CN110818330A - 一种再生骨料混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种再生骨料混凝土及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种再生骨料混凝土及其制备方法，一种再生骨料混凝土，包括如下重量份的组分：水泥250‑270份、矿粉90‑100份、粉煤灰60‑80份、天然细骨料500‑550份、再生细骨料200‑250份、天然粗骨料400‑430份、再生粗骨料720‑760份、外加剂3‑5份、分散浆液40‑50份以及水140‑150份；再生粗骨料由破碎后的废旧混凝土经过酸化、强化处理后得到。本发明通过将废旧混凝土经过酸化处理，可以使氢离子与废旧混凝土表面包裹的水泥砂浆中的氢氧化钙反应，从而可以改善再生粗骨料表面的粗糙度，以提高拌合料的和易性，同时经过强化处理后，可以改善再生粗骨料密度，提高再生骨料混凝土的强度。

Description

一种再生骨料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，它涉及一种再生骨料混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土指以水泥为主要胶凝材料，与水、砂、石子、化学外加剂和矿物掺合料，按适当比例配合，经过均匀搅拌、密实成型及养护硬化而成的人造石材，混凝土已成为目前建设应用最大量、最广泛的建筑材料；根据GB/T14902-2012，可以对预拌混凝土分为如下几类：普通混凝土、高强混凝土、自密实混凝土、纤维混凝土、纤维混凝土、轻骨料混凝土、重混凝土以及再生骨料混凝土。
再生骨料混凝土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、水等配而成的新混凝土。由于废弃混凝土在经过破碎时，会受到较大的外力，导致再生骨料的内部会出现大量的微细裂纹，使得再生骨料的强度低于天然骨料的强度；并且再生骨料的表面包裹着砂浆，虽然可以提高其与水泥的粘结力，但是会降低新拌混凝土的流动性，因此传统的再生骨料混凝土在制备和使用时仍有很多的缺陷。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种再生骨料混凝土，其通过将废旧混凝土经过酸化处理，可以使氢离子与废旧混凝土表面包裹的水泥砂浆中的氢氧化钙反应，从而可以改善再生粗骨料表面的粗糙度，以提高拌合料的和易性，同时经过强化处理后，可以改善再生粗骨料密度，提高再生骨料混凝土的强度。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种再生骨料混凝土，以重量份数计，包括如下组分：水泥250-270份、矿粉90-100份、粉煤灰60-80份、天然细骨料500-550份、再生细骨料200-250份、天然粗骨料400-430份、再生粗骨料720-760份、外加剂3-5份、分散浆液40-50份以及水140-150份；所述再生粗骨料由破碎后的废旧混凝土经过酸化、强化处理后而得。
通过采用上述技术方案，通过将废旧混凝土经过酸化处理，可以使氢离子与废旧混凝土表面包裹的水泥砂浆中的氢氧化钙反应，从而可以改善再生粗骨料表面的粗糙度，以提高拌合料的和易性，同时经过强化处理后，可以改善再生粗骨料密度，提高再生骨料混凝土的强度。
进一步地，所述再生粗骨料采用如下方法制备：①预处理：对废旧混凝土进行锤击，除去其中的钢筋；
②破碎处理：将锤击后的废旧混凝土进行破碎处理，得到粒径为5-20mm的一级骨料颗粒；
