CN112010602A - 一种高强度再生骨料混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种高强度再生骨料混凝土及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及混凝土领域,具体公开了一种高强度再生骨料混凝土及其制备方法。混凝土包括水泥300‑350份,粉煤灰80‑100份,硅粉10‑20份,细骨料800‑900份,改性再生粗骨料1400‑1500份,水200‑300份,减水剂9‑15份;改性再生粗骨料的制备:S1:取再生粗骨料400‑500份,矿渣60‑70份,碱性激发剂80‑90和木质磺酸钙5‑10份加入140‑150份水中,碱性激发剂包括重量比2‑3:1的氢氧化钠粉末和水玻璃粉末;S2:取硅灰石5‑10份,石英粉5‑10份,有机硅树脂10‑20份和硅烷偶联剂5‑10份加到步骤S1所得物中混合,养护即得。混凝土的制备:将混凝土原料改性再生粗骨料、细骨料、硅粉和重量份数一半的水混合得骨料混合物,将剩余原料加入,混合得再生骨料混凝土。本发明的再生骨料混凝土具有强度高的优点。

Description

一种高强度再生骨料混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土领域,更具体地说,它涉及一种高强度再生骨料混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土是一种应用广泛的建筑材料,通常包括水泥等胶凝材料和骨料。
随着我国城镇化进程的发展,建筑垃圾排放量逐年增长,这其中就包含废旧混凝土。一方面,大量废旧混凝土未经任何处理,被运往郊外或城市周边进行简单填埋或露天堆存,这不仅浪费了土地和资源,还污染了环境。另一方面,随着人口的日益增多以及建筑业的飞速发展,建筑业对砂石骨料的需求量不断增长。长期以来,用作骨料的天然砂石由于来源广泛易得,价格低廉,被认为是取之不尽、用之不竭的原材料。这使得天然砂石被随意开采,从而导致资源枯竭、山体滑坡、河床改道,严重破坏了自然环境。因此,利用废旧混凝土生产再生骨料用于再生混凝土中,便成为有效的解决措施。
然而,再生骨料的强度低于天然骨料的强度。这主要是因为,废旧混凝土中的水泥砂浆内部存在大量孔隙,导致再生骨料的孔隙率增大。同时,在废旧混凝土的机械破碎过程中造成损伤积累使得再生骨料内部存在大量微裂纹,导致再生骨料的孔隙率进一步增大。大孔隙率导致再生骨料易被压碎,使得再生骨料的强度降低,从而使得制成的再生骨料混凝土的强度较低。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明的第一个目的在于提供一种高强度再生骨料混凝土,其具有强度高的优点。
为实现上述第一个目的,本发明提供了如下技术方案:一种高强度再生骨料混凝土,按重量份计,按重量份计,包含以下原料:水泥300-350份,粉煤灰80-100份,硅粉10-20份,细骨料800-900份,改性再生粗骨料1400-1500份,水200-300份,减水剂9-15份;改性再生粗骨料的制备方法包括如下步骤:
S1:取再生粗骨料400-500份,矿渣60-70份,碱性激发剂80-90和木质磺酸钙5-10份加入到140-150份水中,混合,其中,碱性激发剂包括氢氧化钠粉末和水玻璃粉末,且氢氧化钠粉末和水玻璃粉末的重量比为2-3:1;
