CN110105014B - 一种高性能混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高性能混凝土及其制备方法，高性能混凝土包括如下重量份的组分：水泥350‑390份；粗骨料900‑1020份；细骨料540‑600份；水160‑180份；掺合料190‑230份；外加剂10‑14份；所述粗骨料包括50‑70%再生骨料和30‑50%碎石，所述再生骨料依次经过S1酸处理、S2砂浆处理、S3乳液处理。再生骨料依次经过S1酸处理、S2砂浆处理、S3乳液处理后，裂缝得到较好的修补，因此制得混凝土的抗压强度等性能接近天然骨料，而抗渗性能甚至优于不加再生骨料的混凝土。

Description

一种高性能混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土，特别涉及一种高性能混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土是指由胶凝材料和骨料胶结成整体的工程复合材料的统称，常用于房屋建设、道路施工等处，一般水泥作为胶凝材料，砂石作为骨料。目前在天然骨料资源紧缺、废弃混凝土对城市环境的污染严重的情况下，人们将废弃混凝土仅经裂解、破碎、筛分后制成再生骨料，来部分或全部代替天然骨料配制成再生混凝土。
再生混凝土的生产无疑对建筑垃圾的处理、生态环境的保护起到有益作用，符合国家可持续发展的战略目标。但是废弃混凝土进行破碎过程中受到外力作用，再生骨料内部会出现不同程度的细微裂纹，进而使得再生骨料的孔隙率大、吸水率高，因此再生骨料替代部分天然骨料后，再生混凝土和易性、抗渗透性、强度等各方面性能均有所下降，其性能降低幅度随替代率的增高而增大，有待改进。
发明内容
针对上述技术缺陷，本发明的目的是提供一种高性能混凝土，再生骨料替代部分粗骨料后混凝土仍能保持高性能。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种高性能混凝土，包括如下重量份的组分：
水泥 350-390份
粗骨料 900-1020份
细骨料 540-600份
水 160-180份
掺合料 190-230份
外加剂 10-14份；
所述粗骨料包括50-70％再生骨料和30-50％碎石，所述再生骨料经过改性处理，其改性处理过程如下：
S1酸处理：将再生骨料浸泡于酸溶液中，浸泡时间为60-80min，每间隔10-15min搅拌1-2min，浸泡完成后依次过滤、水洗、风干；
S2砂浆处理：将酸处理后的再生骨料浸泡于水泥浆液中，搅拌5-7min，再静置2-4min，随后依次沥出、风干、水洗、风干；
S3乳液处理：将砂浆处理后的再生骨料浸泡于聚合物乳液中，浸泡3-5h，每间隔30min搅拌2-4min，随后依次沥出、风干。
通过采用上述技术方案，S1酸处理后，再生骨料表面硬化的砂浆与酸液发生反应而除去，进而改善再生骨料表面性能；S2砂浆处理后，再生骨料的裂缝得到填充；S3乳液处理后，一方面聚合物与水泥水化产物硅酸盐发生缔合作用，进而加强再生骨料裂缝的填充效果，提高砂浆和骨料的结合力，从而提高整体强度，另一方面再生骨料表面形成一层致密的薄膜，从而克服其吸水率大的缺点，提高混凝土的抗渗性能。
再生骨料依次经过S1酸处理、S2砂浆处理、S3乳液处理后，裂缝得到较好的修补，因此制得混凝土的抗压强度等性能接近天然骨料，而抗渗性能甚至优于不加再生骨料的混凝土。
本发明进一步设置为：所述酸溶液为质量分数2％的盐酸溶液。
通过采用上述技术方案，低浓度的盐酸溶液能够有效地去除再生骨料表面硬化的水泥砂浆，且不会严重破坏骨料。
本发明进一步设置为：按重量份计，所述水泥浆液包括100-120份水泥、80-90份水、20-25份粉煤灰。
通过采用上述技术方案，水泥浆液能够直接填充再生骨料的孔隙，或与骨料中的部分成分发生反应而形成用于填充孔隙的产物，进而有利于提高再生骨料的抗压强度等性能。
本发明进一步设置为：所述聚合物乳液的制备过程如下：
