CN111056776A - 一种高保坍性再生混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高保坍性再生混凝土及其制备方法，属于建筑材料领域，其技术方案要点是原料按重量份包括水泥180‑220份、改性再生粗骨料380‑490份、碎石400‑500份、天然砂680‑820份、粉煤灰90‑130份、矿粉65‑98份、水156‑185份、聚羧酸减水剂4.2‑5.8份、保坍增强剂3.5‑6.4份；改性再生粗骨料的处理方法，将破碎后的粗骨料置于浓度为3%‑7%的水玻璃溶液中，浸泡4h‑9h，再将再生粗骨料加入浓度为8%‑12%聚乙烯醇溶液、浓度为4%‑10%硅烷乳液的混合溶液中继续浸泡8h‑12，达到提高再生混凝土的保坍性能的效果。

Description

一种高保坍性再生混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，特别涉及一种高保坍性再生混凝土及其制备方法。

背景技术

废弃混凝土中含有大量的砂石骨料，若将它们回收利用后，不仅能降低成本，节省天然资源，缓解骨料供求矛盾，还能减轻废弃混凝土对环境的污染。

再生骨料是将废弃混凝土经过破碎、清洗、分级和按一定比例互相配合得到的骨料，而利用再生骨料作为部分或全部骨料配制的混凝土，称为再生骨料混凝土，通过再生骨料混凝土技术科实现对废弃混凝土的再加工，使其恢复原有的性能，形成新的建材产品。目前，衡量新拌混凝土性能的一个重要指标是工作性，包括混凝土的保水性、流动性和粘聚性，坍落度是衡量其程度高低的量化指标之一，用于判断施工能否正常运行。商品混凝土从拌制后到浇筑，需要一段运输、停放时间，这很容易使混凝土和易性变差，即坍落度的损失，而再生粗骨料由于表明粗糙、孔隙率高、吸水率大，于普通混凝土相比，再生混凝土和易性相对较差，坍落度损失，工作性降低更为显著，从而直接影响了再生混凝土饿实际应用。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目一的是提供一种高保坍性再生混凝土，达到提高再生混凝土的保坍性能的效果。

本发明的上述技术目的一是通过以下技术方案得以实现的：

一种高保坍性再生混凝土，原料按重量份包括水泥180-220份、改性再生粗骨料380-490份、碎石400-500份、天然砂680-820份、粉煤灰90-130份、矿粉65-98份、水156-185份、聚羧酸减水剂4.2-5.8份、保坍增强剂3.5-6.4份；

改性再生粗骨料的处理方法，将破碎后的粗骨料置于浓度为3%-7%的水玻璃溶液中，浸泡4h-9h，再将再生粗骨料加入浓度为8%-12%聚乙烯醇溶液、浓度为4%-10%硅烷乳液的混合溶液中继续浸泡8h-12。

通过采用上述技术方案，将再生粗骨料放入水玻璃溶液中浸泡后，硅酸钠会析出硅酸凝胶，其阻塞了再生粗骨料的毛细孔，粘合内部微裂缝，同时，硅酸钠与再生粗骨料中的氢氧化钙反应，反应生成的水硬性硅酸钙胶体填充再生粗骨料的孔隙，从而提高再生粗骨料的密实度和强度。聚乙烯醇不仅可以填充再生粗骨料的微裂缝和孔隙中，而且会在再生粗骨料内部形成憎水膜，降低再生粗骨料的吸水率。硅烷乳液与无机硅酸盐材料有很好的亲和力，再生粗骨料在硅烷乳液中浸泡后，会在再生粗骨料表面形成憎水层，从而使再生粗骨料的表面特性改变，另一方面，由于硅烷是一种相对分子量较小的物质，具有很强的渗透性，会在经过其处理后的材料表面及其内部的毛细孔内壁产生一层有一定厚度的憎水层，在骨料运输和搅拌过程中骨料之间的摩擦和碰撞不会破坏该憎水层，是以保持骨料在拌和过程中较低的吸水率。

