CN111892375A - 一种建筑垃圾再生混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种建筑垃圾再生混凝土及其制备方法，所述建筑垃圾再生混凝土包括建筑垃圾再生粗骨料、硅灰混合液、水泥、河砂、水与减水剂；其中所述建筑垃圾再生粗骨料为建筑垃圾经分选破碎筛分后所得；本发明的建筑垃圾再生混凝土不仅具有优异的性能，同时也具有明显的价格优势；所述建筑垃圾再生混凝土的制备方法简单，无需其他附加条件，非常适用于混凝土预制构件，能推动再生混凝土在装配式建筑中的应用。

Description

一种建筑垃圾再生混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土领域，具体涉及一种建筑垃圾再生混凝土及其制备方法。

背景技术

近年来，随着我国经济高速增长，城市化逐步迈向新的台阶。但城市建设的快步发展也产生了大量的建筑垃圾。这些建筑垃圾不仅占用了宝贵的土地资源，而且未经处理的建筑垃圾对生态环境构成了巨大威胁。建筑垃圾被称作为“放错了地方的资源”，如对其简单处置也是一种资源浪费。如何提高建筑垃圾的处置水平、利用能力，将关系到我国经济是否能高质量发展。据统计，2018年我国产生的建筑垃圾超过了29亿吨，其再生利用率仅10%左右，预计到2020年，我国还将新增建筑垃圾约300亿平方米，建筑垃圾产生量将会达到50亿吨。如此体量的建筑垃圾，将其资源化利用是唯一的选出路。另外，全球目前的碎石产量达到400亿吨以上，且产量逐年递增。但碎石资源已较难被开采，且在开采碎石过程中产生的环境问题越来越严重。碎石主要的用途是制备混凝土，混凝土是目前世界上除了水用量最大的消耗品，是支撑世界各国工程建设发展的关键性材料之一。据统计，2017年我国混凝土产量超过70亿立方，位居世界第一位，占全球混凝土产量的60%。将建筑垃圾通过一定的工艺加工成再生骨料用于制备再生骨料混凝土，既能解决建筑垃圾资源化利用难的问题，同时又能缓解碎石资源紧张给城市建设造成的压力。

由建筑垃圾破碎而成的再生骨料具有吸水率大、强度低等缺点，如直接替代天然砂石用于制备混凝土，新拌再生混凝土工作性能差，并且成型后的混凝土强度低、收缩大、开裂严重。因此只有将再生骨料进行改性处理，且加入多种功能型外掺剂才能使再生混凝土性能得到保证。但现有技术中的上述方法一般成本较高，且难以在实际工程中大规模应用。

发明内容

本发明针对新拌建筑垃圾再生混凝土工作性能低，且成型的再生混凝土表现出强度低、干缩大以及耐久性较差等现状，研究出一种制备过程简单，成本低，且产品性能优异的建筑垃圾再生混凝土。

本发明还提供了一种制备过程简单，且能制备得到性能优异的利用建筑垃圾为基础原料制备混凝土的建筑垃圾再生混凝土的制备方法。

本发明提出的技术方案在于提供一种建筑垃圾再生混凝土，所述技术方案为：

一种建筑垃圾再生混凝土，所述建筑垃圾再生混凝土包括建筑垃圾再生粗骨料、硅灰混合液、水泥、河砂、水与减水剂；其中所述建筑垃圾再生粗骨料为建筑垃圾经分选破碎筛分后所得，再生骨料中含有混凝土颗粒、砖渣颗粒、瓷砖颗粒等，粒径大小分为三档，即为：19~31.5mm、9.5~19mm与4.75~9.5mm，三档再生骨料质量比为19~31.5mm：9.5~19mm：4.75~9.5mm=（4~5）：（5~7）：（2~3）；

建筑垃圾再生粗骨料质量与硅灰混合液质量比为1：（3~4）；

水泥、河砂、水、减水剂的质量比为1：（2~2.5）：（0.45~0.55）：（0.008~0.01）。

所述硅灰混合液由硅灰、水与水玻璃混合而成，硅灰密度2.2~2.4g/cm³，比表面积20~25m²/g，水玻璃的质量分数为32%~35%，模数为2.8~3.2。

所述硅灰混合液中，硅灰、水与水玻璃的质量比为1：（6~8）:（0.04~0.06）。

所述水泥为普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥或复合硅酸盐水泥中的一种，其28天强度大于42.5MPa。

所述河砂为中砂，细度模数为2.3~3.1。

所述减水剂为聚羧酸减水剂。

本发明还包括所述建筑垃圾再生混凝土的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

（1）将建筑垃圾再生粗骨料于100~105℃烘干2~3h；

（2）将烘干的建筑垃圾再生粗骨料冷却至常温后加入硅灰混合液中搅拌4~5min；

（3）配制水泥砂浆，将水泥、河砂、水与减水剂混合搅拌120~150s；

（4）建筑垃圾再生粗骨料在硅灰混合液中搅拌完成后，将再生粗骨料从混合液中分离，然后装入试模中，分两次装入；

第一次装入试模量的1/2~2/3，然后放置于混凝土振动台上振动，振动20~30s后，在振动的同时缓慢地掺入搅拌好的水泥砂浆，直至水泥砂浆快要没过再生骨料，此时顶层再生骨料仍有部分棱角露出水泥砂浆液面；

