CN110540386A - 一种抗裂再生混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种抗裂再生混凝土及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明的目的一公开了一种抗裂再生混凝土，属于混凝土技术领域，其技术方案要点是按重量份数计，原料包括水泥320‑380份、矿粉90‑120份、粉煤灰70‑110份、再生粗骨料756‑1116份、再生细骨料260‑330份、河砂180‑260份、纤维160‑380份、外加剂6.8‑12.6份、水150‑180份，达到提高再生混凝土的抗裂性能的效果；本发明的目的二公开了一种抗裂再生混凝土的制备方法，包括如下步骤：S1：按配比量称取再生粗骨料和再生细骨料；S2：配制聚乙烯醇强化液；S3：将聚乙烯醇溶液与再生粗骨料和再生细骨料混合，搅拌，再将多余的聚乙烯醇水溶液从再生粗骨料、再生细骨料中分离；S4：配置水泥浆溶液，加入S2中，并搅拌均匀，S5：将剩余的原料加入S2中，进行混合，得再生混凝土。

Description

一种抗裂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，特别涉及一种抗裂再生混凝土及其制备方法。
背景技术
再生混凝土技术是将废弃混凝土、碎砖、瓦、玻璃等进行破碎，再清洗分级后，按一定的比例混合形成再生粗骨料，部分或全部代替天然骨料制备混凝土的技术。该技术可以解决废弃混凝土的占地和处理的问题，减少污染同时也节约能源。
与天然骨料相比，废弃的混凝土通过简单破碎后使得再生骨料棱角多，表面粗糙，同时再生骨料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造成大量微裂纹，导致再生骨料的孔隙率相比于天然骨料明显提高，因此，将再生骨料掺入混凝土中后，原骨料与砂浆、旧砂浆与新砂浆之间的界面结合较为薄弱，导致混凝土容易出现开裂现象。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的一是提供一种抗裂再生混凝土，达到提高再生混凝土的抗裂性能的效果。
本发明的目的一是通过以下技术方案得以实现的：
一种抗裂再生混凝土，按重量份数计，原料包括水泥320-380份、矿粉90-120份、粉煤灰70-110份、再生粗骨料756-1116份、再生细骨料260-330份、河砂180-260份、纤维160-380份、外加剂6.8-12.6份、水150-180份。
通过采用上述技术方案，由于再生粗骨料含有一定的孔隙率和微裂缝，而矿粉和粉煤灰的加入，细小的矿粉和粉煤灰能够填充到再生粗骨料的孔隙中，能够取代孔隙中的部分间隙水，减少吸水率，减低水化热，从而减少混凝土结构早期温度裂缝，提高混凝土的密实度，提高混凝土抗裂性能，还起到废物利用的效果。
由于再生细骨料含有硬化后的水泥浆颗粒、砂粒等，界面粘结力较小，从而使得新旧混凝土的粘结力也较小，同时吸水率会比较大，因此当再生细骨料过多时，会使得混凝土的流动性、和易性变差，混凝土的强度低，容易出现开裂现象。因此再生细骨料、河砂和外加剂的配合使用，不仅能够降低再生细骨料的吸水率，同时有效改善混凝土的和易性，降低成本，同时再生细骨料被矿粉、粉煤灰包裹后，能够提高再生细骨料与河砂之间的粘结强度，防止混凝土内部裂缝的扩散，提高混凝土的抗裂性能。
纤维的加入对混凝土内部的裂缝起到一定的阻碍作用，能够阻碍混凝土内部裂缝的继续延伸，从而进一步提高混凝土的抗裂性能。
本发明进一步设置为，所述再生细骨料：河砂为1.2-1.5：0.9-1.2。
