CN111978055A - 一种具有优异抗渗性的再生混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有优异抗渗性的再生混凝土及其制备方法，该具有优异抗渗性的再生混凝土按重量份计，包括以下组分：水泥240～300份、粉煤灰100～160份、改性再生骨料120～180份、蒙脱土15～25份、萘系减水剂5～10份、微米硫酸钙晶须3～8份、改性埃洛石纳米管6～12份、VAE乳液3～6份、纤维8～10份和水90～120份。本发明通过以硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、粉煤灰、改性再生骨料、蒙脱土、微米硫酸钙晶须、改性埃洛石纳米管以及纤维为再生混凝土的基材，再配合萘系减水剂、VAE乳液以及水作为辅料使用后，各个原料之间协同增效，使得最终制备的再生混凝土具有优异的保水性能、抗渗透性能以及抗压强度，且制备过程中绿色环保，具有良好的应用性，适合大规模推广应用。

Description

一种具有优异抗渗性的再生混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土生产技术领域，尤其涉及一种具有优异抗渗性的再生混凝土及其制备方法。

背景技术

混凝土的大批生产消耗了大量的砂石等自然资源。同时，因建筑物达到使用年限或重大基础设施改造、城市拆迁、震损建筑物等多方面产生了大量的废弃混凝土。目前，对废弃混凝土的处理处置，大部分直接进行填埋或露天堆放，少量用于地基、道路填充料或防冻层材料，极少量经破碎获得再生骨料作为建材原料。同时建设工程中天然砂石资源日益短缺，使得建筑废弃物资源化利用成为国内外学者研究的热点。建筑废弃物资源化的关键是再生混凝土骨料作为建材原料的利用。再生混凝土是指将上述废弃的混凝土块经过破碎、清洗、分级后，按一定比例与级配混合，部分或全部代替砂石等天然集料（主要是粗集料），再加入水泥、水等配而成的新混凝土。

再生混凝土在使用时需要具备抗渗防水的能力，从而使得再生混凝土的使用寿命长，但现有的再生混凝土的抗渗效果差。因此，我们提出了一种优异抗渗性的再生混凝土制备方法用于解决上述问题。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提出了一种具有优异抗渗性的再生混凝土及其制备方法。

本发明所采用的技术方案是通过以下技术方案得以实现：

本发明的目的之一在于提供一种具有优异抗渗性的再生混凝土，按重量份计，包括以下组分：水泥240～300份、粉煤灰100～160份、改性再生骨料120～180份、蒙脱土15～25份、萘系减水剂5～10份、微米硫酸钙晶须3～8份、改性埃洛石纳米管6～12份、VAE乳液3～8份、纤维8～10份和水90～120份。

进一步的，所述水泥为硫铝酸盐水泥和硅酸盐水泥组成的混合物，且混合物中硫铝酸盐水泥和硅酸盐水泥的重量份比为5～12:88～95。

进一步的，所述纤维为改性碳纳米纤维、海泡石纤维以及玻璃纤维组成的混合物，且混合物中改性纳米纤维素、海泡石纤维以及玻璃纤维的重量份比为3～5：1～3：2～6。

进一步的，所述改性碳纳米纤维通过以下步骤制备得到：将聚乙二醇1000溶于去离子水中，超声分散均匀得分散液，随后在分散液中加入碳纳米纤维，搅拌混合，使聚乙二醇1000充分附着在碳纳米纤维表面，干燥后制得改性碳纳米纤维，其中，聚乙二醇1000与碳纳米纤维的重量份比为5～8：3～5。

进一步的，所述改性再生骨料由废弃粗骨料经1～3wt％纳米硅溶胶和5～10wt%微硅粉浆液改性得到。

进一步的，所述微米硫酸钙晶须与改性埃洛石纳米管的重量份比为1～2:2～5。

本发明的目的之二在于提供一种具有优异抗渗性的再生混凝土的制备方法，包括以下步骤：

S1、按配方量，将改性埃洛石纳米管和微米硫酸钙晶须加入1/2萘系减水剂和1/3水的混合溶液中，在搅拌下利用超声波设备使改性埃洛石纳米管和微米硫酸钙晶须均匀分散，得到悬浮液Ⅰ，备用；