再生粗骨料进行改性后，有效降低吸水率，同时在粉煤灰、矿粉的作用下，不仅进一步填充再生粗骨料的孔隙，也对再生粗骨料表面进行包裹，使得再生粗骨料表面的粗糙度降低，从而有助于水泥颗粒的充分扩散。此外聚羧酸减水剂在水中电离后能够形成亲水基和憎水基，在水泥颗粒表面进行吸附，提高了水泥颗粒的表面电势，使粒子之间的斥力增强，絮凝状结构在斥力作用下分散开来，释放出包裹的水，同时由于能量势垒的提高，粒子之间进一步凝集的趋势也得到了抑制，从而提高了胶凝材料的分散性能，在宏观上表现为流动性的增强。此外，聚羧酸减水剂中的羧基与钙离子形成络合物，以钙配位化合物形式存在，因此，聚羧酸减水剂以钙离子为媒介吸附在水泥颗粒上，溶解到水中后，钙离子被聚羧酸减水剂捕捉，由于钙离子浓度降低，从而抑制了水泥的水化，从而降低了水化硅酸钙等凝胶的生成，从而提高再生混凝土的坍落度。

本发明进一步设置为，聚乙烯醇溶液与硅烷乳液的重量比值为1.0-1.5。

本发明进一步设置为，聚羧酸减水剂采用BTC200，母液含固量为50±1%。

本发明进一步设置为，保坍增强剂采用BTC-2和BTC500的混合物。

本发明进一步设置为，保坍增强剂中BTC-2和BTC500的重量比为1:1。

通过采用上述技术方案，BTC-2含有减水分散和增强等功能，能有效的改善混凝土界面过渡区结构，同时也能使混凝土匀质性更好，也能使混凝土拌合物更粘稠、更少的出现离析泌水现象，提高再生混凝土各龄期强度。BTC500中含有一定浓度的硫酸根离子，是在碱性环境行能发挥出和聚羧酸减水剂一样的分散效果的外加剂，因此，随着水泥水化反应的进行，溶液中有源源不断的减水剂分子进行补充，从而有效保持再生混凝土的保坍性能，将BTC500与BTC-2混合使用，不仅能够渗透到团聚的水泥颗粒内部并吸附在水泥颗粒表面，使水泥颗粒间产生斥力而将团聚的水泥颗粒打开，释放出更多的水泥颗粒参与水化，另外，BTC500与BTC-2的加入还促进了后期水化反应生成更多的水化硅酸钙凝胶和钙矾石，针状的钙矾石沿着水泥浆内部的孔隙生长成为微晶，比长条状的钙矾石具有更高的胶结力，同时填充因为水分消耗、蒸发所带来的孔隙，提高再生混凝土的强度，此外，针状的钙矾石与水化产物氢氧化钙等在混凝土内部交错生长在一起，形成了致密的结构，这种致密的结构提高再生混凝土的强度。

本发明进一步设置为，聚羧酸减水剂与保坍增强剂的重量比值为1.12-1.34。

本发明进一步设置为，聚羧酸减水剂采用改性聚羧酸减水剂，改性聚羧酸减水剂的改性方法为，在容器中加入重量份的丙烯酸羟丙酯6.0-6.7份，在温度为60℃-75℃的条件下，再加入聚羧酸减水剂，反应1.2h-1.6h。

通过采用上述技术方案，将聚羧酸减水剂加入丙烯酸羟丙酯中后，丙烯酸羟丙酯以酯键形式存储了一部分羧酸根离子，在水泥水化过程中所产生的碱性条件下，可以使其酯键水解产生羧酸根，新产生的羧酸再次吸附水泥颗粒，起到保持聚羧酸减水剂的分散性能，若丙烯酸羟丙酯用量过多，其存储的羧酸根并不能完全被水泥水化的碱水解，也不能完全释放酯键，失去了缓释能力，反而降低了保持性能。

