8	13
制备例4	5-20	2.75	12.8

对比表2和表3的实验数据，能够得到再生骨料经过改性处理后吸水率和压碎指标均得到明显的降低，且由实验结果能够得到，组分中粉煤灰和秸秆粉的含量越高，组分的吸水率和压碎指标越低，但是当含量超过一定限度时对吸水率和压碎指标的影响不再发生太大变化。

实施例1

混凝土组分，水155kg、水泥250kg、粉煤灰90kg、矿粉23kg、秸秆粉18kg、机制砂250kg、天然砂450kg、碎石550kg、改性再生骨料600kg、外加剂12kg；其中外加剂具体包括聚羧酸减水剂9kg、聚丙烯酰胺2kg、γ-氨丙基三乙氧基硅烷1kg。

实施例1组分中的改性再生骨料选择制备例1的步骤制备出来的改性再生骨料。

混凝土的制备工艺包括如下的制备步骤，

步骤1：将水泥、粉煤灰、矿粉、秸秆粉加入至60kg水中搅拌均匀得第一混合物；

步骤2：将机制砂、天然砂、碎石、改性再生骨料、外加剂和剩余的水加入至第一混合物中搅拌30s，得混凝土。

实施例2

实施例2与实施例1的区别在于组分含量的不同。

实施例3

实施例3与实施例1的区别在于组分含量的不同且改性再生骨料选择制备例2。

实施例4

实施例4与实施例1的区别在于组分含量的不同且改性再生骨料选择制备例2。

实施例5

实施例5与实施例1的区别在于组分含量的不同且改性再生骨料选择制备例3。

实施例6

实施例6与实施例1的区别在于组分含量的不同且改性再生骨料选择制备例4。

具体的实施例1-6的实验数据参见表1。

表4实施例1-6的具体组分含量表

表5实施例1-6的外加剂的具体组分含量表。

实验检测

1、根据GB/T 50080-2016对抗压强度进行检测。

2、干燥收缩率检测，把试件标准养护2d后，在恒温20℃，恒湿相对湿度60％的试验室内静放，使其自然干燥收缩，试件从试验开始，龄期分别达到3d和7d，测出其干燥收缩长度变化。

表6实施例1-6的实验检测结果

实施例7

实施例7与实施例1的区别在于组分含量的不同及组分中还添加有聚酰亚胺纤维。

实施例8

实施例8与实施例7的区别在于组分含量的不同且改性再生骨料选择制备例2。

实施例9

实施例9与实施例7的区别在于组分含量的不同且改性再生骨料选择制备例2。

实施例10

实施例10与实施例7的区别在于组分含量的不同且改性再生骨料选择制备例3。

实施例11

实施例11与实施例7的区别在于组分含量的不同且改性再生骨料选择制备例3。

实施例12

实施例12与实施例7的区别在于组分含量的不同且改性再生骨料选择制备例4。

表7实施例7-12的具体组分含量表。

表8实施例1-6的外加剂的具体组分含量表。

实验检测

根据实施例1-6的检测方法进行检测

表9实施例7-12的实验检测结果

对比表8和表9的实验数据，能够得出当组分中加入有γ-氨丙基三乙氧基硅烷时，混凝土的强度明显的增强。

且将其余组分含量选择在实施例7-12的范围内，组分的抗压强度和干燥收缩率均比较优良。

对比例

对比例1与实施例7的区别在于组分中的再生骨料不经改性处理。

对比例2

对比例2与实施例7的区别在于组分中不含有秸秆粉。

实验检测

根据实施例1-12的检测方法进行检测

表10对比例1和2的实验检测结果

对比对比例1与实施例7的实验结果，将强化后的再骨料用于混凝土的制备时，得到的混凝土的强度明显要大于再生骨料未经强化直接制备的混凝土强度，则能够得到本申请中将骨料经过改性后能够提高混凝土的强度，且对比干燥收缩率也能够发现明显的降低。

且对实施例7与对比例1的混凝土的蠕变性进行检测，得到经过强化后的再生骨料制备的混凝土的蠕变性也有所降低。

进一步的对比对比例2与实施例2的实验结果，组分中不加秸秆粉是混凝土的强度降低，则能够得到本申请文件中加入的秸秆粉能够提升混凝土的强度，且较之大量使用水泥，秸秆粉的加入一方面增加了秸秆的利用率，降低了水泥的用量，另一方面增强了混凝土的强度，在混凝土领域具有广阔的应用前景。

表11本申请文件的实施例及对比例中各组分材料的规格。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种混凝土，其特征在于：包括如下重量份数的组分，水150-160份、水泥250-270份、粉煤灰70-90份、矿粉20-30份、秸秆粉10-20份、机制砂250-300份、天然砂400-450份、碎石550-600份、改性再生骨料520-600份、外加剂12-15份；

所述改性再生骨料包括如下的改性步骤：

S1、再生骨料预浸泡：将再生骨料经1-3%的醋酸浸润1-2h，得第一产物；

S2、将第一产物水洗后加入至水、硫铝酸钙、水泥、粉煤灰和秸秆粉制备成的浆料中包裹为厚度为1-2mm的第二产物，第二产物凝结后得到改性再生骨料；

S2中水、硫铝酸钙、水泥、粉煤灰和秸秆粉的重量份数比为2：（0.1-0.3）：（1-4）：（0.5-2）：（0.5-2）。

2.根据权利要求1所述的混凝土，其特征在于：混凝土组分中还包括有重量份数为1-2份的聚酰亚胺纤维。

3.根据权利要求2所述的混凝土，其特征在于：包括如下重量份数的组分，水150-160份、水泥250-260份、粉煤灰80-90份、矿粉20-30份、秸秆粉10-20份、机制砂260-280份、天然砂440-450份、碎石580-600份、改性再生骨料520-550份、外加剂12-15份、聚酰亚胺纤维1-2份。

4.根据权利要求1-3任一项所述的混凝土，其特征在于：所述外加剂包括减水剂、增粘剂和偶联剂，且所述减水剂、增粘剂和偶联剂的重量份数比为（10-11）：（1-2）：（1-2）。

5.根据权利要求4所述的混凝土，其特征在于：所述减水剂选择聚羧酸减水剂；

增粘剂选择聚丙烯酰胺或纤维素乙醚；

所述偶联剂选择γ-氨丙基三乙氧基硅烷。

6.根据权利要求5所述的混凝土，其特征在于：所述改性再生骨料和碎石的粒径均为5-20mm的连续级配颗粒。

7.如权利要求6所述的一种混凝土的制备工艺，其特征在于：包括如下的制备步骤，

步骤1：将水泥、粉煤灰、矿粉、秸秆粉加入至60-70份水中搅拌均匀得第一混合物；

步骤2：将机制砂、天然砂、碎石、改性再生骨料、外加剂和剩余的水加入至第一混合物中搅拌均匀，得混凝土。

8.根据权利要求7所述的混凝土的制备工艺，其特征在于：所述步骤2中还加入有聚酰亚胺纤维。