S2、按配方量，称取水泥、改性再生骨料、纤维和1/3水并混合均匀，得到第一混合物；

S3、按配方量，称取粉煤灰、蒙脱土、1/2萘系减水剂、VAE乳液和剩余的1/3水并混合均匀，得到第二混合物；

S4、将第一混合物和第二混合物依次加入悬浮液Ⅰ中混合均匀，得到具有优异抗渗性的再生混凝土。

与现有技术相比，本发明具备如下有益效果：

（1）本发明中，通过纳米硅溶胶和微硅粉浆液对再生粗骨料进行改性处理后，利用纳米硅溶胶中的纳米级二氧化硅颗粒的小尺寸效应，可以填充再生粗骨料中的孔隙和微裂缝，减少孔隙的数量，改善再生粗骨料的密实程度，降低其吸水率；同时，微硅粉的加入能够填充水泥颗粒间的孔隙，同时与水化产物生成凝胶体，与碱性材料氧化镁反应生成凝胶体，显著提高混凝土抗压、抗冲击及耐磨性能；一定比例改性埃洛石纳米管和微米硫酸钙晶须的加入能够填充骨料之间的缝隙，从而使得再生混凝土的孔隙率进一步降低，增强再生混凝土的机械性能；以改性碳纳米纤维、海泡石纤维以及玻璃纤维组成的混合物作为纤维的加入，由于改性碳纳米纤维、海泡石纤维和玻璃纤维均具有良好韧性、强度和吸附性，且在各组分原料中具有良好的分散性，能够使再生混凝土的整体结构强度大大提高。

（2）本发明中，加入的改性碳纳米纤维，通过碳纳米纤维表面接枝聚乙二醇1000，使得碳纳米纤维表面引入了大量的羟基，一方面提高了碳纳米纤维的分散性能，同时聚乙二醇1000分子能够迅速填充再生骨料内部的微裂纹和附着硬化水泥砂浆的微孔，并在再生骨料表面形成一层致密的不适水薄膜，从而降低再生骨料的吸水率，提高抗渗强度；另一方面引入的大量羟基，在再生骨料掺入硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥中制备再生混凝土的过程中，水泥水化产物中的钙、铝等离子与羟基脱水成键，提高了再生骨料与硅酸盐水泥结合的界面层粘结强度，进而提高再生混凝土的抗压强度。

本发明通过以硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、粉煤灰、改性再生骨料、蒙脱土、微米硫酸钙晶须、改性埃洛石纳米管以及纤维为再生混凝土的基材，再配合萘系减水剂、VAE乳液以及水作为辅料使用后，各个原料之间协同增效，使得最终制备的再生混凝土具有优异的保水性性能、抗渗透性能以及抗压强度，且制备过程中绿色环保，具有良好的应用性。

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。

实施例1

一种具有优异抗渗性的再生混凝土，按重量份计，包括以下组分：水泥（为由重量份比为5：95硫铝酸盐水泥和硅酸盐水泥组成的混合物）280份、粉煤灰120份、改性再生骨料160份、蒙脱土25份、萘系减水剂6份、微米硫酸钙晶须6份、改性埃洛石纳米管12份、VAE乳液5份、纤维（为由重量份比为5：2：3的改性碳纳米纤维、海泡石纤维以及玻璃纤维组成的混合物）9份和水100份；

其制备方法包括以下步骤：

S1、按配方量，将改性埃洛石纳米管和微米硫酸钙晶须加入1/2萘系减水剂和1/3水的混合溶液中，在搅拌下利用超声波设备使改性埃洛石纳米管和微米硫酸钙晶须均匀分散，得到悬浮液Ⅰ，备用；

