CN111574142A - 可再生混凝土配方及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了可再生混凝土配方及其制备方法，包含如下重量份计的原料：硅酸盐水泥100‑150份、粉煤灰15‑35份、河砂100‑200份、减水剂4‑8份、减缩剂5‑15份、粗骨料200‑400份、细骨料100‑200份、聚酯纤维5‑10份、钢纤维5‑15份、稻草灰5‑15份、水50‑80份；所述粗骨料和细骨料均由废弃混凝土经粉碎研磨后制得，且所述粗骨料的粒径为18‑22mm，所述细骨料的粒径为5‑10mm。本发明通过对可再生混凝土的配方和制备的工艺进行调整，使得制备的混凝土的强度能够达到C60以上，且不会出现开裂的问题，很好的解决了废弃混凝土的再利用的问题。

Description

可再生混凝土配方及其制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，尤其涉及可再生混凝土配方及其制备方法。
背景技术
随着社会的发展，各类建筑物及建筑工程越来越多，但是随着城市的改造，造成城市中大量废弃建筑物形成的建筑垃圾，这些建筑垃圾的处理不仅需要大面积的堆场，而且还花费大量的人力物力。随着建筑科学的发展，有效利用建筑垃圾成为一个新的课题。
现有技术中，将废弃建筑物混凝土形成的建筑垃圾通过碎化后形成再生混凝土进行循环利用，不仅处理了大量的建筑垃圾，而且也节省了建筑材料。但在利用废弃混凝土作为再生混凝土的骨料时，其界面孔隙要多于天然骨料的界面孔隙，且再生混凝土的吸水率比较高，这会使得骨料与水泥结合不紧密，使得用废弃混凝土作骨料的再生混凝土容易出现开裂的情况。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了可再生混凝土配方及其制备方法，提高了可再生混凝土的性能，同时减少其出现开裂的问题。
本发明提出的可再生混凝土，包含如下重量份计的原料：
硅酸盐水泥100-150份、粉煤灰15-35份、河砂100-200份、减水剂4-8份、减缩剂5-15份、粗骨料200-400份、细骨料100-200份、聚酯纤维5-10份、钢纤维5-15份、稻草灰5-15份、水50-80份；
所述粗骨料和细骨料均由废弃混凝土经粉碎研磨后制得，且所述粗骨料的粒径为18-22mm，所述细骨料的粒径为5-10mm。
优选地，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
优选地，所述减缩剂包含如下重量份计的原料：水玻璃10-20份、氧化烯烃化合物15-20份、梳形聚合物1-5份、聚乙二醇5-15份。
本发明提出的可再生混凝土制备的方法步骤如下：
S1：将粗骨料和细骨料在300-500r/min条件下搅拌混合40-80s；
S2：向S1混合后的物料中加入一半量的水，并继续搅拌40-80s；
S3：向S2混合后的物料中加入硅酸盐水泥、粉煤灰、河砂，并继续搅拌20-40s；
S4：向S3混合后的物料中加入减水剂、减缩剂、聚酯纤维、钢纤维、稻草灰和一半量的水，并继续恒速搅拌100-150s，制得可再生混凝土。
优选地，所述S2中还加入了1-10份的稀硫酸。
优选地，物料搅拌用装置包括具有一容纳空间的壳体，所述壳体上端连通有进料口，所述壳体下端连通有排料组件，所述壳体的内腔中还包括水平分布第一搅拌轴和第二搅拌轴，所述第一搅拌轴和第二搅拌轴的一端均插接在所述壳体的内壁上并与所述壳体的内壁转动连接，所述第一搅拌轴和第二搅拌轴的另一端均贯穿所述壳体的内壁并与位于所述壳体外侧的电机传动连接，所述第一搅拌轴和第二搅拌轴均匀贯穿的壳体的侧壁转动连接，所述第一搅拌轴和第二搅拌轴上均均匀分布有若干搅拌桨。
优选地，所述排料组件包括垂直设置的调节管，所述调节管的一端与所述壳体的容纳空间连通，所述调节管内螺纹连接有调节杆，所述调节管的一侧还连接有出料管所述出料管与所述调节管的内腔连通。