S2:取硅灰石5-10份,石英粉5-10份,有机硅树脂10-20份和硅烷偶联剂5-10份添加到步骤S1所得物中进行搅拌,养护,得到改性再生粗骨料。
再生粗骨料表面附着的水泥砂浆内部存在较多的孔隙,导致再生粗骨料孔隙率较大,同时再生粗骨料内部存在较多微裂纹,进一步增加了再生粗骨料的孔隙率。再生粗骨料过高的孔隙率使得再生骨料混凝土的压实密度低,进而降低再生骨料混凝土的强度,因此,填充再生粗骨料内部存在的孔隙对于提高再生骨料混凝土强度尤为重要。本发明通过采用上述技术方案,填充并封闭再生粗骨料的孔隙,提高再生粗骨料的密实度,从而提高再生骨料混凝土的密实度,进而能够提升再生骨料混凝土的强度。
矿渣具有高活性,在碱激发剂的作用下,矿渣中的硅铝酸盐发生缩聚反应生成低聚物凝胶,即碱矿渣凝胶,该凝胶具有流动性,能够填充再生粗骨料的孔隙以及再生粗骨料的缝隙等缺陷处。矿渣比表面积较大,导致碱性激发剂与矿渣水化反应的比表面积大,碱矿渣凝胶的早期增长较快,使得矿渣颗粒表面过早生成一层保护膜,影响后期矿渣与碱激发剂发生反应。木质磺酸钙被吸附在矿渣表面,从而能够减缓碱矿渣凝胶早期的增长速度,能够降低矿渣表面保护膜的生长速度,进而使得矿渣与碱激发剂反应更加完全。另外,木质磺酸钙具有很强的分散性,能够对矿渣起到消泡的作用,进而能够提升矿渣的和易性。
矿渣在碱激发剂的作用下形成碱矿渣凝胶并对再生粗骨料的孔隙进行填充,但是碱矿渣凝胶在凝固脱水时,存在产生孔隙以及收缩的现象,有机硅树脂作为一种固化剂,能够对碱矿渣凝胶进行固化,减少碱矿渣凝胶固化时产生孔隙以及收缩的现象。同时,有机硅树脂能够提升碱矿渣凝胶与再生粗骨料之间的粘接强度,从而,能够提升对再生粗骨料的填充效果。硅灰石的添加能够提升有机硅树脂的耐化学性、耐湿性,进一步降低碱矿渣凝胶的成型收缩率。同时,硅灰石粒径较小,能够作为填充材料填充入再生粗骨料的孔隙中,进一步降低再生粗骨料的孔隙率。
石英粉主要成分是二氧化硅,粒径较小且在碱性环境中较稳定,能够进一步填充再生粗骨料的孔隙。硅烷偶联剂介于有机硅树脂和再生粗骨料、石英粉以及碱矿渣凝胶之间,能够增加有机硅树脂与再生粗骨料、石英粉以及碱矿渣凝胶之间的粘接强度。同时,硅烷偶联剂在碱性环境下发生水解,与石英粉的主要成分二氧化硅发生反应,生成疏水产物,进而能够减少再生粗骨料的吸水性。再生粗骨料孔隙较多,在拌和过程中容易吸收大量水分,当水泥水化后,再生粗骨料又会释放水分,这样导致再生粗骨料-水泥浆体界面区比较宽厚,给水化产物提供了较大的生长发育空间,再生粗骨料-水泥浆体界面产生大量孔隙,使得界面过渡区成为再生混凝土的薄弱环节。疏水产物的形成,能够减少拌和过程中,再生粗骨料的吸水性能,进而能够减少水泥水化后释放水分的现象,提升再生粗骨料-水泥浆体界面过渡区的强度,提升混凝土的强度。
粉煤灰的加入代替了部分水泥,减少了水泥的用量,能够降低混凝土的水化热,使混凝土的温变过程比较平稳,从而减少混凝土开裂的危险。
硅粉的加入代替了部分水泥,硅粉粒径为纳米级别,在与改性的再生粗骨料一起搅拌时,能够进一步填充改性再生粗骨料的孔隙,对改性再生粗骨料内部的细小裂缝进行进一步填充,提升再生骨料混凝土的强度;硅粉的主要成分为二氧化硅,在硅烷偶联剂的作用下,生成疏水产物,进而能够提升混凝土的疏水性能,提升混凝土的抗渗透能力。同时,硅粉填到水泥颗粒中间的空隙中,使得制备得到的混凝土更加密实,进一步提升混凝土的强度;另外,硅粉发生二次水化作用后,新的生成物能够堵塞混凝土中的渗透通道,进而能够提升混凝土的抗渗透能力。