通过采用上述技术方案，再生细骨料和河砂的比值在1.2-1.5：0.9-1.2时，能有效减少用水量，同时河砂和再生细骨料的配合使用，提高新旧混凝土间的粘结强度，能有效抑制混凝土面出现开裂现象。
本发明进一步设置为，所述外加剂包括减水剂和三萜皂甙，其中按重量份数计，减水剂：三萜皂甙为2.8-3.2:0.4-0.8。
通过采用上述技术方案，减水剂具有减少单位用水量，改善再生混凝土拌合物流动性能，同时减水剂的工作原理有吸附、分散、润滑和润湿作用，改善再生混凝土的工作性能。
三萜皂甙作为引气剂，能够降低溶液的表面张力，产生密闭、独立的气泡，且发泡倍数高、气泡数量多、气泡间距小、稳泡时间长，三萜皂甙引入的微小气泡可以作为体积膨胀的缓冲空间，降低和延缓其他物理膨胀和化学反应膨胀引起的混凝土破坏，从而提高混凝土的抗裂性能，三萜皂甙与减水剂配合使用，能明显改善混凝土的工作性能，提高混凝土的耐久性能。
本发明进一步设置为，所述减水剂包括聚羧酸减水剂、萘系减水剂或木质磺酸减水剂的一种或几种的混合物。
本发明进一步设置为，所述纤维包括聚丙烯纤维、钢纤维和玄武岩纤维，按重量份数计，聚丙烯纤维：钢纤维：玄武岩纤维为1.2-1.4:1：0.8-1.2。
通过采用上述技术方案，聚丙烯纤维在水泥砂浆内部的分布可以帮助砂浆控制水分，并通过与包裹的水泥浆传递材料自身所带的高抗拉性能，分担和减轻砂浆内部水化作用产生的应力，从而能够很大程度上增强砂浆的韧性，减少砂浆在使用过程中产生的裂缝，同时当砂浆凝固后，聚丙烯纤维在砂浆内部与水泥浆体形成致密且乱向分布的高抗拉强度的增强系统，这个增强系统能够降低砂浆内部的骨料离析率，使砂浆内部骨料与水泥浆体分布的更加均匀，所以能够尽可能的保持砂浆的整体强度，提高砂浆的抗冲击能力。
钢纤维的加入，与水泥浆以摩擦剪力传递，提高钢纤维与水泥浆的粘结力，防止混凝土出现离析现象，从而提高水泥浆的韧性。
玄武岩纤维的加入，能够有效提高混凝土的高温稳定性、低温抗裂性和抗疲劳性。
本发明进一步设置为，所述再生粗骨料的颗粒为4.75mm-31.5mm。
本发明进一步设置为，再生细骨料的颗粒为0.15mm-4.25mm。
本发明的目的二：提供一种抗裂再生混凝土的制备方法，包括如下步骤：
S1：按配比量称取再生粗骨料和再生细骨料；
S2：配制强化液：配制浓度为9％的聚乙烯醇水溶液1350-1650份，并将聚乙烯醇水溶液加热至65℃-85℃，并对其搅拌，使得聚乙烯醇水溶液全部溶解后停止加热；
S3：将聚乙烯醇溶液倒入S1中，使得再生粗骨料和再生细骨料浸没在聚乙烯醇溶液中，搅拌20-40min，静置50-70min，再将多余的聚乙烯醇水溶液从再生粗骨料、再生细骨料中分离；
S4：配置水泥浆溶液，按重量比称取0.25倍的水泥、0.15倍的粉煤灰和0.45倍的水混合均匀加入S2中，并搅拌均匀，静置40-60min；
S5：将剩余的原料加入S2中，进行混合，得再生混凝土。
通过采用上述技术方案，由于聚乙烯醇水溶液具有较强的粘结性，用聚乙烯醇水溶液对再生粗骨料和再生细骨料浸泡后，使得再生粗骨料和再生细骨料表面也粘附有聚乙烯醇，从而将再生粗骨料表面的部分孔隙进行填堵，降低再生粗骨料的吸水率，从而改善混凝土的和易性；然后用水泥浆溶液与再生粗骨料、再生细骨料与水泥浆溶液混合，使得再生粗骨料和再生细骨料表面包裹有水泥浆溶液，同时细小的粉煤灰能够再次进入再生粗骨料的孔隙中，不仅能够封堵再生粗骨料中的孔隙，同时有效防止混凝土出现分层现象，增大再生粗骨料、再生细骨料与水泥、粉煤灰、矿粉和纤维之间的粘结强度，从而有效防止混凝土表面出现裂缝现象，提高混凝土的抗裂性能。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、再生细骨料与河砂、纤维、外加剂的配合使用，不仅能够节约成本，减少再生细骨料、再生粗骨料对环境的污染，同时纤维的加入能够阻碍砂浆中裂缝的延伸，减少混凝土面裂缝的产生；同时外加剂的加入，能够有效改善混凝土的工作性能；