优选地，所述调节杆顶部的弧度与所述壳体底部的弧度相配，且所述调节杆的顶部可沿调节管位移至调节管与出料管的连接部以下。
优选地，所述第一搅拌轴和第二搅拌轴中部开有加热腔，所述加热腔内安装有加热棒。
优选地，所述搅拌桨内还固定安装有加热片，控制所述加热片和加热棒的驱动组件固定安装在第一搅拌轴和第二搅拌轴内。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
(1)本申请通过对废弃混凝土进行粉碎和研磨后，控制添加的粗骨料的粒径在18-22mm左右，细骨料的粒径在5-10mm左右，同时还在其中加入了粉煤灰、聚酯纤维、钢纤维和稻草灰，制得的可再生混凝土的强度高，且不会出现开裂的问题。
(2)本申请的混凝土中还加入了减缩剂，能够减少混凝土的收缩，且本申请的减缩剂在水玻璃和聚乙二醇的基础上采用分子量小的氧化烯烃化合物和分子量大的梳形聚合物进行复配，借助两者的协同作用，使得本申请的减缩剂的效果更好，特别适用于以本申请中粗骨料和细骨料的粒径大小及配比制备的混凝土。
(3)本申请在制备混凝土的方法上首先将粗骨料和细骨料进行混匀，然后再加入一半量的水对骨料进行预湿，减少再生骨料表面的非活性粉尘，有利于提高再生混凝土的强度，然后再加入水泥，此时在骨料外围能够形成一层水灰比较小的界面过渡层，使其强度得到提高，同时水泥浆也能够填充一些孔隙和裂缝，在强度发展的后期，再生骨料预先吸收的水分能够“释放”出来，参与水泥的水化过程，起到“内养护”的作用，促进混凝土强度的发展，而在这一阶段，将减水剂、减缩剂、聚酯纤维、钢纤维、稻草灰和剩余的水同时加入能够保证上述组分的充分混合，同时会存在一部分组分随着水泥进入再生骨料孔隙后裂缝内，还有一部分附着在再生骨料的表面，从而进一步提高了制备的再生混凝土的强度，且不会出现开裂的现象。
(4)此外本申请还可以在添加水的同时加入一定量的稀酸溶液，如稀硫酸、稀硝酸、稀盐酸等，一方面能够进一步提高非活性粉尘的去除，另一方面能够在在再生骨料的表面留下纹路和凹孔，方便后续水泥等组分与其的结合，从而减少开裂问题的出现。
附图说明
图1为本发明提出的物料搅拌用装置的结构示意图；
图2为本发明提出的物料搅拌用装置的俯视剖面图。
图中：1-壳体、2-进料口、3-加热腔、4-第一搅拌轴、5-出料管、6-调节管、7-调节杆、8-排料组件、9-第二搅拌轴、10-搅拌桨、11-电机。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
参考图1-2，本发明提出的物料搅拌用装置包括具有一容纳空间的壳体1，所述壳体上端连通有进料口2，所述壳体下端连通有排料组件8，所述壳体的内腔中还包括水平分布第一搅拌轴4和第二搅拌轴9，所述第一搅拌轴和第二搅拌轴的一端均插接在所述壳体的内壁上并与所述壳体的内壁转动连接，所述第一搅拌轴和第二搅拌轴的另一端均贯穿所述壳体的内壁并与位于所述壳体外侧的电机11传动连接，所述第一搅拌轴和第二搅拌轴均匀贯穿的壳体的侧壁转动连接，所述第一搅拌轴和第二搅拌轴上均均匀分布有若干搅拌桨10。
排料组件包括垂直设置的调节管6，所述调节管的一端与所述壳体的容纳空间连通，所述调节管内螺纹连接有调节杆7，所述调节管的一侧还连接有出料管5，所述出料管与所述调节管的内腔连通。
为了进一步避免在搅拌过程中出现死角而导致部分物料无法搅拌的现象，将壳体的下端设置为两个连接的圆弧形，且调节杆顶部的弧度与所述壳体底部的弧度相配，调节杆的顶部可沿调节管位移至调节管与出料管的连接部以下，当进行排料时，只需要将调节杆向下转动至其顶部不高于出料管与调节管的连接部即可，解决了现有的排料管中容易积聚部分物料而无法充分混合的问题。
在物料搅拌混合的过程中需要对物料进行加热，现有的加热方式存在加热不均匀的现象，本申请在现有加热模式的基础上(图中未示出现有的加热装置)，在第一搅拌轴和第二搅拌轴中部开有加热腔3，所述加热腔内安装有加热棒，从而使得物料在搅拌过程中的加热均匀性。