③酸化处理：将一级骨料颗粒置于水中浸泡6-8h后，将其取出置于酸性液中浸泡4-6h，然后将一级骨料取出，用水冲洗至pH为6-7后，将其在温度为20-40℃的环境下，静置6-10h，得到酸化骨料颗粒；
④强化处理：将酸化骨料颗粒置于强化液中，浸泡8-10h，然后将其取出，在100-200℃的温度下，干燥40-60min，室温静置1-2天，即可得到再生粗骨料。
通过采用上述技术方案，废旧混凝土经过破碎处理后得到一级骨料颗粒，此时一级骨料颗粒表面包裹有水泥砂浆，会增加其表面粗糙度，降低新拌混凝土的和易性，因此将其经过酸化处理，可以其一级骨料颗粒表面的氢氧化钙等碱性物质与盐酸反应，从而改善一级骨料的表面粗糙度，然后将其经过强化处理，强化液可以填充至一级骨料颗粒的缝隙中，从而提高其强度，以提高混凝土的抗压强度。
进一步地，所述强化液由如下重量份的原料混合而成：水100份、超细微硅粉20-30份、可再分散性乳胶粉10-15份、硬脂酸钠6-10份以及烯丙基磺酸钠1-2份。
通过采用上述技术方案，超细微硅粉在烯丙基磺酸钠、可再分散性乳胶粉以及硬脂酸钠的作用下可以均匀分散于强化液中，当将酸化骨料浸泡于强化液中时，超细硅微粉可以填充至骨料的微细裂缝中，同时可再分散性乳胶粉的粘附性以及成膜性既能提高超细硅微粉对一级骨料颗粒的附着力，又能适当提高一级骨料颗粒与水泥的粘结力，有利于提高混凝土的致密性，以提高其抗压强度。
进一步地，所述再生细骨料采用如下方法制备：将锤击后的废旧混凝土进行破碎处理，得到粒径为小于5mm的二级骨料颗粒；向二级骨料颗粒中加入其重量的30-50％的分散液，将其进行研磨，得到粒径为0.1-0.5mm的再生细骨料颗粒以及包含粒径小于0.1mm粉料的分散浆液；然后将再生细骨颗粒取出，在200-300℃的温度下，加热2-3h，冷却后得到再生细骨料。
通过采用上述技术方案，将二级骨料颗粒与分散液进行研磨，在研磨的过程中，可以去除二级骨料颗粒表面的水泥砂浆，使二级颗粒骨料颗粒的粒形更加规则，有利于提高新拌混凝土的和易性。
进一步地，所述分散液由如下重量份的原料混合而成：水100份、可再分散性乳胶粉10-15份、陶瓷微粉10-15份以及聚萘甲醛磺酸钠盐1-3份。
通过采用上述技术方案，在研磨的过程中，研磨下的粉料在可再分散性乳胶粉、陶瓷微粉以及聚萘甲醛磺酸钠盐的配合下分散于分散液中，形成分散浆液，一方面可以便于收集研磨后的粉料，另一方面形成的分散浆液可以用于新拌混凝土中，以提高新拌混凝土的和易性以及混凝土的致密性。
进一步地，所述矿粉为S95级矿渣粉；所述粉煤灰为F类Ⅱ级粉煤灰。
通过采用上述技术方案，矿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，提高混凝土的强度；粉煤灰与矿粉的作用类似，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，改善混凝土的和易性。
进一步地，所述细骨料为Ⅱ区中砂，细度模数为2.7，含泥量<2.0％。
通过采用上述技术方案，Ⅱ区中砂的级配较好，颗粒比较圆润、光滑、粒形良好，其与混凝土拌合物的和易性较好，其能填充到水泥与粗骨料之间的缝隙中，减少混凝土的空隙，提高混凝土的抗渗性能。
进一步地，所述天然粗骨料为5-25mm连续级配的天然碎石，含泥量<1％。
通过采用上述技术方案，连续级配的天然碎石可以堆积形成密实填充的搭接骨架，减少混凝土的孔隙率，提高混凝土的强度。