2、外加剂中引气剂的加入，能够在混凝土内部引入一定量的空气，从而使得混凝土内部呈现一定的缓冲空间，对混凝土骨料起到一定的支撑作用，防止混凝土内部骨料在沉降的过程中出现裂缝；；
3、通过聚乙烯醇水溶液处理再生粗骨料和再生细骨料后，不仅能够封堵再生粗骨料、再生细骨料中的部分孔隙，减少用水量，从而有效减少混凝土内部水化热而引起的温度变化，减少混凝土面出现裂缝，同时增加再生粗骨料和再生细骨料与水泥、粉煤灰、矿粉的粘结强度。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
一种抗裂再生混凝土，按重量份数计，原料包括水泥320份、矿粉120份、粉煤灰70份、再生粗骨料1116份、再生细骨料260份、河砂260份、纤维160份、外加剂12.6份、水180份；
其中，纤维中聚丙烯纤维：钢纤维：玄武岩纤维为1.2:1:0.8；
再生粗骨料的颗粒为4.75mm-31.5mm；
再生细骨料的颗粒为0.15mm-4.25mm；
外加剂中聚羧酸减水剂：三萜皂甙为2.8:0.8；
抗裂再生混凝土的制备方法，包括如下步骤：
S1：按配比量称取再生粗骨料和再生细骨料；
S2：配制强化液：配制浓度为9％的聚乙烯醇水溶液1350份，并将聚乙烯醇水溶液加热至65℃，并对其搅拌，使得聚乙烯醇水溶液全部溶解后停止加热；
S3：将聚乙烯醇溶液倒入S1中，使得再生粗骨料和再生细骨料浸没在聚乙烯醇溶液中，搅拌20min，静置50min，再将多余的聚乙烯醇水溶液从再生粗骨料、再生细骨料中分离；
S4：配置水泥浆溶液，按重量份数称取水泥80份、粉煤灰10.5份和水81份混合均匀加入S3中，并搅拌均匀，静置40min；
S5：将剩余的原料加入S2中，进行混合，得再生混凝土。
实施例2
一种抗裂再生混凝土，按重量份数计，原料包括水泥350份、矿粉100份、粉煤灰90份、再生粗骨料950份、再生细骨料290份、河砂220份、纤维270份、外加剂9.7份、水170份；其中，纤维中聚丙烯纤维：钢纤维：玄武岩纤维为1.3:1:1；
再生粗骨料的颗粒为4.75mm-31.5mm；
再生细骨料的颗粒为0.15mm-4.25mm；
外加剂中聚羧酸减水剂：三萜皂甙为3:0.6；
抗裂再生混凝土的制备方法，包括如下步骤：
S1：按配比量称取再生粗骨料和再生细骨料；
S2：配制强化液：配制浓度为9％的聚乙烯醇水溶液1500份，并将聚乙烯醇水溶液加热至75℃，并对其搅拌，使得聚乙烯醇水溶液全部溶解后停止加热；
S3：将聚乙烯醇溶液倒入S1中，使得再生粗骨料和再生细骨料浸没在聚乙烯醇溶液中，搅拌30min，静置60min，再将多余的聚乙烯醇水溶液从再生粗骨料、再生细骨料中分离；
S4：配置水泥浆溶液，按重量份数称取水泥87.5份、粉煤灰13.5份和水76.5份混合均匀加入S3中，并搅拌均匀，静置50min；
S5：将剩余的原料加入S2中，进行混合，得再生混凝土。
实施例3
一种抗裂再生混凝土，按重量份数计，原料包括水泥380份、矿粉90份、粉煤灰110份、再生粗骨料756份、再生细骨料330份、河砂180份、纤维380份、外加剂6.8份、水150份；其中，纤维中聚丙烯纤维：钢纤维：玄武岩纤维为1.4:1:1.2；
再生粗骨料的颗粒为4.75mm-31.5mm；
