CN111875309A - 一种再生混凝土及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于再生建筑材料技术领域，具体涉及一种再生混凝土及其制备方法和应用。本发明采用再生粗骨料取代部分天然骨料制备再生混凝土，其能耗是全部采用天然骨料获得混凝土能耗的25％，且成本降低了12.5％，同时可减少20％的CO2排放量，不仅节约了能源还有利于保护环境。制备时采用二次搅拌工艺先加入胶凝材料和水，形成高水灰比泥浆，再加入再生粗骨料，泥浆渗透到再生粗骨料微裂缝中，并在其表面形成水泥浆壳，强化了再生粗骨料的强度，从而提高再生混凝土整体强度，使最终制得的混凝土满足住宅小区路基路面的施工要求。

Description

一种再生混凝土及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于再生建筑材料技术领域，具体涉及一种再生混凝土及其制备方法和应用。
背景技术
混凝土作为土木工程建设中需求量极其大的一种材料己然成为建筑材料领域的支柱。与此同时，混凝土作为建筑行业的支柱产业，在资源、能源消耗方面也是当之无愧的“大户”，这与21世纪资源短缺、能源匾乏的现状是相悖的，同时也违背了我国大力倡导的循环经济和保护生态环境实现可持续发展的理念。因此，如何在生产过程中降低能耗，降低碳排放已成为建筑材料技术研究中的一个重要课题。显然，普通混凝土已经不能满足现代建筑要求，而利用废弃混凝土，对其进行清洗、破碎、分级和按一定比例配合得到再生粗骨料，将再生粗骨料部分或全部替换天然骨料配制得到可循环使用的再生混凝土必将成为建筑材料的发展趋势。
目前住宅小区内部道路浇筑大多采用的是普通混凝土，普通混凝土能耗大，碳排放量高且成本较高，考虑到住宅小区内部道路承受的力较小，完全可以设计研发一种既满足道路性能要求又能降低能耗碳排放且成本较低的可再生混凝土材料。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提供一种可用于住宅小区内部路基路面的能耗小、生产成本低且碳排放大幅降低的可再生混凝土。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种再生混凝土，所述混凝土由如下质量百分比的原料制成：天然骨料20-25％、再生粗骨料20-25％、细骨料28-33％、矿粉3-4.5％、水泥13-18％、减水剂0.1-0.5％、水6-9％。
本发明采用再生粗骨料取代部分天然骨料获得的混凝土是全部采用天然骨料获得混凝土能耗的25％，且成本降低了12.5％，同时可减少20％的CO2排放量，不仅节约了能源还有利于保护环境。
作为优选，上述混凝土中天然骨料为骨料粒径为4.75～31.5mm、压碎指标为4.5％、堆积密度为1610kg/m3、表观密度为2670kg/m3的花岗岩碎石。
作为优选，上述混凝土中再生粗骨料粒径为4.75～31.5mm，吸水率为4.1％，含水率为1.5％，压碎指标为11.8％。
作为优选，上述混凝土中再生粗骨料粒径级配分布为：4.75mm—14.1％，9.5mm—25.2％，16.0mm—26.3％，19.0mm—24.8％，26.5mm—5.1％，31.5mm—3.8％。本发明再生粗骨料粒径筛选按照天然骨料粒径百分比进行选配，这样可在粒径选择上与天然骨料粒径保持一致，减弱由于粒径级配导致的混凝土强度下降。
作为优选，上述混凝土中细骨料为细度模数为2.61、砂率为0.41、氯离子含量为0.005％、堆积密度为1590kg/m3、表观密度为2580kg/m3的淡化海砂。
作为优选，上述混凝土中水的添加量按照公式(1)进行计算，
Wg＝W+mRgωa-mRgωc(1)
式中：Wg—再生混凝土用水量；
W—普通混凝土用水量；
mRg—再生粗骨料的用量；
ωa—再生粗骨料的吸水率；
ωc—再生粗骨料的含水率；
本发明由于掺加了再生粗骨料，而再生粗骨料的吸水率较天然骨料高，为了保证产生的再生混凝土的和易性，掺入水的量需要重新确定，根据上述公式计算添加水量，可以保证混凝土具有较佳的和易性。
本发明的另一个目的是提供一种上述再生混凝土的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
(1)按上述质量百分比称取混凝土原料，备用；
(2)分别取1/4量的水泥、矿粉、砂子与3/10量的水进行混合，搅拌0.5-1min，制得高水灰比泥浆；
(3)将再生粗骨料加入步骤(2)制得的高水灰比泥浆中，搅拌0.5-1min，然后再加入天然骨料和剩余量的水泥、矿粉、砂子，搅拌0.5-1min，制得混合浆料；
(4)向步骤(3)的混合浆料中加入剩余量的水和全部减水剂，搅拌1-2min，制得再生混凝土；