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骨料混凝土的制备方法。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种再生骨料混凝土的制备方法，包括如下步骤：取水泥250-270份、矿粉90-100份、粉煤灰60-80份、天然细骨料500-550份、再生细骨料200-250份、天然粗骨料400-430份、再生粗骨料720-760份、外加剂3-5份、分散浆液40-50份以及水140-150份，搅拌均匀，得到再生骨料混凝土。
综上所述，本发明相比于现有技术具有以下有益效果：
1.通过将废旧混凝土经过酸化处理，可以使氢离子与废旧混凝土表面包裹的水泥砂浆中的氢氧化钙反应，从而可以改善再生粗骨料表面的粗糙度，以提高拌合料的和易性，同时经过强化处理后，可以改善再生粗骨料密度，提高再生骨料混凝土的强度；
2.废旧混凝土经过破碎处理后得到一级骨料颗粒，此时一级骨料颗粒表面包裹有水泥砂浆，会增加其表面粗糙度，降低新拌混凝土的和易性，因此将其经过酸化处理，可以其一级骨料颗粒表面的氢氧化钙等碱性物质与盐酸反应，从而改善一级骨料的表面粗糙度，然后将其经过强化处理，强化液可以填充至一级骨料颗粒的缝隙中，从而提高其强度，以提高混凝土的抗压强度；超细微硅粉在烯丙基磺酸钠、可再分散性乳胶粉以及硬脂酸钠的作用下可以均匀分散于强化液中，当将酸化骨料浸泡于强化液中时，超细硅微粉可以填充至骨料的微细裂缝中，同时可再分散性乳胶粉的粘附性以及成膜性既能提高超细硅微粉对一级骨料颗粒的附着力，又能适当提高一级骨料颗粒与水泥的粘结力，有利于提高混凝土的致密性，以提高其抗压强度；
3.将二级骨料颗粒与分散液进行研磨，在研磨的过程中，可以去除二级骨料颗粒表面的水泥砂浆，使二级颗粒骨料颗粒的粒形更加规则，有利于提高新拌混凝土的和易性；并且在研磨的过程中，研磨下的粉料在可再分散性乳胶粉、陶瓷微粉以及聚萘甲醛磺酸钠盐的配合下分散于分散液中，形成分散浆液，一方面可以便于收集研磨后的粉料，另一方面形成的分散浆液可以用于新拌混凝土中，以提高新拌混凝土的和易性以及混凝土的致密性。
具体实施方式
以下对本发明作进一步详细说明。
一、再生骨料的制备例以下制备例中的可在分散性乳胶粉选自河北神鹏化工有限公司提供的型号为为SP-1020的可再分散性乳胶粉；聚萘甲醛磺酸钠盐选自上海德茂化工有限公司提高的分散剂MF。
制备例1：①原料准备：强化液由如下原料混合而成：取水100kg、细度为5000目的硅微粉20kg、可再分散性乳胶粉10kg、硬脂酸钠6kg以及烯丙基磺酸钠1kg，混合均匀，得到强化液；取水100kg、可再分散性乳胶粉10kg、陶瓷微粉10kg以及聚萘甲醛磺酸钠盐1kg，混合均匀，得到分散液；
②预处理：对废旧混凝土进行锤击，除去其中的钢筋；
③破碎处理：将锤击后的废旧混凝土进行分级破碎处理，分别得到粒径为5-20mm的一级骨料颗粒以及粒径为小于5mm的二级骨料颗粒；
③酸化处理：将一级骨料颗粒置于水中浸泡6-8h后，将其取出置于10wt％的盐酸溶液中浸泡4-6h，然后将一级骨料取出，用水冲洗至pH为6-7后，将其在温度为20℃的环境下，静置6h，得到酸化骨料颗粒；
④强化处理：将酸化骨料颗粒置于强化液中，浸泡8h，然后将其取出，在100℃的温度下，干燥40min，室温静置1天，即可得到再生粗骨料；
⑤分散处理：向二级骨料颗粒中加入其重量的30％的分散液，将其进行研磨，得到粒径为0.1-0.5mm的再生细骨料颗粒以及包含粒径小于0.1mm粉料的分散浆液；然后将再生细骨颗粒取出，在200℃的温度下，加热2h，冷却后得到再生细骨料。