再生细骨料的颗粒为0.15mm-4.25mm；
外加剂中聚羧酸减水剂：三萜皂甙为3.2:0.8；
抗裂再生混凝土的制备方法，包括如下步骤：
S1：按配比量称取再生粗骨料和再生细骨料；
S2：配制强化液：配制浓度为9％的聚乙烯醇水溶液1650份，并将聚乙烯醇水溶液加热至85℃，并对其搅拌，使得聚乙烯醇水溶液全部溶解后停止加热；
S3：将聚乙烯醇溶液倒入S1中，使得再生粗骨料和再生细骨料浸没在聚乙烯醇溶液中，搅拌40min，静置70min，再将多余的聚乙烯醇水溶液从再生粗骨料、再生细骨料中分离；
S4：配置水泥浆溶液，按重量份数称取水泥95份、粉煤灰16.5份和水67.5份混合均匀加入S3中，并搅拌均匀，静置60min；
S5：将剩余的原料加入S2中，进行混合，得再生混凝土。
实施例4
一种抗裂再生混凝土，与实施例2的不同之处在于，再生细骨料306份、河砂230份，即再生细骨料：河砂为1.2：:0.9。
实施例5
一种抗裂再生混凝土，与实施例2的不同之处在于，再生细骨料312份、河砂240份，即再生细骨料：河砂为1.3：:1。
实施例6
一种抗裂再生混凝土，与实施例2的不同之处在于，再生细骨料300份、河砂240份，即再生细骨料：河砂为1.5：:1.2。
实施例7
一种抗裂再生混凝土，与实施例2的不同之处在于，减水剂采用萘系减水剂。
实施例8
一种抗裂再生混凝土，与实施例2的不同之处在于，减水剂采用木质磺酸减水剂。
实施例9
一种抗裂再生混凝土，与实施例2的不同之处在于，用玻璃纤维代替玄武岩纤维。
实施例10
一种抗裂再生混凝土，与实施例2的不同之处在于，用等量的玻璃纤维代替玄武岩纤维和聚丙烯纤维。
对比例1
与实施例2的不同之处在于，再生粗骨料和再生细骨料不经过聚乙烯醇水溶液浸泡。
对比例2
与实施例2的不同之处在于，用等量的碎石代替再生粗骨料，用等量的河砂代替再生细骨料。
性能检测
对实施例1-10和对比例1-2制备的再生混凝土进行性能检测。
按《普通混凝土力学性能试验方法标准》中的有关规定，测定混凝土的抗裂性能。
制备混凝土试件块，试件块尺寸为600mm×600mm×63mm。试件浇筑后用塑料薄膜覆盖，保持环境温度为(20±2)℃，相对湿度(60±5)％，养护24h后拆模，将拆模后的试件块立即放入温度为(30±2)℃、相对湿度为(50±5)％的环境中，用应变仪观察环立面是否有裂缝产生，并记录裂缝产生的试件，检测结果如表1所示。
参照《普通混凝土力学性能试验方法标准GB/T50081-2002》和《普通混凝土长期性能和耐久性性能试验方法标准GB/T50082-2009》对实施例1-10和对比例1-2提供的混凝土硬化后抗冲击强度和劈裂强度进行检测，检测结果见表2所示。
表1混凝土抗裂检测结果
从表1可知：
实施例1-10中的裂缝出现的时间比对比例1中裂缝出现的时间晚，最大裂缝宽度小于对比例1中的裂缝宽度，说明实施例1-10中的各项配比以及制备方法能有效提高混凝土的抗裂性能；
实施例4-6与实施例2相比，实施例4-6中混凝土出现裂缝的时间晚于实施例2中混凝土出现裂缝的时间，且实施例4-6中的各项性能均优于实施例2中的各项性能，说明再生细骨料与河砂的比值在1.2-1.5：0.9-1.2范围时，能够进一步提高混凝土的抗裂性能，说明再生细骨料和河砂配合使用，能够有效提高新旧混凝土间的粘结强度，从而抑制混凝土面出现开裂现象；
实施例7-8与实施例2相比，实施例7-8中的各项性能与实施例2中的各项性能差别不明显，说明用萘系减水剂或木质磺酸减水剂对混凝土开裂性能基本没影响；
实施例9-10与实施例2相比，当用玻璃纤维代替玄武岩纤维、同时代替聚丙烯纤维和玄武岩纤维后，混凝土的各项性能均比实施例2中的各项性能差，说明聚丙烯纤维、钢纤维和玄武岩纤维的配合使用，能有效提高混凝土的抗裂性能；