传统的混凝土制备工艺虽然工序简单、耗时短，但由于添加的再生粗骨料吸水率较大，一旦与水直接接触便会在骨料表面形成水膜，而水膜又被新生水化产物填充形成粘结强度较差的界面过渡区，导致混凝土强度下降。此外，再生粗骨料一次性与水接触，难以对再生粗骨料的微观结构做出宏观调控，导致界面结构差异较大而影响混凝土的使用性能。为了克服传统工艺的不足，本发明采用二次搅拌工艺先加入胶凝材料和水，形成高水灰比泥浆，再加入再生粗骨料，泥浆渗透到再生粗骨料微裂缝中，并在其表面形成水泥浆壳，强化了再生粗骨料的强度，从而提高再生混凝土整体强度。
本发明的再一个目的是提供一种上述再生混凝土在路基路面中的应用，该再生混凝土用于住宅小区的路基路面。与外界道路相比住宅小区内部承受力较小，采用本发明再生混凝土用于住宅小区的路基路面完全符合施工要求。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1.本发明采用再生粗骨料取代部分天然骨料获得的混凝土是全部采用天然骨料获得混凝土能耗的25％，且成本降低了12.5％，同时可减少20％的CO2排放量，不仅节约了能源还有利于保护环境。
2.采用本发明原料和工艺制备的混凝土各项参数指标均能满足住宅小区路基路面的施工要求。
附图说明
图1为实施例1再生粗骨料示意图；
图2为实施例1路基示意图；
图3为实施例1再生混凝土浇筑示意图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。如果无特殊说明，本发明的实施例中所采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。以下实施例中原料均按照每立方米所需料进行称取。
实施例1
将废弃混凝土用破碎机破碎后再用大型筛分机械筛分成表1所示粒径级配，清洗固化得再生粗骨料，如图1所示。
表1再生骨料粒径级配
Figure BDA0002550504130000041
称取花岗岩碎石524Kg、再生粗骨料524Kg、淡化海砂720Kg、矿粉90Kg、海螺牌P.042.5普通硅酸盐水泥335Kg、高效聚羧酸减水剂7.2Kg、自来水185.6Kg，备用；
分别取水泥83.75Kg、矿粉22.5Kg、淡化海砂180Kg与55.68Kg的自来水进行混合，搅拌1min，制得高水灰比泥浆；
将524Kg再生粗骨料加入到制得的高水灰比泥浆中，搅拌0.5min，然后再加入524Kg天然骨料和剩余量的水泥、矿粉、砂子，搅拌0.5min，制得混合浆料；
向混合浆料中加入剩余量的水和7.2Kg高效聚羧酸减水剂，搅拌2min，制得再生混凝土；
将再生混凝土用于小区内部道路路基路面具体施工过程为：在划线完成后，先在道路两边设置好木模板，再铺设一层厚度为150mm的再生粗骨料路基层，而后采用贴路基灰饼的方式确定道路厚度，厚度为200mm，间距为2m，如图2所示，再进行再生混凝土的浇筑，浇筑过程中使用φ50棒插入式振捣棒要快插慢拔，插点均匀布置，按顺序进行，不得遗漏。插入式振捣棒水平移动间距不大于40cm。振捣上一层时插入下一层混凝土5cm以消除两层间的接缝。养护3d后方可上人进行后续工作，浇筑再生混凝土示意图如图3所示。
实施例2
将废弃混凝土用破碎机破碎后再用大型筛分机械筛分成表1所示粒径级配，清洗固化得再生粗骨料，如图1所示。
表1再生骨料粒径级配
Figure BDA0002550504130000051
称取天然骨料524Kg、再生粗骨料655Kg、淡化海砂733.6Kg、矿粉112.66Kg、海螺牌P.042.5普通硅酸盐水泥393Kg、高效聚羧酸减水剂13.1Kg、自来水189.03Kg，备用；
分别取水泥98.25Kg、矿粉28.165Kg、淡化海砂183.4Kg与56.709Kg的自来水进行混合，搅拌1min，制得高水灰比泥浆；
将655Kg再生粗骨料加入到制得的高水灰比泥浆中，搅拌0.5min，然后再加入524Kg天然骨料和剩余量的水泥、矿粉、淡化海砂，搅拌1min，制得混合浆料；
向混合浆料中加入剩余量的自来水和13.1Kg高效聚羧酸减水剂，搅拌1min，制得再生混凝土；
将上述再生混凝土用于小区内部道路路基路面具体施工过程为：在划线完成后，先在道路两边设置好木模板，再铺设一层厚度为150mm的再生粗骨料路基层，而后采用贴路基灰饼的方式确定道路厚度，厚度为200mm，间距为2m，再进行再生混凝土的浇筑，浇筑过程中使用φ50棒插入式振捣棒要快插慢拔，插点均匀布置，按顺序进行，不得遗漏。插入式振捣棒水平移动间距不大于40cm。振捣上一层时插入下一层混凝土5cm以消除两层间的接缝。养护3d后方可上人进行后续工作。
实施例3