制备例2：①原料准备：强化液由如下原料混合而成：取水100kg、细度为5000目的硅微粉25kg、可再分散性乳胶粉12.5kg、硬脂酸钠8kg以及烯丙基磺酸钠1.5kg，混合均匀，得到强化液；取水100kg、可再分散性乳胶粉12.5kg、陶瓷微粉12.5kg以及聚萘甲醛磺酸钠盐2kg，混合均匀，得到分散液；
②预处理：对废旧混凝土进行锤击，除去其中的钢筋；
③破碎处理：将锤击后的废旧混凝土进行分级破碎处理，分别得到粒径为5-20mm的一级骨料颗粒以及粒径为小于5mm的二级骨料颗粒；
③酸化处理：将一级骨料颗粒置于水中浸泡7h后，将其取出置于10wt％的盐酸溶液中浸泡5h，然后将一级骨料取出，用水冲洗至pH为6-7后，将其在温度为30℃的环境下，静置8h，得到酸化骨料颗粒；
④强化处理：将酸化骨料颗粒置于强化液中，浸泡9h，然后将其取出，在150℃的温度下，干燥50min，室温静置1.5天，即可得到再生粗骨料；
⑤分散处理：向二级骨料颗粒中加入其重量的40％的分散液，将其进行研磨，得到粒径为0.1-0.5mm的再生细骨料颗粒以及包含粒径小于0.1mm粉料的分散浆液；然后将再生细骨颗粒取出，在250℃的温度下，加热2.5h，冷却后得到再生细骨料。
制备例3：①原料准备：强化液由如下原料混合而成：取水100kg、细度为5000目的硅微粉30kg、可再分散性乳胶粉15kg、硬脂酸钠10kg以及烯丙基磺酸钠2kg，混合均匀，得到强化液；取水100kg、可再分散性乳胶粉15kg、陶瓷微粉15kg以及聚萘甲醛磺酸钠盐3kg，混合均匀，得到分散液；
②预处理：对废旧混凝土进行锤击，除去其中的钢筋；
③破碎处理：将锤击后的废旧混凝土进行分级破碎处理，分别得到粒径为5-20mm的一级骨料颗粒以及粒径为小于5mm的二级骨料颗粒；
③酸化处理：将一级骨料颗粒置于水中浸泡8h后，将其取出置于10wt％的盐酸溶液中浸泡6h，然后将一级骨料取出，用水冲洗至pH为6-7后，将其在温度为40℃的环境下，静置10h，得到酸化骨料颗粒；
④强化处理：将酸化骨料颗粒置于强化液中，浸泡10h，然后将其取出，在200℃的温度下，干燥60min，室温静置2天，即可得到再生粗骨料；
⑤分散处理：向二级骨料颗粒中加入其重量的50％的分散液，将其进行研磨，得到粒径为0.1-0.5mm的再生细骨料颗粒以及包含粒径小于0.1mm粉料的分散浆液；然后将再生细骨颗粒取出，在300℃的温度下，加热3h，冷却后得到再生细骨料。
制备例4：本制备例与制备例1的不同之处在于，再生粗骨料未经过强化处理，再生细骨料未经过分散处理。
制备例5：本制备例与制备例1的不同之处在于，再生粗骨料未经过强化处理。
制备例6：本制备例与制备例1的不同之处在于，再生细骨料未经过分散处理。
制备例7：本制备例与制备例1的不同之处在于，强化液中不包含硬脂酸钠以及烯丙基磺酸钠；分散液中不包含陶瓷微粉以及聚萘甲醛磺酸钠盐。
二、实施例以下实施例中的水泥选自中联提供的P.O42.5普通硅酸盐水泥；矿粉为S95级矿粉，由唐山曹妃甸提供；粉煤灰为F类Ⅱ级粉煤灰，由青岛电厂提供；细骨料为Ⅱ区中砂，细度模数为2.7，含泥量<2.0％；天然粗骨料为5-25mm连续级配的天然碎石，含泥量<1％；外加剂选自衢州希维迈建材科技有限公司提供的XF-25型聚羧酸高效减水剂。
实施例1：一种再生骨料混凝土采用如下方法制备而得：包括如下步骤：
取水泥250kg、矿粉90kg、粉煤灰60kg、天然细骨料500kg、再生细骨料(选自制备例1)200kg、天然粗骨料400kg、再生粗骨料(选自制备例1)720kg、外加剂3kg、分散浆液(选自制备例1)40kg以及水140kg，搅拌均匀，得到再生骨料混凝土。