本发明的目的二：提供一种高保坍性再生混凝土的制备方法，包括如下步骤：

S1：将重量份的水泥、改性再生粗骨料、碎石、天然砂、粉煤灰、矿粉先搅拌，混合均匀；

S2：将重量份的聚羧酸减水剂、保坍增强剂分别加入重量份的水中，混合均匀；

S3：将步骤S2中的混合液加入步骤S1中，搅拌均匀。

通过采用上述技术方案，先将水泥、改性再生粗骨料、碎石、天然砂、粉煤灰、矿粉进行混合，使粉煤灰、矿粉与再生粗骨料进行充分接触，使得再生粗骨料表面粘附有粉煤灰和矿粉，然后再将加有聚羧酸减水剂和保坍增强剂的水溶液与改性再生粗骨料、天然砂、粉煤灰、矿粉等进行混合时，不仅能够搅拌均匀，同时水溶液与改性再生粗骨料进行接触后，粉煤灰、矿粉会立即粘附在改性再生粗骨料的表面，从而能够有效填补改性再生粗骨料表面的孔隙以及不平整，提高再生混凝土的保坍性能。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、将再生粗骨料先通过水玻璃溶液浸泡，再通过聚乙烯醇溶液和硅烷乳液的混合液进行改性后，有效降低再生粗骨料的吸水率，同时硅烷乳液会在再生粗骨料的表面形成憎水层，降低水份进入再生粗骨料的内部，然后在聚羧酸减水剂与保坍增强剂的作用下，抑制水泥水化，保证再生混凝土的流动性，提高再生混凝土的保坍性能；

2、BTC500、BTC-2与聚羧酸减水剂的配合使用，不仅提高再生混凝土的保坍性能，同时还有效提高再生混凝土的抗压强度。

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。

粉煤灰选自灵寿县恒石矿产品加工厂，参数指标如下表所示。

细度/%	烧失量/%	需水量比/%	SO<sub>3</sub>含量/%	含水量/%	安定性/mm	游离CaO/%
							20.1	6.5	101.2	2.1	0.5	3.9	2.6

矿粉选自山东康晶新材料科技有限公司，参数指标如下表所示。

聚羧酸减水剂采用BTC200，母液含固量为50±1%；聚羧酸减水剂、BTC-2、BTC500均选自北京和创新天公司。

实施例1

一种高保坍性再生混凝土的制备方法，包括如下步骤：

S1：将重量份的水泥180份、改性再生粗骨料380份、碎石400份、天然砂680份、粉煤灰90份、矿粉65份先搅拌，混合均匀；

改性再生粗骨料的处理方法，将破碎后的粗骨料置于浓度为3%的水玻璃溶液中，浸泡4h，再将再生粗骨料加入浓度为8%聚乙烯醇溶液、浓度为4%硅烷乳液的混合乳液中继续浸泡8h，聚乙烯醇溶液与硅烷乳液的重量比值为1.0；

S2：将重量份的聚羧酸减水剂4.2份、保坍增强剂3.5份分别加入水156份中，混合均匀；其中保坍增强剂采用BTC-2和BTC500的混合物，BTC-2和BTC500的重量比为1:1

S3：将步骤S2中的混合液加入步骤S1中，搅拌均匀。

实施例2

一种高保坍性再生混凝土的制备方法，包括如下步骤：

S1：将重量份的水泥200份、改性再生粗骨料440份、碎石450份、天然砂750份、粉煤灰110份、矿粉81份先搅拌，混合均匀；

改性再生粗骨料的处理方法，将破碎后的粗骨料置于浓度为5% 的水玻璃溶液中，浸泡7h，再将再生粗骨料加入浓度为10%聚乙烯醇溶液、浓度为7%硅烷乳液的混合溶液中继续浸泡10h，其中聚乙烯醇溶液与硅烷乳液重量比值为1.3；

S2：将重量份的聚羧酸减水剂5.0份、保坍增强剂5.0份分别加入水170份中，混合均匀；保坍增强剂采用BTC-2和BTC500的混合物，BTC-2和BTC500的重量比为1:1

S3：将步骤S2中的混合液加入步骤S1中，搅拌均匀。

实施例3

一种高保坍性再生混凝土的制备方法，包括如下步骤：

S1：将重量份的水泥220份、改性再生粗骨料490份、碎石500份、天然砂820份、粉煤灰130份、矿粉98份先搅拌，混合均匀；

改性再生粗骨料的处理方法，将破碎后的粗骨料置于浓度为7% 的水玻璃溶液中，浸泡9h，再将再生粗骨料加入浓度为12%聚乙烯醇溶液、浓度为10%硅烷乳液的混合溶液继续浸泡12h，其中聚乙烯醇溶液与硅烷乳液的重量比值为1.5；