一，按重量份计，将50-60份聚丙二醇和3-4份2，2-二羟甲基丙酸混合，加热至130-140℃直至2，2-二羟甲基丙酸溶解，再冷却至55-60℃，与50-60份TDI混合，通氮气保护下加热至70-75℃，反应3-4h得到预聚体；
二，将3-4份三乙胺、16-20份氨基硅油、200-250份水混合并冷却至5-7℃，再加入上述预聚体，高速剪切乳化20-30min，得到聚氨酯乳液；
三，上述聚氨酯乳液与0.6-1份消泡剂、2-4份KH570混合并搅拌均匀，得到聚合物乳液。
通过采用上述技术方案，聚合物乳液为有机硅改性后的水性聚氨酯乳液，一方面与再生骨料的相容性较高，另一方面其耐水性和疏水性好。
本发明进一步设置为：所述细骨料为中砂。
本发明进一步设置为：所述掺合料由质量比为4∶3的矿粉和粉煤灰复配而成。
通过采用上述技术方案，有效弥补再生骨料加入而引起的性能下降。
本发明进一步设置为：所述外加剂包括膨胀剂、减水剂。
通过采用上述技术方案，膨胀剂的加入能够提高再生骨料混凝土的抗干缩性能；减水剂的加入能够提高再生骨料混凝土的和易性。
本发明进一步设置为：还包括2-3份聚丙烯纤维。
通过采用上述技术方案，聚丙烯纤维的加入有助于提高再生骨料混凝土的抗裂性能。
本发明的另一目的是提供一种高性能混凝土的制备方法。
一种高性能混凝土的制备方法，包括如下过程：按配方所需重量份，依次混合再生骨料、聚丙烯纤维、中砂、碎石、粉煤灰、矿粉、水泥、膨胀剂、水和减水剂的混合液。
综上所述，本发明具有以下有益效果：再生骨料依次经过S1酸处理、S2砂浆处理、S3乳液处理后，裂缝和表面得到修补，其抗压强度接近天然骨料，抗渗性能优于天然骨料，同时聚合物乳液包覆在再生骨料表面，而再生骨料被水泥覆盖，进而不易受到紫外线的作用，避免传统工艺中直接将聚合物乳液掺加到搅拌体系中的问题。
附图说明
图1是实施例一至三中再生骨料处理过程的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例一：
一种高性能混凝土，包括如下重量份的组分：
水泥 350份，品种为P.O42.5；
粗骨料 900份，粗骨料包括50％再生骨料和50％碎石，碎石产自丽水青田且为5-31.5mm连续级配，再生骨料原生混凝土的粗骨料为碎石，再生骨料为5-31.5mm连续级配；
细骨料 540份，细骨料为中砂，产自了丽水青田；
水 160份；
掺合料 190份，掺合料由质量比为4∶3的矿粉和粉煤灰复配而成；
外加剂 10份，外加剂由质量比为4∶1的膨胀剂和减水剂复配而成，膨胀剂型号为TD-AEA，减水剂为TD-5-3，均购买自上海通泰混凝土外加剂有限公司；
聚丙烯纤维 2份。
再生骨料经过改性处理，其改性处理过程如下：
S1酸处理：将再生骨料浸泡于质量分数2％的盐酸溶液中，液面高于再生骨料5cm，浸泡时间为60min，每间隔10min搅拌1min，浸泡完成后依次过滤、水洗、风干；
S2砂浆处理：将酸处理后的再生骨料浸泡于水泥浆液中，液面高于再生骨料5cm，搅拌5min，再静置2min，随后依次沥出、风干至水泥浆液凝固、浸泡于清水中去除未结合牢固的砂浆、风干去除水分，按重量份计，水泥浆液包括100份普通硅酸盐水泥、80份水、20份粉煤灰。
S3乳液处理：将砂浆处理后的再生骨料浸泡于聚合物乳液中，液面高于再生骨料5cm，浸泡3h，每间隔30min搅拌2min，随后依次沥出、风干。
聚合物乳液的制备过程如下：
一，按重量份计，将50份聚丙二醇和3份2，2-二羟甲基丙酸混合，加热至130℃直至2，2-二羟甲基丙酸溶解，再冷却至55℃，与50份TDI混合，通氮气保护下加热至70℃，反应3h得到预聚体；
二，将3份三乙胺、16份氨基硅油、200份水混合并冷却至5℃，再加入上述预聚体，高速剪切乳化20min，得到聚氨酯乳液；
三，上述聚氨酯乳液与0.6份消泡剂、2份KH570混合并搅拌均匀，得到聚合物乳液，消泡剂型号为DT-650，购买自佛山市南海大田化学有限公司。
一种高性能混凝土的制备方法，包括如下过程：按上述高性能混凝土配方所需重量份，持续搅拌依次混合再生骨料、聚丙烯纤维、中砂、碎石、粉煤灰、矿粉、水泥、膨胀剂、水和减水剂的混合液。
实施例二：