实施例2：一种再生骨料混凝土采用如下方法制备而得：包括如下步骤：
取水泥260kg、矿粉95kg、粉煤灰70kg、天然细骨料525kg、再生细骨料(选自制备例2)225kg、天然粗骨料415kg、再生粗骨料(选自制备例2)740kg、外加剂4kg、分散浆液(选自制备例2)45kg以及水145kg，搅拌均匀，得到再生骨料混凝土。
实施例3：一种再生骨料混凝土采用如下方法制备而得：包括如下步骤：
取水泥270kg、矿粉100kg、粉煤灰80kg、天然细骨料550kg、再生细骨料(选自制备例3)250kg、天然粗骨料430kg、再生粗骨料(选自制备例3)760kg、外加剂5kg、分散浆液(选自制备例3)50kg以及水150kg，搅拌均匀，得到再生骨料混凝土。
三、对比例
对比例1：本对比例与实施例1的不同之处在于，再生粗骨料以及再生细骨料选自制备例4制备而得，原料中的分散浆液用等量的水代替。
对比例2：本对比例与实施例1的不同之处在于，再生粗骨料选自制备例5制备而得。
对比例3：本对比例与实施例1的不同之处在于，再生细骨料选自制备例6制备而得。
对比例4：本对比例与实施例1的不同之处在于，再生粗骨料以及再生细骨料选自制备例7制备而得。
对比例5：本对比例与实施例1的不同之处在于，原料中的分散浆液用等量的水代替。
四、性能测试
采用实施例1-3以及对比例1-5的方法制备再生骨料混凝土，按照如下方法，对其性能进行测试，将测试结果示于表1。
坍落度是用于评价混凝土和易性的指标，以测定混凝土拌合物的流动性，坍落度试验的方法是：将混凝土拌合物按规定方法装入标准圆锥坍落度筒内，装满刮平后，垂直向上将筒提起，移到一旁；混凝土拌合物由于自重将会产生坍落现象，然后量出向下坍落的尺寸，该尺寸(mm)就是坍落度，作为流动性指标，坍落度越大表示流动性越好。在进行坍落度试验的同时，评定混凝土的粘聚性以及保水性：用捣棒在已坍落的混凝土锥体侧面轻轻敲打，若锥体逐渐下沉，则表示粘聚性良好；如果锥体倒塌，部分崩裂或出现离析现象，则表示粘聚性不好。保水性是以混凝土拌合物中的稀水泥浆析出的程度来评定：坍落度筒提起后，如有较多稀水泥浆从底部析出，锥体部分混凝土拌合物也因失浆而骨料外露，则表明混凝土拌合物的保水性能不好；如坍落度筒提起后无稀水泥浆或仅有少量稀水泥浆自底部析出，则表示此混凝土拌合物保水性良好。
抗压强度采用《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081-2016中方法制作标准试块，并测量标准试块养护3d、7d以及28d的抗压强度。
表1
由表1数据可知，本发明制备的再生骨料混凝土具有很好的和易性以及抗压强度，可以达到与普通混凝土相似的和易性以及强度，具有较高的经济价值。
对比例1的再生粗骨料以及再生细骨料选自制备例4制备而得，原料中的分散浆液用等量的水代替；相较于实施例1，对比例1的混凝土的和易性以及抗压强度明显变差，说明再生粗骨料经过强化处理，再生细骨料经过分散处理后，可以改善新拌混凝土的和易性，提高混凝土的抗压强度。
对比例2的再生粗骨料选自制备例5制备而得；相较于实施例1，对比例2的混凝土的抗压强度有所下降，说明再生粗骨料经过强化处理后，可以明显提高混凝土的抗压强度。
对比例3的再生细骨料选自制备例6制备而得；相较于实施例1，对比例3的新拌混凝土的和易性明显下降，说明再生细骨料经过分散处理后，可以明显改善新拌混凝土的和易性。
对比例4的再生粗骨料以及再生细骨料选自制备例7制备而得；相较于实施例1，对比例4的混凝土的和易性以及抗压强度有所下降，说明强化液中的硬脂酸钠以及烯丙基磺酸钠的加入可以明显提高再生粗骨料的强度，分散液中的陶瓷微粉以及聚萘甲醛磺酸钠盐可以明显改善再生细骨料表面特征，提高新拌混凝土的和易性。