S2、按配方量，称取水泥、改性再生骨料、纤维和1/3水并混合均匀，得到第一混合物；

S3、按配方量，称取粉煤灰、蒙脱土、1/2萘系减水剂、VAE乳液和剩余的1/3水并混合均匀，得到第二混合物；

S4、将第一混合物和第二混合物依次加入悬浮液Ⅰ中混合均匀，得到具有优异抗渗性的再生混凝土；

其中，改性碳纳米纤维通过以下步骤制备得到：将聚乙二醇1000溶于去离子水中，超声分散均匀得分散液，随后在分散液中加入碳纳米纤维，搅拌混合，使聚乙二醇1000充分附着在碳纳米纤维表面，干燥后制得改性碳纳米纤维，其中，聚乙二醇1000与碳纳米纤维的重量份比为5：3。

改性再生骨料通过以下步骤制备得到：将废弃粗骨料在无机改性液中浸泡3h，然后取出，干燥得到，其中，无机改性液由1wt％纳米硅溶胶和10wt％微硅粉浆液按体积比1：2配制而成。

改性埃洛石纳米管通过以下步骤制备得到：将壳聚糖的乙酸溶液加入聚乙烯醇的水溶液中，加入戊二醇，在50℃的水浴条件下搅拌，然后加入碱液调节pH值为10，搅拌，再加入钛酸酯偶联剂，升温，搅拌，然后加入酸液调节pH为8，减压蒸馏，干燥，冷却，得到改性聚乙烯醇，将得到的改性聚乙烯醇溶于二甲基甲酰胺中,然后加入埃洛石纳米管，搅拌混合，得到混合溶液，然后加入到三氯化铝溶液中,在温度为70℃下进行反应15h，得到改性埃洛石纳米管，其中，埃洛石纳米管与聚乙烯醇的重量份比为1：6。

实施例2

一种具有优异抗渗性的再生混凝土，按重量份计，包括以下组分：水泥（为由重量份比为12：88硫铝酸盐水泥和硅酸盐水泥组成的混合物）280份、粉煤灰140份、改性再生骨料180份、蒙脱土18份、萘系减水剂6份、微米硫酸钙晶须5份、改性埃洛石纳米管12份、VAE乳液8份、纤维（为由重量份比为3：3：4的改性碳纳米纤维、海泡石纤维以及玻璃纤维组成的混合物）10份和水120份；

其制备方法同实施例1，其中，使用的改性埃洛石纳米管、改性碳纳米纤维和改性再生骨料同实施例1。

实施例3

一种具有优异抗渗性的再生混凝土，按重量份计，包括以下组分：水泥（为由重量份比为5：95硫铝酸盐水泥和硅酸盐水泥组成的混合物）280份、粉煤灰100份、改性再生骨料120份、蒙脱土15份、萘系减水剂10份、微米硫酸钙晶须6份、改性埃洛石纳米管6份、VAE乳液3份、纤维（为由重量份比为4：1：5的改性碳纳米纤维、海泡石纤维以及玻璃纤维组成的混合物）8份和水90份；

其制备方法同实施例1，其中，使用的改性埃洛石纳米管、改性碳纳米纤维和改性再生骨料同实施例1。

实施例4

一种具有优异抗渗性的再生混凝土，按重量份计，包括以下组分：水泥（为由重量份比为5：95硫铝酸盐水泥和硅酸盐水泥组成的混合物）280份、粉煤灰150份、改性再生骨料150份、蒙脱土18份、萘系减水剂7份、微米硫酸钙晶须6份、改性埃洛石纳米管10份、VAE乳液7份、纤维（为由重量份比为3：1：6的改性碳纳米纤维、海泡石纤维以及玻璃纤维组成的混合物）9份和水100份；