第二次将再生粗骨料装入时稍超过于试模边缘，然后继续振动，振动20~30s后，同样边振动边掺入水泥砂浆，直至水泥砂浆没过试模边缘，而后继续振动10~15s，刮平试件表面即可。

本发明的有益效果：

（1）本发明工艺简单，无需其他附加条件，非常适用于混凝土预制构件，能推动再生混凝土在装配式建筑中的应用。且组成材料都为行业常规材料，较易获得，有利于技术推广。

（2）建筑垃圾再生骨料吸水率大、强度不高、材料变异性大，所以常规方法制备的再生混凝土品质不高，且质量稳定性难以控制。而采用本发明方法制备的建筑垃圾再生混凝土可解决常规制备再生混凝土工作性能差、强度低与耐久性不佳等问题。

首先本发明方法先巧妙地采用硅灰混合液对建筑垃圾再生骨料进行强化，硅灰能填充再生骨料表层孔隙，且能发生持续水化反应，增加胶体质量，另外水玻璃同样能起到强化再生骨料表层的作用。

其次，采用本发明方法成型的再生混凝土结构密实，粗骨料分布均匀，且在受力时能产生较大的机械咬合力，提高再生混凝土整体强度。

再者，由本发明制备的再生混凝土粗骨料比重较大，且粗骨料表层吸附有大量硅灰可发生持续水化，因而能减少混凝土水分的散失，从而减少再生混凝土干缩以及干缩裂缝的形成，提高再生混凝土耐久性能。

（3）由本发明制备的建筑垃圾再生混凝土不仅具有优异的性能，同时也具有明显价格优势。据市场报价，现在天然碎石到厂价在100元/吨左右，而建筑垃圾再生骨料的原材料和加工成本共不到30元/吨，且本方法中粗骨料占比较高，可节约部分水泥。因此本发明方法具有较好的经济效益。需进一步指出的是，本发明的应用还能够缓解建筑垃圾对城市环境产生的压力，其社会效益远大于经济效益。

具体实施方式

以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

实施例1

一种建筑垃圾再生混凝土制备方法，该方法具体包括如下步骤：

（1）将建筑垃圾再生粗骨料放入105℃烘箱中3h。所述建筑垃圾再生粗骨料为建筑垃圾经分选破碎筛分后所得，再生骨料中含有混凝土颗粒、砖渣颗粒、瓷砖颗粒等，粒径大小分为3档，即为：19~31.5mm、9.5~19mm与4.75~9.5mm。

（2）将烘干的建筑垃圾再生粗骨料冷却至常温后放入硅灰混合液中搅拌5min。所述建筑垃圾再生骨料，3档骨料质量比为19~31.5mm：9.5~19mm：4.75~9.5mm=2：2：1；所述硅灰混合液由硅灰、水与水玻璃混合而成，硅灰密度2.3g/cm³，比表面积24m²/g，水玻璃的质量分数为33%，模数为2.9，硅灰、水与水玻璃的质量比为1：6：0.05；建筑垃圾再生粗骨料质量与硅灰混合液质量比为1：3.5。

（3）配置水泥砂浆，将水泥、河砂、水与减水剂放入搅拌锅中搅拌120s。所述水泥为P∙O42.5水泥，各方面性能符合要求；河砂为中砂，细度模数为2.4；减水剂为江苏苏博特的PCA-Ⅰ聚羧酸减水剂。所述水泥砂浆各组分质量比为水泥：河砂：水：减水剂=1：2.5：0.5：0.008。

（4）建筑垃圾再生粗骨料在硅灰混合液中搅拌完后，将再生粗骨料从混合液中分离出，然后装入试模中，分2次装入。第1次装入试模量的2/3，然后放置于混凝土振动台上振动，振动25s后，在振动的同时缓慢地掺入搅拌好的水泥砂浆，直至水泥砂浆快要没过再生骨料，此时顶层再生骨料仍有部分棱角露出水泥砂浆液面；第2次将再生粗骨料装入时稍超过于试模边缘，然后继续振动，振动25s后，同样边振动边掺入水泥砂浆，直至水泥砂浆没过试模边缘，而后继续振动15s，刮平试件表面即可。

实施例2

一种建筑垃圾再生混凝土制备方法，该方法除了第2步与实施例1不同，改变3档再生骨料质量比以及硅灰混合液组成比例，其它都相同。第2步操作具体如下：

将烘干的建筑垃圾再生粗骨料冷却至常温后放入硅灰混合液中搅拌5min。所述建筑垃圾再生骨料，3档骨料质量比为19~31.5mm：9.5~19mm：4.75~9.5mm=3：4：2；所述硅灰混合液由硅灰、水与水玻璃混合而成，硅灰密度2.3g/cm³，比表面积24m²/g，水玻璃的质量分数为33%，模数为2.9，硅灰、水与水玻璃的质量比为1：8：0.06；建筑垃圾再生粗骨料质量与硅灰混合液质量比为1：3。