将废弃混凝土用破碎机破碎后再用大型筛分机械筛分成表1所示粒径级配，清洗固化得再生粗骨料，如图1所示。
表1再生骨料粒径级配
Figure BDA0002550504130000061
称取天然骨料524Kg、再生粗骨料419.2Kg、淡化海砂607.8Kg、矿粉62.9Kg、海螺牌P.042.5普通硅酸盐水泥293Kg、高效聚羧酸减水剂6.29Kg、自来水182.9Kg，备用；
分别取水泥73.25Kg、矿粉15.73Kg、淡化海砂151.95淡化海砂与54.87Kg的水进行混合，搅拌0.5min，制得高水灰比泥浆；
将再生粗骨料加入到制得的高水灰比泥浆中，搅拌1min，然后再加入524Kg天然骨料和剩余量的水泥、矿粉、淡化海砂，搅拌1min，制得混合浆料；
向混合浆料中加入剩余量的自来水和全部减水剂，搅拌2min，制得再生混凝土；
将上述再生混凝土用于小区内部道路路基路面具体施工过程为：在划线完成后，先在道路两边设置好木模板，再铺设一层厚度为150mm的再生粗骨料路基层，而后采用贴路基灰饼的方式确定道路厚度，厚度为200mm，间距为2m，再进行再生混凝土的浇筑，浇筑过程中使用φ50棒插入式振捣棒要快插慢拔，插点均匀布置，按顺序进行，不得遗漏。插入式振捣棒水平移动间距不大于40cm。振捣上一层时插入下一层混凝土5cm以消除两层间的接缝。养护3d后方可上人进行后续工作。
在实施例1-3浇筑过程中分别留置混凝土立方体试块(150mm×150mm×150mm)6个和混凝土棱柱体试块(150mm×150mm×300mm)3个；任意3个立方体试块浇筑完常温养护下3d后在200T电液伺服压力机上测定立方体抗压强度，另外3个浇筑完常温养护下28d后在200T电液伺服压力机上测定立方体抗压强度；3个棱柱体试块在200T电液伺服压力机上测定弹性模量；塌落度由施工现场进行三次测定，将上述每组试验测得的数据求平均值，平均值结果见表2。
表2：实施例1-3中混凝土试块的性能测试平均值
Figure BDA0002550504130000071
通过表2可以看出，本发明再生混凝土的性能接近建筑最常用普通混凝土C40(抗压强度fcu:29.53d、51.328d；弹性模量Ec：34.7；塌落度180)，完全符合承受力较小的住宅小区路基路面的施工要求。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。

Claims (8)

1.一种再生混凝土，其特征在于，所述混凝土由如下质量百分比的原料制成：天然骨料20-25％、再生粗骨料20-25％、细骨料28-33％、矿粉3-4.5％、水泥13-18％、减水剂0.1-0.5％、水6-9％。
2.根据权利要求1所述的再生混凝土，其特征在于，所述天然骨料为骨料粒径为4.75～31.5mm、压碎指标为4.5％、堆积密度为1610kg/m3、表观密度为2670kg/m3的花岗岩碎石。
3.根据权利要求1所述的再生混凝土，其特征在于，所述再生粗骨料粒径为4.75～31.5mm，吸水率为4.1％，含水率为1.5％，压碎指标为11.8％。
4.根据权利要求1所述的再生混凝土，其特征在于，所述再生粗骨料粒径级配分布为：4.75mm—14.1％，9.5mm—25.2％，16.0mm—26.3％，19.0mm—24.8％，26.5mm—5.1％，31.5mm—3.8％。
5.根据权利要求1所述的再生混凝土，其特征在于，所述细骨料为细度模数为2.61、砂率为0.41、氯离子含量为0.005％、堆积密度为1590kg/m3、表观密度为2580kg/m3的淡化海砂。
6.根据权利要求1所述的再生混凝土，其特征在于，所述水的添加量按照如下公式进行计算，
Wg＝W+mRgωa-mRgωc
式中：Wg—再生混凝土用水量；
W—普通混凝土用水量；
mRg—再生粗骨料的用量；
ωa——再生粗骨料的吸水率；
ωc——再生粗骨料的含水率。
7.一种如权利要求1中所述再生混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按权利要求1中质量百分比称取混凝土原料，备用；
(2)分别取1/4量的水泥、矿粉、砂子与3/10量的水进行混合，搅拌0.5-1min，制得高水灰比泥浆；
(3)将再生粗骨料加入步骤(2)制得的高水灰比泥浆中，搅拌0.5-1min，然后再加入天然骨料和剩余量的水泥、矿粉、砂子，搅拌0.5-1min，制得混合浆料；
(4)向步骤(3)的混合浆料中加入剩余量的水和全部减水剂，搅拌1-2min，制得再生混凝土。
8.一种如权利要求1所述的再生混凝土在路基路面中的应用，其特征在于，所述再生混凝土用于住宅小区内部路基路面。
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