其制备方法同实施例1，其中，使用的改性埃洛石纳米管、改性碳纳米纤维和改性再生骨料同实施例1。

实施例5

一种具有优异抗渗性的再生混凝土，按重量份计，包括以下组分：水泥（为由重量份比为5：95硫铝酸盐水泥和硅酸盐水泥组成的混合物）260份、粉煤灰160份、改性再生骨料160份、蒙脱土25份、萘系减水剂6份、微米硫酸钙晶须3份、改性埃洛石纳米管10份、VAE乳液5份、纤维（为由重量份比为3：2：5的改性碳纳米纤维、海泡石纤维以及玻璃纤维组成的混合物）10份和水110份；

其制备方法同实施例1，其中，使用的改性埃洛石纳米管、改性碳纳米纤维和改性再生骨料同实施例1。

对比例1

一种具有优异抗渗性的再生混凝土，与实施例1的区别在于用未改性的碳纳米纤维代替了改性碳纳米纤维。

对比例2

一种具有优异抗渗性的再生混凝土，与实施例1的区别在于微米硫酸钙晶须8份、改性埃洛石纳米管7份。

对比例3

一种具有优异抗渗性的再生混凝土，与实施例1的区别在于仅使用硅酸盐水泥作为水泥。

性能测试

表1实施例1～5和对比例1～3得的再生混凝土的性能测试结果

由上述的检测结果可知，本发明制成的再生混凝土的保水性好，渗透高度低以及抗压强度高。

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 (7)

1.一种具有优异抗渗性的再生混凝土，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：水泥240～300份、粉煤灰100～160份、改性再生骨料120～180份、蒙脱土15～25份、萘系减水剂5～10份、微米硫酸钙晶须3～8份、改性埃洛石纳米管6～12份、VAE乳液3～6份、纤维8～10份和水90～120份。

2.根据权利要求1所述的一种具有优异抗渗性的再生混凝土，其特征在于，所述水泥为硫铝酸盐水泥和硅酸盐水泥组成的混合物，且混合物中硫铝酸盐水泥和硅酸盐水泥的重量份比为5～12:88～95。

3.根据权利要求1所述的一种具有优异抗渗性的再生混凝土，其特征在于，所述纤维为改性碳纳米纤维、海泡石纤维以及玻璃纤维组成的混合物，且混合物中改性碳纳米纤维、海泡石纤维以及玻璃纤维的重量份比为3～5：1～3：2～6。

4.根据权利要求3所述的一种具有优异抗渗性的再生混凝土，其特征在于，所述改性碳纳米纤维通过以下步骤制备得到：将聚乙二醇1000溶于去离子水中，超声分散均匀得分散液，随后在分散液中加入碳纳米纤维，搅拌混合，使聚乙二醇1000充分附着在碳纳米纤维表面，干燥后制得改性碳纳米纤维，其中，聚乙二醇1000与碳纳米纤维的重量份比为5～8：3～5。

5.根据权利要求1所述的一种具有优异抗渗性的再生混凝土，其特征在于，所述改性再生骨料由废弃粗骨料经1～3wt％纳米硅溶胶和5～10wt%微硅粉浆液改性得到。

6.根据权利要求1所述的一种具有优异抗渗性的再生混凝土，其特征在于，所述微米硫酸钙晶须与改性埃洛石纳米管的重量份比为1～2：2～5。

7.一种如权利要求1～6任一项所述的高强度的再生混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、按配方量，将改性埃洛石纳米管和微米硫酸钙晶须加入1/2萘系减水剂和1/3水的混合溶液中，在搅拌下利用超声波设备使改性埃洛石纳米管和微米硫酸钙晶须均匀分散，得到悬浮液Ⅰ，备用；

S2、按配方量，称取水泥、改性再生骨料、纤维和1/3水并混合均匀，得到第一混合物；

S3、按配方量，称取粉煤灰、蒙脱土、1/2萘系减水剂、VAE乳液和剩余的1/3水并混合均匀，得到第二混合物；

S4、将第一混合物和第二混合物依次加入悬浮液Ⅰ中混合均匀，得到具有优异抗渗性的再生混凝土。