实施例3

一种建筑垃圾再生混凝土制备方法，该方法除了第3步与实施例1不同，改变了水泥砂浆组成比例，其它都相同。第3步操作具体如下：

配置水泥砂浆，将水泥、河砂、水与减水剂放入搅拌锅中搅拌120s。所述水泥为P∙O42.5水泥，各方面性能符合要求；河砂为中砂，细度模数为2.4；减水剂为聚羧酸减水剂。所述水泥砂浆各组分质量比为水泥：河砂：水：减水剂=1：2.5：0.55：0.01。

对比例1

常规方法制备建筑垃圾再生混凝土，再生混凝土组成质量比为水泥：硅灰：减水剂：再生粗骨料：河砂：水=1:0.02:0.01:4.5:2.5:0.55。所有原材料指标参数与实施例1中原材料相同。

常规建筑垃圾再生混凝土制备方法：按照上述质量比称取各原材料，先把再生粗骨料投入搅拌锅内，之后再投入水泥、硅灰与河砂，而后加入水和减水剂，充分搅拌300s，最后装模，并在振动台上振动30s，刮平试模即可。

对比例2

为了便于比较发明效果，本对比例与实施例1相比，只改变再生骨料掺配比例为19~31.5mm：9.5~19mm：4.75~9.5mm=1：1：1，其它皆与实施例1相同。

为了进一步验证本发明方法效果，将对实施例和对比例进行28天抗压强度、28天劈裂强度、28天抗渗等级、28天碳化深度与28天抗冻等级测试，具体试验步骤参照《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T50081）与《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》（GB/T50082）的相关规定。结果如表1所示。

表1 建筑垃圾再生混凝土性能对比

采用本发明方法制备的建筑垃圾再生混凝土与对照例的再生混凝土相比，其28天抗压强度、劈裂强度、抗渗性能、抗碳化性能及抗冻性能都有明显提高。

以上所述是发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种建筑垃圾再生混凝土，其特征在于，所述建筑垃圾再生混凝土包括建筑垃圾再生粗骨料、硅灰混合液、水泥、河砂、水与减水剂；其中所述建筑垃圾再生粗骨料为建筑垃圾经分选破碎筛分后所得，再生骨料中含有混凝土颗粒、砖渣颗粒、瓷砖颗粒等，粒径大小分为三档，即为：19~31.5mm、9.5~19mm与4.75~9.5mm，三档再生骨料质量比为19~31.5mm：9.5~19mm：4.75~9.5mm=（4~5）：（5~7）：（2~3）；

建筑垃圾再生粗骨料质量与硅灰混合液质量比为1：（3~4）；

水泥、河砂、水、减水剂的质量比为1：（2~2.5）：（0.45~0.55）：（0.008~0.01）；

所述硅灰混合液由硅灰、水与水玻璃混合而成。

2.根据权利要求1所述的建筑垃圾再生混凝土，其特征在于，所述硅灰混合液的硅灰密度2.2~2.4g/cm³，比表面积20~25m²/g，水玻璃的质量分数为32%~35%，模数为2.8~3.2。

3.根据权利要求2所述的建筑垃圾再生混凝土，其特征在于，所述硅灰混合液中，硅灰、水与水玻璃的质量比为1：（6~8）:（0.04~0.06）。

4.根据权利要求1所述的建筑垃圾再生混凝土，其特征在于，所述水泥为普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥或复合硅酸盐水泥中的一种，其28天强度大于42.5MPa。

5.根据权利要求1所述的建筑垃圾再生混凝土，其特征在于，所述河砂为中砂，细度模数为2.3~3.1。

6.根据权利要求1-5任一项所述的建筑垃圾再生混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂。

7.权利要求1-6任一项所述的建筑垃圾再生混凝土的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

（1）将建筑垃圾再生粗骨料于100~105℃烘干2~3h；

（2）将烘干的建筑垃圾再生粗骨料冷却至常温后加入硅灰混合液中搅拌4~5min；

（3）配制水泥砂浆，将水泥、河砂、水与减水剂混合搅拌120~150s；

（4）建筑垃圾再生粗骨料在硅灰混合液中搅拌完成后，将再生粗骨料从混合液中分离，然后装入试模中，分两次装入；

第一次装入试模量的1/2~2/3，然后放置于混凝土振动台上振动，振动20~30s后，在振动的同时缓慢地掺入搅拌好的水泥砂浆，直至水泥砂浆快要没过再生骨料，此时顶层再生骨料仍有部分棱角露出水泥砂浆液面；

第二次将再生粗骨料装入时稍超过于试模边缘，然后继续振动，振动20~30s后，同样边振动边掺入水泥砂浆，直至水泥砂浆没过试模边缘，而后继续振动10~15s，刮平试件表面即可。