减水剂对水泥粒子有较强的分散作用,能够有效减少水泥用量,同时改善混凝土的和易性,进而能够获得质量均匀、成型密实的混凝土,提升混凝土的强度。
氢氧化钠加速矿渣的早期水化,而水玻璃粉末并不直接对矿渣进行水化,水玻璃粉末在反应初期,首先经历水解的过程,此时,矿渣尚未参与水化;反应中期,水玻璃粉末继续水解,矿渣分散、分解;直到反应后期,矿渣完全分解;水玻璃粉末的存在,延缓了矿渣反应初期的速度,减缓在水化初期大量生成SCH凝胶,附着到矿渣颗粒表面的现象,进而减缓CSH凝胶阻止矿渣进一步水化的现象。同时,水玻璃粉末的碱性低于氢氧化钠的碱性,水玻璃粉末的加入降低对矿渣的激发效率,减少由于矿渣反应过快导致的碱矿渣凝胶强度过高,造成未反应的氢氧化钠颗粒附着在基体表面的现象。同时,水玻璃粉末能够延缓其终凝时间,使得对粗骨料的空隙填充更加完全,增加粗骨料空隙填充率,进而能够提升混凝土的强度。另外,水玻璃粉末为体系提供OH-离子外,还能够引入大量活性(SiO4)2-离子,这些离子降低了CSH凝胶的Ca/Si比,提高凝胶的数量和聚合度,进而提高混凝土的强度。
进一步的,按重量份计,所述改性再生粗骨料的制备方法中采用的原料包括:
再生粗骨料440-460份,矿渣64-66份,碱性激发剂84-86份,木质磺酸钙6-8份,144-146份水,硅灰石6-8份,石英粉6-8份,有机硅树脂16-18份和硅烷偶联剂6-8份。
通过采用上述技术方案,填充于再生粗骨料空隙内部的碱矿渣凝胶更为致密,矿渣与碱性激发剂反应更加完全,提升碱矿渣凝胶的强度。同时,在有机硅树脂的固化作用以及硅烷偶联剂的交联作用下,能够进一步提升碱矿渣凝胶与再生粗骨料的粘接性能。同时,有机硅树脂和硅烷偶联剂能够提升再生粗骨料与水泥、粉煤灰等的粘接效果,进一步提升再生骨料混凝土的强度。
进一步的,按重量份计,所述高强度再生骨料混凝土的制备方法中采用的原料包括:水泥320-330份,粉煤灰90-95份,硅粉14-16份,细骨料840-860份,改性再生粗骨料1440-1460份,水240-260份,减水剂11-13份。
通过采用上述技术方案,水泥、粉煤灰以及硅粉在减水剂的作用下,能够分散更加均匀,使得水胶比能够在一个更加合理的范围内,并能提升制备所得混凝土的强度。
进一步的,按重量份计,所述改性再生粗骨料的制备步骤S1中还包括粉煤灰30-40份。
通过采用上述技术方案,粉煤灰颗粒尺寸分布不均匀,呈现不规则状和球状,因此能够有效填充粗骨料存在的孔隙;同时,粉煤灰中的晶相如石英、莫来石等都未参与反应,只是作为填充物填充在反应生成的凝胶基质中,能够增加填充效应。作为填充物存在于再生粗骨料的孔隙中,在改性再生粗骨料的过程中,对碱矿渣凝胶起到支撑作用,减少碱矿渣凝胶收缩率,进一步提升混凝土的强度。
进一步的,按重量份计,所述高强度再生骨料混凝土的制备原料还包括10-20份钛白粉。
通过采用上述技术方案,钛白粉的粒径较小,且有一定的分散作用,能够提升水泥的和易性;同时,硅烷偶联剂在碱性条件下水解后与钛白粉的主要成分二氧化钛发生反应,生成具有疏水结构产物,能够减少拌和过程中,改性再生粗骨料的吸水性,进而能够减少水泥水化后释放水分的现象,提升改性再生粗骨料-水泥浆体界面过渡区的强度,提高混凝土的强度。