为了进一步提高物料的加热均匀性，搅拌桨内还固定安装有加热片，控制所述加热片和加热棒的驱动组件固定安装在第一搅拌轴和第二搅拌轴内。
对于本申请中不论是加热棒还是加热片来说，其主要是起到辅助加热的效果，至于物料的主要加热方式采用现有的技术即可，如采用蒸汽加热的方式，此时需要在壳体上设置相应的蒸汽进口和蒸汽出口即可。
本申请的减水剂购自巴斯夫(中国)有限公司，型号为RHEOPLUS 410。
实施例1
本发明提出的可再生混凝土，包含如下重量份计的原料：
硅酸盐水泥100份、粉煤灰15份、河砂100份、聚羧酸减水剂4份、减缩剂5份、粗骨料200份、细骨料100份、聚酯纤维5份、钢纤维5份、稻草灰5份、水50份；
所述粗骨料和细骨料均由废弃混凝土经粉碎研磨后制得，且所述粗骨料的粒径为20mm，所述细骨料的粒径为8mm。
减缩剂包含如下重量份计的原料：水玻璃10份、氧化烯烃化合物15份、梳形聚合物1份、聚乙二醇5份。
本发明提出的可再生混凝土制备的方法步骤如下：
S1：将粗骨料和细骨料在400r/min条件下搅拌混合60s；
S2：向S1混合后的物料中加入一半量的水，并继续搅拌60s；
S3：向S2混合后的物料中加入硅酸盐水泥、粉煤灰、河砂，并继续搅拌30s；
S4：向S3混合后的物料中加入减水剂、减缩剂、聚酯纤维、钢纤维、稻草灰和一半量的水，并继续恒速搅拌120s，制得可再生混凝土。
S2中还加入了1份的稀硫酸。
实施例2
本发明提出的可再生混凝土，包含如下重量份计的原料：
硅酸盐水泥150份、粉煤灰35份、河砂200份、聚羧酸减水剂8份、减缩剂15份、粗骨料400份、细骨料200份、聚酯纤维10份、钢纤维15份、稻草灰15份、水80份；
所述粗骨料和细骨料均由废弃混凝土经粉碎研磨后制得，且所述粗骨料的粒径为20mm，所述细骨料的粒径为8mm。
减缩剂包含如下重量份计的原料：水玻璃20份、氧化烯烃化合物20份、梳形聚合物5份、聚乙二醇15份。
本发明提出的可再生混凝土制备的方法步骤如下：
S1：将粗骨料和细骨料在400r/min条件下搅拌混合60s；
S2：向S1混合后的物料中加入一半量的水，并继续搅拌60s；
S3：向S2混合后的物料中加入硅酸盐水泥、粉煤灰、河砂，并继续搅拌30s；
S4：向S3混合后的物料中加入减水剂、减缩剂、聚酯纤维、钢纤维、稻草灰和一半量的水，并继续恒速搅拌120s，制得可再生混凝土。
S2中还加入了10份的稀硫酸。
实施例3
本发明提出的可再生混凝土，包含如下重量份计的原料：
硅酸盐水泥120份、粉煤灰25份、河砂150份、聚羧酸减水剂6份、减缩剂10份、粗骨料300份、细骨料150份、聚酯纤维8份、钢纤维10份、稻草灰10份、水65份；
所述粗骨料和细骨料均由废弃混凝土经粉碎研磨后制得，且所述粗骨料的粒径为20mm，所述细骨料的粒径为8mm。
减缩剂包含如下重量份计的原料：水玻璃15份、氧化烯烃化合物18份、梳形聚合物3份、聚乙二醇10份。
本发明提出的可再生混凝土制备的方法步骤如下：
S1：将粗骨料和细骨料在400r/min条件下搅拌混合60s；
S2：向S1混合后的物料中加入一半量的水，并继续搅拌60s；
S3：向S2混合后的物料中加入硅酸盐水泥、粉煤灰、河砂，并继续搅拌30s；
S4：向S3混合后的物料中加入减水剂、减缩剂、聚酯纤维、钢纤维、稻草灰和一半量的水，并继续恒速搅拌120s，制得可再生混凝土。
S2中还加入了5份的稀硫酸。
对比例1
对比例1与实施例3的区别在于粗骨料的粒径为30mm。
对比例2
对比例2与实施例3的区别在于粗骨料的粒径为15mm。
对比例3
对比例3与实施例3的区别在于减缩剂中未加入梳形聚合物。
对比例4
对比例3与实施例3的区别在于减缩剂中未加入氧化烯烃化合物。
对比例5
对比例5与实施例3的区别在于在制备混凝土时先将水泥与水混合，然后再将粗骨料等其余物料加入水泥浆中进行混合制得混凝土。
对实施例1-3和对比例1-4制备的混凝土的强度和减缩率比进行测试，其中混凝土的强度测试参照GB/T50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》，结果如下表所示。