对比例5的原料中的分散浆液用等量的水代替；相较于实施例1，对比例5的混凝土的和易性以及抗压强度略有下降，说明分散浆液的加入可以改善新拌混凝土的和易性，提高混凝土的抗压强度。
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 (10)

1.一种再生骨料混凝土，其特征在于：以重量份数计，包括如下组分：水泥250-270份、矿粉90-100份、粉煤灰60-80份、天然细骨料500-550份、再生细骨料200-250份、天然粗骨料400-430份、再生粗骨料720-760份、外加剂3-5份、分散浆液40-50份以及水140-150份；所述再生粗骨料由破碎后的废旧混凝土经过酸化、强化处理后得到。
2.根据权利要求1所述的一种再生骨料混凝土，其特征在于：所述再生粗骨料采用如下方法制备：①预处理：对废旧混凝土进行锤击，除去其中的钢筋；
②破碎处理：将锤击后的废旧混凝土进行破碎处理，得到粒径为5-20mm的一级骨料颗粒；
③酸化处理：将一级骨料颗粒置于水中浸泡6-8h后，将其取出置于酸性液中浸泡4-6h，然后将一级骨料取出，用水冲洗至pH为6-7后，将其在温度为20-40℃的环境下，静置6-10h，得到酸化骨料颗粒；
④强化处理：将酸化骨料颗粒置于强化液中，浸泡8-10h，然后将其取出，在100-200℃的温度下，干燥40-60min，室温静置1-2天，即可得到再生粗骨料。
3.根据权利要求2所述的一种再生骨料混凝土，其特征在于：所述强化液由如下重量份的原料混合而成：水100份、超细微硅粉20-30份、可再分散性乳胶粉10-15份、硬脂酸钠6-10份以及烯丙基磺酸钠1-2份。
4.根据权利要求2所述的一种再生骨料混凝土，其特征在于：所述再生细骨料采用如下方法制备：将锤击后的废旧混凝土进行破碎处理，得到粒径为小于5mm的二级骨料颗粒；向二级骨料颗粒中加入其重量的30-50%的分散液，将其进行研磨，得到粒径为0.1-0.5mm的再生细骨料颗粒以及包含粒径小于0.1mm粉料的分散浆液；然后将再生细骨颗粒取出，在200-300℃的温度下，加热2-3h，冷却后得到再生细骨料。
5.根据权利要求4所述的一种再生骨料混凝土，其特征在于：所述分散液由如下重量份的原料混合而成：水100份、可再分散性乳胶粉10-15份、陶瓷微粉10-15份以及聚萘甲醛磺酸钠盐1-3份。
6.根据权利要求1所述的一种再生骨料混凝土，其特征在于：所述矿粉为S95级矿粉；所述粉煤灰为F类Ⅱ级粉煤灰。
7.根据权利要求1所述的一种再生骨料混凝土，其特征在于：所述细骨料为Ⅱ区中砂，细度模数为2.7，含泥量<2.0%。
8.根据权利要求1所述的一种再生骨料混凝土，其特征在于：所述天然粗骨料为5-25mm连续级配的天然碎石，含泥量<1％。
9.根据权利要求1所述的一种再生骨料混凝土，其特征在于：所述外加剂为聚羧酸系减水剂。
10.一种再生骨料混凝土的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：以重量份数计，取水泥250-270份、矿粉90-100份、粉煤灰60-80份、天然细骨料500-550份、再生细骨料200-250份、天然粗骨料400-430份、再生粗骨料720-760份、外加剂3-5份、分散浆液40-50份以及水140-150份，搅拌均匀，得到再生骨料混凝土。
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