进一步的,所述改性再生粗骨料制备方法步骤S2中,自然养护时长为25-30天。
通过采用上述技术方案,经过25-30天的自然养护,矿渣在碱性激发剂的作用下生成的碱矿渣凝胶以及有机硅树脂能够完全固化,固化后的产物能够对再生粗骨料的孔隙进行填充,进而能够提升改性再生粗骨料的强度;同时,改性再生粗骨料较小的孔隙率能够减少改性再生粗骨料与新的水泥浆体之间的界面缺陷,进而能够提升制备所得混凝土的强度。
进一步的,所述水玻璃粉末的模数为1.0-1.5。
通过采用上述技术方案,水玻璃粉末的模数影响碱矿渣凝胶的收缩性能,采用不同模数的水玻璃粉末作为碱性激发剂所引入的硅酸根以及氢氧根离子的数量有所不同。水玻璃粉末模数越大,溶液中Na2O与SiO2的比值越小,引入的硅酸根离子的数量增多。硅酸根离子增多,CSH凝胶聚合度增加,强度增加。但是,聚合度增加导致工作性能下降,最终导致混凝土硬化过程中内部缺陷增加,导致干缩增加。水玻璃粉末模数值在1.0-1.5之间,在能够在保证混凝土强度的同时,减少混凝土出现干缩的现象。
进一步的,所述步骤1中的再生粗骨料的粒径为10-20mm,表观密度为2300-2500kg/cm3,吸水率为6-12%,压碎指标为12-15%。
通过采用上述技术方案,再生粗骨料的表观密度、堆积密度和吸水率均低于国标中对粗骨料的要求,通过对再生粗骨料进行改性后,能够制得抗压强度较好的再生混凝土,说明根据该改性方法能够有效改性再生粗骨料的性能。
本发明的第二个目的在于提供一种上述高强度再生骨料混凝土的制备方法,包括以下步骤,
a:将高强度再生骨料混凝土的原料:改性再生粗骨料、细骨料、硅粉和重量份数一半的水,混合,得骨料混合物;
b:将高强度再生骨料混凝土的剩余原料加入到步骤a中制备的骨料混合物中,混合,得到再生骨料混凝土。
通过采用上述技术方案,首先,采用一半的水对改性再生粗骨料、细骨料和硅粉进行预湿,能够提升改性再生粗骨料、细骨料和硅粉混合的均匀性。此时,改性再生粗骨料的表面存在的碱矿渣凝胶凝固,可能存在孔隙,硅粉粒径较小,一部分硅粉在搅拌的过程中,进一步对改性再生粗骨料的孔隙进行填充;同时,改性再生粗骨料中存在的硅烷偶联剂能够增加有机硅树脂与细骨料和改性再生粗骨料的粘接强度,从而能够提升改性再生粗骨料与细骨料的粘接强度。搅拌一段时间后,加入水泥、粉煤灰、减水剂和余量的水,由于此时再生粗骨料的一部分孔隙已经被填充,因此,水泥实际用水量不会与设计用水量出现偏差,使得混凝土实际水胶比与设计水胶比保持一致;另外,水泥、粉煤灰在减水剂的作用下,流动性较好,能够更加均匀的包裹在再生粗骨料和细骨料的外周,能够提升再生骨料混凝土的强度。
综上所述,本发明具有以下有益效果:
1、碱性激发剂和水玻璃粉末生成的碱矿渣凝胶对再生粗骨料的孔隙以及缝隙进行填充,从而降低所得改性再生粗骨料的孔隙率,增加改性再生粗骨料的密实度,从而能够增加改性再生粗骨料的强度,进而能够提升再生骨料混凝土的强度;
2、硅灰石和石英粉对再生粗骨料的孔隙进行进一步填充,能够进一步降低改性再生粗骨料的孔隙率;同时,在硅灰石的作用下,有机硅树脂的固化作用得到提升,有机硅烷的固化作用能够降低碱矿渣凝胶的收缩性能,进而能够提升再生粗骨料的填充效果;