表1性能测试
Figure BDA0002440742500000061
Figure BDA0002440742500000071
由上表可以看出，本申请严格控制粗骨料的粒径在20mm，制备的混凝土的强度得到显著地提升；由对比例5与实施例3的结果可以看出，采用本申请的制备方法与现有的常规方法相比同样显著地提高了混凝土的强度，对比例3-4与实施例3的结果对比可以看出本申请添加的分子量小的氧化烯烃化合物和分子量大的梳形聚合物在控制混凝土减缩率方面具有一定的协同作用，这是由他们的分子量的大小及两者的结构产生的效果。此外，本申请制备的再生混凝土的强度达到45MPa左右，解决了废弃混凝土再利用的问题。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.可再生混凝土，其特征在于，包含如下重量份计的原料：
硅酸盐水泥100-150份、粉煤灰15-35份、河砂100-200份、减水剂4-8份、减缩剂5-15份、粗骨料200-400份、细骨料100-200份、聚酯纤维5-10份、钢纤维5-15份、稻草灰5-15份、水50-80份；
所述粗骨料和细骨料均由废弃混凝土经粉碎研磨后制得，且所述粗骨料的粒径为18-22mm，所述细骨料的粒径为5-10mm。
2.根据权利要求1所述的可再生混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
3.根据权利要求1所述的可再生混凝土，其特征在于，所述减缩剂包含如下重量份计的原料：水玻璃10-20份、氧化烯烃化合物15-20份、梳形聚合物1-5份、聚乙二醇5-15份。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的可再生混凝土的制备方法，其特征在于，方法步骤如下：
S1：将粗骨料和细骨料在300-500r/min条件下搅拌混合40-80s；
S2：向S1混合后的物料中加入一半量的水，并继续搅拌40-80s；
S3：向S2混合后的物料中加入硅酸盐水泥、粉煤灰、河砂，并继续搅拌20-40s；
S4：向S3混合后的物料中加入减水剂、减缩剂、聚酯纤维、钢纤维、稻草灰和一半量的水，并继续恒速搅拌100-150s，制得可再生混凝土。
5.根据权利要求4所述的可再生混凝土的制备方法，其特征在于，所述S2中还加入了1-10份的稀硫酸。
6.根据权利要求4所述的可再生混凝土的制备方法，其特征在于，物料搅拌用装置包括具有一容纳空间的壳体，所述壳体上端连通有进料口，所述壳体下端连通有排料组件，所述壳体的内腔中还包括水平分布第一搅拌轴和第二搅拌轴，所述第一搅拌轴和第二搅拌轴的一端均插接在所述壳体的内壁上并与所述壳体的内壁转动连接，所述第一搅拌轴和第二搅拌轴的另一端均贯穿所述壳体的内壁并与位于所述壳体外侧的电机传动连接，所述第一搅拌轴和第二搅拌轴均匀贯穿的壳体的侧壁转动连接，所述第一搅拌轴和第二搅拌轴上均均匀分布有若干搅拌桨。
7.根据权利要求6所述的可再生混凝土的制备方法，其特征在于，所述排料组件包括垂直设置的调节管，所述调节管的一端与所述壳体的容纳空间连通，所述调节管内螺纹连接有调节杆，所述调节管的一侧还连接有出料管所述出料管与所述调节管的内腔连通。
8.根据权利要求7所述的可再生混凝土的制备方法，其特征在于，所述调节杆顶部的弧度与所述壳体底部的弧度相配，且所述调节杆的顶部可沿调节管位移至不高于调节管与出料管的连接部。
9.根据权利要求6所述的可再生混凝土的制备方法，其特征在于，所述第一搅拌轴和第二搅拌轴中部开有加热腔，所述加热腔内安装有加热棒。
10.根据权利要求9所述的可再生混凝土的制备方法，其特征在于，所述搅拌桨内还固定安装有加热片，控制所述加热片和加热棒的驱动组件固定安装在第一搅拌轴和第二搅拌轴内。
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