S2：将重量份的聚羧酸减水剂5.8份、保坍增强剂6.4份分别加入水185份中，混合均匀；保坍增强剂采用BTC-2和BTC500的混合物，BTC-2和BTC500的重量比为1:1

S3：将步骤S2中的混合液加入步骤S1中，搅拌均匀。

实施例4

一种高保坍性再生混凝土的制备方法，与实施例2的不同之处在于，聚羧酸减水剂与保坍增强剂的重量比值为1.12，即，聚羧酸减水剂为5.36份、保坍增强剂为4.78份。

实施例5

一种高保坍性再生混凝土的制备方法，与实施例2的不同之处在于，聚羧酸减水剂与保坍增强剂的重量比值为1.23，即，聚羧酸减水剂为5.41份、保坍增强剂为4.39份。

实施例6

一种高保坍性再生混凝土的制备方法，与实施例2的不同之处在于，聚羧酸减水剂与保坍增强剂的重量比值为1.34，即，聚羧酸减水剂为5.63份、保坍增强剂为4.19份。

实施例7

一种高保坍性再生混凝土的制备方法，与实施例2的不同之处在于，步骤S2中，聚羧酸减水剂采用改性聚羧酸减水剂，改性聚羧酸减水剂的改性方法为，在容器中加入重量份的丙烯酸羟丙酯6.0份，在温度为60℃的条件下，再加入聚羧酸减水剂，反应1.2h。

实施例8

一种高保坍性再生混凝土的制备方法，与实施例2的不同之处在于，步骤S2中，聚羧酸减水剂采用改性聚羧酸减水剂，改性聚羧酸减水剂的改性方法为，在容器中加入重量份的丙烯酸羟丙酯6.4份，在温度为70℃的条件下，再加入聚羧酸减水剂，反应1.4h。

实施例9

一种高保坍性再生混凝土的制备方法，与实施例2的不同之处在于，步骤S2中，聚羧酸减水剂采用改性聚羧酸减水剂，改性聚羧酸减水剂的改性方法为，在容器中加入重量份的丙烯酸羟丙酯6.7份，在温度为75℃的条件下，再加入聚羧酸减水剂，反应1.6h。

实施例10

一种高保坍性再生混凝土的制备方法，与实施例5的不同之处在于，步骤S2中，聚羧酸减水剂采用改性聚羧酸减水剂，改性聚羧酸减水剂的改性方法为，在容器中加入重量份的丙烯酸羟丙酯6.4份，在温度为70℃的条件下，再加入聚羧酸减水剂，反应1.4h。

对比例1

与实施例2的不同之处在于，再生粗骨料未经过改性处理。

对比例2

与实施例2的不同之处在于，再生粗骨料只经过水玻璃溶液浸泡。

对比例3

与实施例2的不同之处在于，原料中无保坍增强剂。

性能检测

对实施例1-10和对比例1-3制成的再生混凝土进行拌合物性能检测力学性能检测，检测结果如表1所示，混凝土力学性能试验参考GB/T50081-2002，混凝土拌合物性能试验方法参考GB/T50080-2002中的方法进行检测。

表1混凝土拌合物性能检测结果表

项目	初始坍落度（mm）	泌水	粘聚性	30min坍落度（mm）	60min坍落度（mm）	3d抗压强度（MPa）	7d抗压强度（MPa）	28d抗压强度（MPa）
									实施例1	170	无	良好	142	108	19.9	30.6	42.3
实施例2	185	无	良好	160	130	23.4	34.7	46.6
									实施例3	176	无	良好	150	117	21.8	32.1	44.3
实施例4	190	无	良好	168	146	24.8	35.8	47.2
									实施例5	196	无	良好	175	155	26.7	36.6	48.6
实施例6	193	无	良好	170	148	25.4	36.1	47.8
									实施例7	189	无	良好	179	163	25.8	36.2	47.5
实施例8	195	无	良好	194	179	27.2	37.8	49.2
									实施例9	192	无	良好	185	168	26.4	37.4	48.6
实施例10	225	无	良好	217	204	28.3	38.2	50.2
									对比例1	155	无	差	111	67	14.3	25.4	34.6
对比例2	160	无	差	122	83	15.6	26.3	35.8
									对比例3	168	无	差	134	99	16.8	26.8	36.2

