CN110818357B - 一种基于宏微双孔隙结构的防水抗裂全再生骨料泡沫砌块及其制备方法 - Google Patents

一种基于宏微双孔隙结构的防水抗裂全再生骨料泡沫砌块及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于宏微双孔隙结构的防水抗裂全再生骨料泡沫砌块及其制备方法，其组分及质量分数如下：聚乙烯醇纤维0.01％‑0.04％；全再生骨料50％‑60％；减水剂0.1％‑0.5％；硅酸盐水泥15％‑20％；粉煤灰2％‑4％；发泡剂0.1％‑0.4％；引气剂0.01％‑0.04％；其余为水。其制备方法：按配比将除再生骨料之外的其他组分均匀混合并搅拌，充分发泡2‑3分钟；将级配调整后的全再生骨料加入混合液中搅拌至混合均匀；将材料浇筑至模具中自然条件下养护。本发明采用全再生骨料，基于发泡剂和引气剂分别有助于宏微观孔隙的发泡特性，结合聚乙烯醇纤维的阻裂优势，全面改善全再生发泡砂浆的技术性能，使得全再生骨料泡沫砌块具备低收缩值、高抗裂性和高阻水性，推进建筑固废资源化利用进程。

Description

一种基于宏微双孔隙结构的防水抗裂全再生骨料泡沫砌块及 其制备方法
技术领域
本发明涉及一种全再生骨料泡沫砌块及其生产方法，尤其是一种基于宏微双孔隙结构的防水抗裂全再生骨料泡沫砌块及其制备方法。
背景技术
随着我国经济高速发展，我国建筑业的发展日新月异，而与此同时，国内由于房屋拆迁、改造产生的建筑拆除垃圾排放量激增。以浙江省为例，2013年省内开始的“三改一拆”行动(开展旧住宅区、旧厂区、城中村改造和拆除违法建筑)正在向纵深推进，仅2017年1～6月，浙江省拆除违法建筑1.29亿平方米，完成“三改”1.87亿平方米。该轮拆除对象基本为上世纪70、80年代建造的多层砌体结构房屋，拆除垃圾主要以黏土砖为主。因此，今年乃至后续几年“三改一拆”等行动正在加速产生巨量的以砖混建筑垃圾为主的拆除垃圾。解决砖混建筑垃圾去向问题是推进建筑固废资源化利用的必经之路。
现阶段，再生泡沫砌块已有较多的研究和应用，许多相关专利采用了再生骨料，同时掺入各类纤维以提高材料的强度，并通过不同的发泡方式实现再生泡沫砌块轻质高强。然而，由于再生骨料成分复杂、级配较差，相比天然骨料存在技术性能上的缺陷，当前的发泡方式形成再生泡沫砌块的孔隙结构存在一定不合理，导致产品防水抗裂性能稍显不足。基于化学发泡和物理引气的发泡方式，可以实现再生泡沫砌块孔隙率大且孔结构合理，在保证再生泡沫砌块达到轻质高强目标的同时，提高其防水抗裂性能。
专利申请号为CN201510023693.0的发明专利曾提出将发泡剂和引气剂结合用于新型轻质抗裂混凝土的配置，但是该专利中所用的骨料为陶砂，采用该方案虽能够达到混凝土和易性强、力学性能高的优势，但是还存在干缩性能及表观密度不明确等问题，且其主要用于墙体结构的浇筑。
而本发明所用全再生骨料由实际建废再利用处理厂生产，用于建筑结构填充墙砌块的制备，使用时需要使砌块形成合理的宏微观孔隙结构，并需要进一步降低材料密度，从而达到轻质高强的性能指标。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对全再生骨料泡沫砌块力学性能和干密度之间的矛盾及现有相关技术存在的缺陷，提供一种以建筑拆除垃圾为主要原料，力学性能及干密度满足规范要求、具有合理空隙率及孔隙结构的防水抗裂全再生骨料泡沫砌块及其生产方法，从而实现建筑固废资源化利用，缓解其对环境产生的污染问题。
本发明采用以下技术方案实现：
一种基于宏微双孔隙结构的防水抗裂全再生骨料泡沫砌块，它的组分及其质量分数如下：
聚乙烯醇纤维0.01％-0.04％；
全再生骨料50％-60％；
减水剂0.1％-0.5％；