3、硅烷偶联剂能够提升有机硅树脂与再生粗骨料的粘接效果,进而能够提升有机硅树脂与碱矿渣凝胶对再生粗骨料孔隙的填充效果,进而能够进一步提升混凝土的强度;
4、石英粉的主要产物二氧化硅与硅烷偶联剂生成疏水产物,能够减少改性再生粗骨料的吸水性,在水泥水化后,能够降低改性再生粗骨料-新水泥浆体界面区的厚度,进而减少改性再生粗骨料-新水泥浆体界面区的孔隙率,提升改性再生粗骨料-新水泥浆体界面区的强度,进而能够提升混凝土的强度;
5、粉煤灰的比表面积较矿渣的比表面积更小,能够减缓碱激发矿渣凝胶的生成速率,进而使得碱性激发剂激发矿渣的过程进行的更加彻底,粉煤灰与矿渣配合使用,使得生成的碱矿渣凝胶凝固后的强度得到进一步提升;另外,未参与反应的粉煤灰与矿渣作为填充物填充到粗骨料的孔隙中,能够进一步提升改性再生粗骨料的密实度,进而能够提升再生粗骨料混凝土的强度。
6、改性再生粗骨料在进行养护后,由于碱矿渣凝胶以及有机硅树脂可能出现在固化过程中收缩而导致改性再生粗骨料表面存在一定孔隙的现象,钛白粉的加入能够对改性再生粗骨料表面的孔隙进行进一步的填充,进而能够进一步提升改性再生粗骨料的密实度,使得再生骨料混凝土的强度得到进一步的提升;同时,改性再生粗骨料中的硅烷偶联剂与钛白粉的主要成分二氧化钛发生反应生成具有疏水性质的物质,能够降低改性再生粗骨料的吸水率,使得改性再生粗骨料与新的水泥浆料之间的界面在固化时失水较少,因此改性再生粗骨料与新的水泥浆料之间的界面孔隙缺陷得到降低,因此,能够提升再生骨料混凝土的强度。
7、水玻璃粉末的模数为1.0-1.5,模数在1.0-1.5之间的水玻璃粉末能够在保证所得凝胶强度的同时,减少凝胶固化出现干缩的现象。
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。
以下实施例及对比例中:
水泥采用阳泉冀东水泥厂生产的P.O42.5普通硅酸盐水泥;
粉煤灰采用东莞市丽辉矿产品有限公司生产的Ⅱ级粉煤灰;
硅粉采用灵寿县亿磊矿产品加工厂生产的硅粉;
细骨料采用寿阳永兴石料厂生产的天然砂,天然砂的细度模数为3.0-2.3;
再生粗骨料的粒径为10-20mm,表观密度为2300-2500kg/cm3,吸水率为6-12%,压碎指标为12-15%;
减水剂采用上海云哲新材料科技有限公司生产的萘系高效减水剂;
矿渣采用三河宝隆建材有限公司生产的矿渣;
水玻璃粉末采用枣庄市连鹏泡花碱有限公司生产的水玻璃粉末;
硅灰石采用济南贝贝化工科技有限公司生产的硅灰石;
石英粉连云港森矿产品有限公司生产的石英粉;
有机硅树脂采用深圳市吉鹏硅氟材料有限公司生产的有机硅树脂;
硅烷欧联剂采用南京轩浩新材料科技有限公司生产的四甲氧基硅烷;
钛白粉采用无锡美斯德化工产品有限公司生产的R6628型号钛白粉。
制备例1
S1:取再生粗骨料400份,矿渣70份,碱性激发剂80份和木质磺酸钙10份加入到140份水中进行搅拌1h,其中,碱性激发剂包括氢氧化钠粉末和水玻璃粉末,且氢氧化钠粉末和水玻璃粉末的重量比为2:1;
S2:取硅灰石5份,石英粉10份,有机硅树脂10份和硅烷偶联剂10份添加到步骤S1所得物中进行搅拌,浸泡5h,自然养护28天,得到改性再生粗骨料;
其中,水玻璃粉末的模数为1。
制备例2
S1:取再生粗骨料500份,矿渣60份,碱性激发剂90份和木质磺酸钙5份加入到150份水中进行搅拌0.5h,其中,碱性激发剂包括氢氧化钠粉末和水玻璃粉末,且氢氧化钠粉末和水玻璃粉末的重量比为3:1;