从上表可以看出：

实施例1-3中，实施例2中的坍落度和抗压强度均优于实施例1和实施例3中的坍落度和抗压强度，说明实施例2中的配方和制备方法使得再生混凝土具有良好的保坍性能，同时抗压强度也良好；

实施例4-6与实施例2相比，实施例4-6中的坍落度和抗压强度均优于实施例2中的坍落度和抗压强度，说明聚羧酸减水剂与保坍增强剂比值在1.12-1.34之间时，能够有效提高再生混凝土的保坍性能和抗压强度；

实施例7-9与实施例2相比，当聚羧酸减水剂经过改性后，能够改善聚羧酸减水剂与水泥颗粒之间的吸附性能，起到良好的分散作用，从而有效提高再生混凝土的抗压强度和保坍性能，同时实施例7-9中再生混凝土的保坍性能优于实施例2中的保坍性能；

实施例10与实施例2相比，实施例10中不同时间段的坍落度和各龄期的抗压强度均优于实施例2中的坍落度和抗压强度，说明实施例10中的配比能够进一步提高再生混凝土的流动性和抗压强度；

对比例1与实施例2相比，当再生骨料未进行改性处理时，再生混凝土的保坍性能和抗压强度均降低，主要是由于再生粗骨料吸水率大，导致再生混凝土的流动性能差，而且在振捣过程中混凝土由于流动性差，不易密实，从而导致再生混凝土的抗压强度也低；

对比例2与实施例2相比，再生骨料只经过水玻璃溶液处理时，再生混凝土的坍落度和抗压强度与实施例2相比均降低，由此可见，再生粗骨料经过水玻璃、聚乙烯醇溶液和硅烷乳液的处理后，再生混凝土的坍落度和抗压强度能够有效提高；

对比例3与实施例2相比，当原料中无保坍增强剂时，再生混凝土的抗压强度和坍落度均低于实施例2中的抗压强度和坍落度，说明保坍增强剂的加入，与聚羧酸减水剂配合使用，能够有效提高再生混凝土的坍落度和抗压强度。

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 (8)

1.一种高保坍性再生混凝土，其特征在于：原料按重量份包括水泥180-220份、改性再生粗骨料380-490份、碎石400-500份、天然砂680-820份、粉煤灰90-130份、矿粉65-98份、水156-185份、聚羧酸减水剂4.2-5.8份、保坍增强剂3.5-6.4份；

改性再生粗骨料的处理方法，将破碎后的粗骨料置于浓度为3%-7%的水玻璃溶液中，浸泡4h-9h，再将再生粗骨料加入浓度为8%-12%聚乙烯醇溶液、浓度为4%-10%硅烷乳液的混合溶液中继续浸泡8h-12h。

2.根据权利要求1所述的一种高保坍性再生混凝土，其特征在于：聚乙烯醇溶液与硅烷乳液的重量比值为1.0-1.5。

3.根据权利要求1所述的一种高保坍性再生混凝土，其特征在于：聚羧酸减水剂采用BTC200，母液含固量为50±1%。

4.根据权利要求1所述的一种高保坍性再生混凝土，其特征在于：保坍增强剂采用BTC-2和BTC500的混合物。

5.根据权利要求4所述的一种高保坍性再生混凝土，其特征在于：保坍增强剂中BTC-2和BTC500的重量比为1:1。

6.根据权利要求1所述的一种高保坍性再生混凝土，其特征在于：聚羧酸减水剂与保坍增强剂的重量比值为1.12-1.34。

7.根据权利要求1所述的一种高保坍性再生混凝土，其特征在于：聚羧酸减水剂采用改性聚羧酸减水剂，改性聚羧酸减水剂的改性方法为，在容器中加入重量份的丙烯酸羟丙酯6.0-6.7份，在温度为60℃-75℃的条件下，再加入聚羧酸减水剂，反应1.2h-1.6h。

8.一种如权利要求1-7任一所述的高保坍性再生混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：将重量份的水泥、改性再生粗骨料、碎石、天然砂、粉煤灰、矿粉先搅拌，混合均匀；

S2：将重量份的聚羧酸减水剂、保坍增强剂分别加入重量份的水中，混合均匀；

S3：将步骤S2中的混合液加入步骤S1中，搅拌均匀。