硅酸盐水泥15％-20％；
粉煤灰2％-4％；
发泡剂0.1％-0.4％；
引气剂0.01％-0.04％；
其余为水，上述组分之和为100％。
上述技术方案中，进一步地，所述的聚乙烯醇纤维的长度为3-6mm。
进一步地，所述的全再生骨料为建筑拆除垃圾处置场直接破碎所得骨料，骨料粒径不超过8mm。
进一步地，所述的减水剂为聚羧酸系高性能减水剂，减水率达到25％以上。
进一步地，所述的硅酸盐水泥为PI 42.5硅酸盐水泥。
进一步地，所述的引气剂为十二烷基硫酸钠。
进一步地，所述的发泡剂为MNT-80型水泥发泡剂。
本发明中，所述的粉煤灰为符合粉煤灰国家标准的二级粉煤灰。
本发明还提供一种基于宏微双孔隙结构的防水抗裂全再生骨料泡沫砌块的制备方法，包括以下步骤：
1)通过振动筛筛除全再生骨料中粒径大于4.75mm和小于0.15mm的颗粒，形成级配调整后的全再生骨料；按上述配比取各组分。
2)将水、减水剂、聚乙烯醇纤维、发泡剂、引气剂、硅酸盐水泥和粉煤灰均匀混合并搅拌，充分发泡2-3分钟。
3)将步骤1所述的级配调整后的全再生骨料加入步骤2)得到的混合物中，搅拌至混合均匀，得到全再生骨料泡沫砌块用料。
4)将所述全再生骨料泡沫砌块用料加入全再生骨料泡沫砌块模具中，一次浇筑成型，然后养护得到基于宏微双孔隙结构的防水抗裂全再生骨料泡沫砌块。
进一步地，所述步骤2)和3)中的搅拌速度为140±5r/min；所述步骤4)的养护条件为：温度20±2℃，湿度≥95％。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的基于宏微双孔隙结构的防水抗裂全再生骨料泡沫砌块，通过添加聚乙烯醇纤维和减水剂，提高该全再生骨料泡沫砌块的收缩性能，抗裂性能和阻水性能，通过调配发泡剂及引气剂配比控制孔隙率及孔结构，形成合理的宏微观孔隙结构，并进一步降低材料密度，达到轻质高强的性能指标。
一方面，用该种全再生骨料泡沫砌块作为填充墙，具有很好地收缩性、抗裂性及防水性，同时材料轻质、高强，可作为建筑外墙填充墙，有利于解决建筑外墙渗水问题，减少由于收缩变形产生的墙体裂缝。
另一方面，缓解了建筑垃圾在处理填埋过程中造成的土地资源紧缺、环境二次污染问题，改善了市容市貌，在有效保护环境、节约土地资源的同时，实现建筑固废的再利用，减少了对天然骨料的开采，节约了矿产资源。
本发明所用骨料为全再生骨料，其成分复杂，技术性能较差，本发明通过结合化学发泡及物理引气的方法，控制材料形成合理的宏微观孔隙结构，进一步达到轻质高强的目的。
本发明生产工艺相对简单，无污染物排放，符合国家绿色发展、发展循环低碳经济的要求，具有无污染、投资小、效益好等特点。
具体实施方式
为更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容。
实施例1
1)按质量分数配比取各组分：聚乙烯醇纤维0％；全再生骨料50％；聚羧酸减水剂0％；硅酸盐水泥15％；粉煤灰0％；发泡剂0％；引气剂0％；其余为水，上述组分之和为100％。
2)将水、减水剂、硅酸盐水泥均匀混合并置于搅拌机中慢速搅拌1-2分钟，搅拌机转速为140±5r/min，充分发泡2-3分钟；再将全再生骨料加入搅拌机中，慢速搅拌2-3min至混合均匀，得到再生骨料泡沫砌块用料；最后将所述全再生骨料泡沫砌块用料，一次加入胶砂试件模具中，浇注成型，制备成40mm*40mm*160mm试件。
通过上述方法得到的全再生骨料泡沫混凝土试件，拆模后放置在蒸气养护室，温度20±2℃，湿度≥95％。达到养护龄期后测得3d、28d抗折强度分别为2.82MPa，5.39MPa，；抗压强度分别为9.16MPa，14.46MPa，；干密度分别为1580.21kg/m3，1593.62kg/m3；干燥收缩值分别为0.99mm/m，0.97mm/m。