一种高性能混凝土，包括如下重量份的组分：
水泥 390份，品种为P.O42.5；
粗骨料 1020份，粗骨料包括50％再生骨料和50％碎石，碎石产自丽水青田且为5-31.5mm连续级配，再生骨料原生混凝土的粗骨料为碎石，再生骨料为5-31.5mm连续级配；
细骨料 600份，细骨料为中砂，产自了丽水青田；
水 180份；
掺合料 230份，掺合料由质量比为4∶3的矿粉和粉煤灰复配而成；
外加剂 14份，外加剂由质量比为4∶1的膨胀剂和减水剂复配而成，膨胀剂型号为TD-AEA，减水剂为TD-5-3，均购买自上海通泰混凝土外加剂有限公司；
聚丙烯纤维 3份。
再生骨料经过改性处理，其改性处理过程如下：
S1酸处理：将再生骨料浸泡于质量分数2％的盐酸溶液中，液面高于再生骨料5cm，浸泡时间为80min，每间隔15min搅拌2min，浸泡完成后依次过滤、水洗、风干；
S2砂浆处理：将酸处理后的再生骨料浸泡于水泥浆液中，液面高于再生骨料5cm，搅拌7min，再静置4min，随后依次沥出、风干至水泥浆液凝固、浸泡于清水中去除未结合牢固的砂浆、风干去除水分，按重量份计，水泥浆液包括120份普通硅酸盐水泥、90份水、25份粉煤灰。
S3乳液处理：将砂浆处理后的再生骨料浸泡于聚合物乳液中，液面高于再生骨料5cm，浸泡5h，每间隔30min搅拌4min，随后依次沥出、风干。
聚合物乳液的制备过程如下：
一，按重量份计，将60份聚丙二醇和4份2，2-二羟甲基丙酸混合，加热至140℃直至2，2-二羟甲基丙酸溶解，再冷却至60℃，与60份TDI混合，通氮气保护下加热至75℃，反应4h得到预聚体；
二，将4份三乙胺、20份氨基硅油、250份水混合并冷却至7℃，再加入上述预聚体，高速剪切乳化30min，得到聚氨酯乳液；
三，上述聚氨酯乳液与1份消泡剂、4份KH570混合并搅拌均匀，得到聚合物乳液，消泡剂型号为DT-650，购买自佛山市南海大田化学有限公司。
一种高性能混凝土的制备方法，包括如下过程：按上述高性能混凝土配方所需重量份，持续搅拌依次混合再生骨料、聚丙烯纤维、中砂、碎石、粉煤灰、矿粉、水泥、膨胀剂、水和减水剂的混合液。
实施例三：
一种高性能混凝土，包括如下重量份的组分：
水泥 370份，品种为P.O42.5；
粗骨料 960份，粗骨料包括50％再生骨料和50％碎石，碎石产自丽水青田且为5-31.5mm连续级配，再生骨料原生混凝土的粗骨料为碎石，再生骨料为5-31.5mm连续级配；
细骨料 570份，细骨料为中砂，产自了丽水青田；
水 170份；
掺合料 210份，掺合料由质量比为4∶3的矿粉和粉煤灰复配而成；
外加剂 12份，外加剂由质量比为4∶1的膨胀剂和减水剂复配而成，膨胀剂型号为TD-AEA，减水剂为TD-5-3，均购买自上海通泰混凝土外加剂有限公司；
聚丙烯纤维 2.5份。
再生骨料经过改性处理，其改性处理过程如下：
S1酸处理：将再生骨料浸泡于质量分数2％的盐酸溶液中，液面高于再生骨料5cm，浸泡时间为70min，每间隔12min搅拌1.5min，浸泡完成后依次过滤、水洗、风干；
S2砂浆处理：将酸处理后的再生骨料浸泡于水泥浆液中，液面高于再生骨料5cm，搅拌6min，再静置3min，随后依次沥出、风干至水泥浆液凝固、浸泡于清水中去除未结合牢固的砂浆、风干去除水分，按重量份计，水泥浆液包括110份普通硅酸盐水泥、85份水、22份粉煤灰。
S3乳液处理：将砂浆处理后的再生骨料浸泡于聚合物乳液中，液面高于再生骨料5cm，浸泡4h，每间隔30min搅拌3min，随后依次沥出、风干。
聚合物乳液的制备过程如下：
一，按重量份计，将55份聚丙二醇和3.5份2，2-二羟甲基丙酸混合，加热至135℃直至2，2-二羟甲基丙酸溶解，再冷却至58℃，与55份TDI混合，通氮气保护下加热至72℃，反应3.5h得到预聚体；
二，将3.5份三乙胺、18份氨基硅油、220份水混合并冷却至6℃，再加入上述预聚体，高速剪切乳化25min，得到聚氨酯乳液；
三，上述聚氨酯乳液与0.8份消泡剂、3份KH570混合并搅拌均匀，得到聚合物乳液，消泡剂型号为DT-650，购买自佛山市南海大田化学有限公司。