实施例2与对比例2相比，当用碎石、河砂代替再生粗骨料、再生细骨料后，对比例2中的各项性能与实施例2中的各项性能差别不大，进一步说明，本申请中的配方和制备方法能有效提高混凝土的抗裂性能。
表2混凝土抗压检测结果
由表2可知：
实施例1-10中的抗冲击强度和劈裂强度均优于对比例1中的抗冲击强度和劈裂强度，说明实施例1-10中的原料配比能够降低混凝土凝固过程中的水化作用，缩小混凝土凝固过程中温差，有利于减少混凝土凝固时的开裂现象；
实施例4-6与实施例2相比，实施例4-6中的抗冲击强度和劈裂强度均优于实施例2中的抗冲击强度和劈裂强度，说明再生细骨料与河砂的比值在1.2-1.5：0.9-1.2范围时，能够进一步提高混凝土的抗裂性能；
实施例2与对比例2相比，当混凝土中无再生粗骨料和再生细骨料时，混凝土的抗裂性能与实施例2中的抗裂性能差异很小，且实施例2的抗冲击强度优于对比例2的抗冲击强度，由此可以说明，本申请中的再生粗骨料、再生细骨料与水泥浆体、纤维的配合，使得水泥浆体有效封填再生粗骨料中的孔隙，减少吸水率，提高新旧混凝土间的粘结强度。
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)

1.一种抗裂再生混凝土，其特征在于：按重量份数计，原料包括水泥320-380份、矿粉90-120份、粉煤灰70-110份、再生粗骨料756-1116份、再生细骨料260-330份、河砂180-260份、纤维160-380份、外加剂6.8-12.6份、水150-180份。
2.根据权利要求1所述的一种抗裂再生混凝土，其特征在于：所述再生细骨料：河砂为1.2-1.5：0.9-1.2。
3.根据权利要求1所述的一种抗裂再生混凝土，其特征在于：所述外加剂包括减水剂和三萜皂甙，其中按重量份数计，减水剂：三萜皂甙为2.8-3.2:0.4-0.8。
4.根据权利要求3所述的一种抗裂再生混凝土，其特征在于：所述减水剂包括聚羧酸减水剂、萘系减水剂或木质磺酸减水剂的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种抗裂再生混凝土，其特征在于：所述纤维包括聚丙烯纤维、钢纤维和玄武岩纤维，按重量份数计，聚丙烯纤维：钢纤维：玄武岩纤维为1.2-1.4:1：0.8-1.2。
6.根据权利要求1所述的一种抗裂再生混凝土，其特征在于：所述再生粗骨料的颗粒为4.75mm-31.5mm。
7.根据权利要求1所述的一种抗裂再生混凝土，其特征在于：再生细骨料的颗粒为0.15mm-4.25mm。
8.一种如权利要求1所述的抗裂再生混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：按配比量称取再生粗骨料和再生细骨料；
S2：配制强化液：配制浓度为9%的聚乙烯醇水溶液1350-1650份，并将聚乙烯醇水溶液加热至65℃-85℃，并对其搅拌，使得聚乙烯醇水溶液全部溶解后停止加热；
S3：将聚乙烯醇溶液倒入S1中，使得再生粗骨料和再生细骨料浸没在聚乙烯醇溶液中，搅拌20-40min，静置50-70min，再将多余的聚乙烯醇水溶液从再生粗骨料、再生细骨料中分离；
S4：配置水泥浆溶液，按重量称取0.25倍的水泥、0.15倍的粉煤灰和0.45倍的水混合均匀加入S2中，并搅拌均匀，静置40-60min；
S5：将剩余的原料加入S2中，进行混合，得再生混凝土。
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