实施例2
1)按质量分数配比取各组分：聚乙烯醇纤维0％；全再生骨料55％；聚羧酸减水剂0.2％；硅酸盐水泥18％；粉煤灰2％；发泡剂0％；引气剂0％；其余为水，上述组分之和为100％。
2)将水、减水剂、硅酸盐水泥和粉煤灰均匀混合并置于搅拌机中慢速搅拌1-2分钟，搅拌机转速为140±5r/min，充分发泡2-3分钟；再将全再生骨料加入搅拌机中，慢速搅拌2-3min至混合均匀，得到全再生骨料泡沫砌块用料；最后将所述全再生骨料泡沫砌块用料，一次加入胶砂试件模具中，浇注成型，制备成40mm*40mm*160mm试件。
通过上述方法得到的全再生骨料泡沫混凝土试件，拆模后放置在蒸气养护室，温度20±2℃，湿度≥95％。
通过上述方法得到的全再生骨料泡沫混凝土试件，拆模后放置在蒸气养护室，温度20±2℃，湿度≥95％。达到养护龄期后测得3d、28d抗折强度分别为2.54MPa，4.60MPa，；抗压强度分别为8.07MPa，14.38MPa；干密度分别为1537.60kg/m3，1566.71kg/m3；干燥收缩值分别为1.08mm/m，1.12mm/m。
实施例3
1)按质量分数配比取各组分：聚乙烯醇纤维0.02％；全再生骨料55％；聚羧酸减水剂0.3％；硅酸盐水泥18％；粉煤灰3％；发泡剂0.2％；引气剂0.03％；其余为水，上述组分之和为100％。
2)将水、减水剂、聚乙烯醇纤维、发泡剂、引气剂、硅酸盐水泥和粉煤灰均匀混合并置于搅拌机中慢速搅拌1-2分钟，搅拌机转速为140±5r/min，充分发泡2-3分钟；再将全再生骨料加入搅拌机中，慢速搅拌2-3min至混合均匀，得到全再生骨料泡沫砌块用料；最后将所述全再生骨料泡沫砌块用料，一次加入胶砂试件模具中，浇注成型，制备成40mm*40mm*160mm试件。
通过上述方法得到的全再生骨料泡沫混凝土试件，拆模后放置在蒸气养护室，温度20±2℃，湿度≥95％。
通过上述方法得到的全再生骨料泡沫混凝土试件，拆模后放置在蒸气养护室，温度20±2℃，湿度≥95％。达到养护龄期后测得3d、28d抗折强度分别为1.73MPa，3.08MPa，；抗压强度分别为4.29MPa，8.06MPa；干密度分别为1389.53kg/m3，1390.50kg/m3；干燥收缩值分别为0.81mm/m，0.83mm/m。
实施例4
1)按质量分数配比取各组分：聚乙烯醇纤维0.04％；全再生骨料60％；聚羧酸减水剂0.5％；硅酸盐水泥20％；粉煤灰4％；发泡剂0.3；引气剂0.04％；其余为水，上述组分之和为100％。
2)将水、减水剂、聚乙烯醇纤维、发泡剂、引气剂、硅酸盐水泥和粉煤灰均匀混合并置于搅拌机中慢速搅拌1-2分钟，搅拌机转速为140±5r/min，充分发泡2-3分钟；再将全再生骨料加入搅拌机中，慢速搅拌2-3min至混合均匀，得到全再生骨料泡沫砌块用料；最后将所述全再生骨料泡沫砌块用料，一次加入胶砂试件模具中，浇注成型，制备成40mm*40mm*160mm试件。
通过上述方法得到的全再生骨料泡沫混凝土试件，拆模后放置在蒸气养护室，温度20±2℃，湿度≥95％。达到养护龄期后测得3d、28d抗折强度分别为1.12MPa，2.39MPa，；抗压强度分别为3.14MPa，5.25MPa，；干密度分别为1029.19kg/m3，1034.45kg/m3，；干燥收缩值分别为0.53mm/m，0.49mm/m。
由上述实施例制备的再生泡沫砂浆砌块材料孔隙结构基本性能对比表如下表1
Figure BDA0002300781310000051
1上表所述的宏观孔孔径大于50nm。
2上表所述的微观孔孔径不大于50nm。
3上表所述的有害孔孔径大于200nm。