一种高性能混凝土的制备方法，包括如下过程：按上述高性能混凝土配方所需重量份，持续搅拌依次混合再生骨料、聚丙烯纤维、中砂、碎石、粉煤灰、矿粉、水泥、膨胀剂、水和减水剂的混合液。
实施例四：
与实施例三的区别在于：粗骨料包括60％再生骨料和40％碎石。
实施例五：
与实施例三的区别在于：粗骨料包括70％再生骨料和30％碎石。
对比例一：
与实施例三的区别在于：再生骨料未经过改性处理。
对比例二：
与实施例三的区别在于：粗骨料包括100％的碎石。
性能测试：
按照JGJ 52-2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》中记载的方法，对未改性前的再生骨料的性能进行测试，所得结果如下：表观密度为2.56g/cm3，含水率为1.89％，吸水率为4.69％，压碎指标为15.5％。
按照GB/T 50081-2016《普通混凝土力学性能试验方法标准》中记载的方法，对各实施例以及对比例的混凝土的抗压强度、抗折强度进行测试，所得结果见表1。
按照GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中记载的方法，对各实施例以及对比例的混凝土的抗渗性能进行测试，得到未出现渗水时的最大水压力，所得结果见表1。
表1各实施例以及对比例的混凝土性能测试结果表
Figure BDA0002053316060000091
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 (8)

1.一种高性能混凝土，其特征在于，包括如下重量份的组分：
水泥 350-390份
粗骨料 900-1020份
细骨料 540-600份
水 160-180份
掺合料 190-230份
外加剂10-14份；
所述粗骨料包括50-70%再生骨料和30-50%碎石，所述再生骨料经过改性处理，其改性处理过程如下：
S1酸处理：将再生骨料浸泡于酸溶液中，浸泡时间为60-80min，每间隔10-15min搅拌1-2min，浸泡完成后依次过滤、水洗、风干；
S2砂浆处理：将酸处理后的再生骨料浸泡于水泥浆液中，搅拌5-7min，再静置2-4min，随后依次沥出、风干、水洗、风干；
S3乳液处理：将砂浆处理后的再生骨料浸泡于聚合物乳液中，浸泡3-5h，每间隔30min搅拌2-4min，随后依次沥出、风干；
所述聚合物乳液的制备过程如下：
一，按重量份计，将50-60份聚丙二醇和3-4份2,2-二羟甲基丙酸混合，加热至130-140℃直至2,2-二羟甲基丙酸溶解，再冷却至55-60℃，与50-60份TDI混合，通氮气保护下加热至70-75℃，反应3-4h得到预聚体；
二，将3-4份三乙胺、16-20份氨基硅油、200-250份水混合并冷却至5-7℃，再加入上述预聚体，高速剪切乳化20-30min，得到聚氨酯乳液；
三，上述聚氨酯乳液与0.6-1份消泡剂、2-4份KH570混合并搅拌均匀，得到聚合物乳液。
2.根据权利要求1所述的一种高性能混凝土，其特征在于：所述酸溶液为质量分数2%的盐酸溶液。
3.根据权利要求1所述的一种高性能混凝土，其特征在于：按重量份计，所述水泥浆液包括100-120份水泥、80-90份水、20-25份粉煤灰。
4.根据权利要求1所述的一种高性能混凝土，其特征在于：所述细骨料为中砂。
5.根据权利要求1所述的一种高性能混凝土，其特征在于：所述掺合料由质量比为4:3的矿粉和粉煤灰复配而成。
6.根据权利要求1所述的一种高性能混凝土，其特征在于：所述外加剂包括膨胀剂、减水剂。
7.根据权利要求1所述的一种高性能混凝土，其特征在于：还包括2-3份聚丙烯纤维。
8.一种权利要求1所述的高性能混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下过程：按配方所需重量份，依次混合再生骨料、细骨料、碎石、掺合料、水泥、外加剂和水，得到高性能混凝土。
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