4上表所述的凝胶孔比例是指孔径不大于20nm的凝胶孔在微观孔中所占的比例。
综上，本发明的基于宏微双孔隙结构的防水抗裂全再生骨料泡沫砌块，通过调节发泡剂及引气剂配比控制孔隙率及孔结构达到合理状态，通过添加聚乙烯醇纤维使得该全再生骨料泡沫砌块具有较好的收缩性能，抗裂性能和阻水性能，通过骨料级配调整，进一步降低材料密度，达到轻质高强的性能指标。一方面，用该种全再生骨料泡沫砌块作为填充墙，具有很好地收缩性、抗裂性及防水性，同时材料轻质、高强，可作为建筑外墙填充墙，有利于解决建筑外墙渗水问题，减少由于收缩变形产生的墙体裂缝。另一方面，缓解了建筑垃圾在处理填埋过程中造成的土地资源紧缺、环境二次污染问题，改善了市容市貌，在有效保护环境、节约土地资源的同时，实现建筑固废的再利用，减少了对天然骨料的开采，节约了矿产资源。
以上列举的仅是本发明的具体实施例子。显然，本发明不限于以上实施例子，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于宏微双孔隙结构的防水抗裂全再生骨料泡沫砌块，其特征在于，它的组分及其质量分数如下：
聚乙烯醇纤维0.01％-0.04％；
全再生骨料50％-60％；
减水剂0.1％-0.5％；
硅酸盐水泥15％-20％；
粉煤灰2％-4％；
发泡剂0.1％-0.4％；
引气剂0.01％-0.04％；
其余为水，上述组分之和为100％；
所述的宏微双孔隙结构中，宏观孔孔径大于50nm，微观孔孔径不大于50nm。
2.根据权利要求1所述的基于宏微双孔隙结构的防水抗裂全再生骨料泡沫砌块，其特征在于，所述的聚乙烯醇纤维的长度为3-6mm。
3.根据权利要求1所述的基于宏微双孔隙结构的防水抗裂全再生骨料泡沫砌块，其特征在于，所述的全再生骨料为建筑拆除垃圾破碎所得骨料，骨料粒径不超过8mm。
4.根据权利要求1所述的基于宏微双孔隙结构的防水抗裂全再生骨料泡沫砌块，其特征在于，所述的减水剂为聚羧酸高性能减水剂，减水率达到25％以上。
5.根据权利要求1所述的基于宏微双孔隙结构的防水抗裂全再生骨料泡沫砌块，其特征在于，所述的硅酸盐水泥为PI 42.5硅酸盐水泥。
6.根据权利要求1所述的基于宏微双孔隙结构的防水抗裂全再生骨料泡沫砌块，其特征在于，所述的引气剂为十二烷基硫酸钠。
7.根据权利要求1所述的基于宏微双孔隙结构的防水抗裂全再生骨料泡沫砌块，其特征在于，所述的发泡剂为MNT-80型发泡剂，发泡倍数≥20。
8.根据权利要求1所述的基于宏微双孔隙结构的防水抗裂全再生骨料泡沫砌块，其特征在于，所述的粉煤灰为符合粉煤灰国家标准的二级粉煤灰。
9.根据权利要求1-8任一项所述的基于宏微双孔隙结构的防水抗裂全再生骨料泡沫砌块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)通过振动筛筛除全再生骨料中粒径大于4.75mm和小于0.15mm的颗粒，形成级配调整后的全再生骨料；然后按配比取各组分；
2)将水、减水剂、聚乙烯醇纤维、发泡剂、引气剂、硅酸盐水泥和粉煤灰均匀混合并搅拌，充分发泡2-3分钟；
3)将步骤1)所述的级配调整后的全再生骨料加入步骤2)得到的混合物中，继续搅拌至混合均匀，得到全再生骨料泡沫砌块用料；
4)将所述全再生骨料泡沫砌块用料加入再生骨料泡沫砌块模具中，一次浇筑成型，然后养护得到基于宏微双孔隙结构的防水抗裂全再生骨料泡沫砌块。
10.根据权利要求9所述的基于宏微双孔隙结构的防水抗裂全再生骨料泡沫砌块的制备方法，其特征在于，所述步骤2)和3)中的搅拌速度为140±5r/min；所述的步骤3)中的养护条件为：温度20±2℃，湿度≥95％。
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