S2:取硅灰石10份,石英粉5份,有机硅树脂20份和硅烷偶联剂5份添加到步骤S1所得物中进行搅拌,浸泡5h,自然养护28天,得到改性再生粗骨料;
其中,水玻璃粉末的模数为1.5。
制备例3
S1:取再生粗骨料450份,矿渣65份,碱性激发剂85份和木质磺酸钙7.5份加入到145份水中进行搅拌0.75h,其中,碱性激发剂包括氢氧化钠粉末和水玻璃粉末,且氢氧化钠粉末和水玻璃粉末的重量比为2.5:1;
S2:取硅灰石7.5份,石英粉7.5份,有机硅树脂15份和硅烷偶联剂7.5份添加到步骤S1所得物中进行搅拌,浸泡5h,自然养护28天,得到改性再生粗骨料;
其中,水玻璃粉末的模数为1.25。
制备例4
S1:取再生粗骨料440份,矿渣66份,碱性激发剂84份和木质磺酸钙8份加入到144份水中进行搅拌0.8h,其中,碱性激发剂包括氢氧化钠粉末和水玻璃粉末,且氢氧化钠粉末和水玻璃粉末的重量比为2:1;
S2:取硅灰石6份,石英粉8份,有机硅树脂16份和硅烷偶联剂8份添加到步骤S1所得物中进行搅拌,浸泡5h,自然养护28天,得到改性再生粗骨料;
其中,水玻璃粉末的模数为1.25。
制备例5
S1:取再生粗骨料460份,矿渣64份,碱性激发剂86份和木质磺酸钙6份加入到146份水中进行搅拌0.6h,其中,碱性激发剂包括氢氧化钠粉末和水玻璃粉末,且氢氧化钠粉末和水玻璃粉末的重量比为3:1;
S2:取硅灰石8份,石英粉6份,有机硅树脂18份和硅烷偶联剂6份添加到步骤S1所得物中进行搅拌,浸泡5h,自然养护28天,得到改性再生粗骨料;
其中,水玻璃粉末的模数为1.25。
制备例6
S1:取再生粗骨料450份,矿渣65份,粉煤灰30份,碱性激发剂85份和木质磺酸钙7.5份加入到145份水中进行搅拌0.75h,其中,碱性激发剂包括氢氧化钠粉末和水玻璃粉末,且氢氧化钠粉末和水玻璃粉末的重量比为2.5:1。
S2:取硅灰石7.5份,石英粉7.5份,有机硅树脂15份和硅烷偶联剂7.5份添加到步骤S1所得物中进行搅拌,浸泡5h,自然养护28天,得到改性再生粗骨料;
其中,水玻璃粉末的模数为1.25。
制备例7
S1:取再生粗骨料450份,矿渣65份,粉煤灰40份,碱性激发剂85份和木质磺酸钙7.5份加入到145份水中进行搅拌0.75h,其中,碱性激发剂包括氢氧化钠粉末和水玻璃粉末,且氢氧化钠粉末和水玻璃粉末的重量比为2.5:1。
S2:取硅灰石7.5份,石英粉7.5份,有机硅树脂15份和硅烷偶联剂7.5份添加到步骤S1所得物中进行搅拌,浸泡5h,自然养护28天,得到改性再生粗骨料;
其中,水玻璃粉末的模数为1.25。
制备例8
S1:取再生粗骨料450份,矿渣65份,粉煤灰35份,碱性激发剂85份和木质磺酸钙7.5份加入到145份水中进行搅拌0.75h,其中,碱性激发剂包括氢氧化钠粉末和水玻璃粉末,且氢氧化钠粉末和水玻璃粉末的重量比为2.5:1。
S2:取硅灰石7.5份,石英粉7.5份,有机硅树脂15份和硅烷偶联剂7.5份添加到步骤S1所得物中进行搅拌,浸泡5h,自然养护28天,得到改性再生粗骨料;
其中,水玻璃粉末的模数为1.25。
制备例9
S1:取再生粗骨料450份,矿渣65份,碱性激发剂85份和木质磺酸钙7.5份加入到145份水中进行搅拌0.75h,其中,碱性激发剂包括氢氧化钠粉末和水玻璃粉末,且氢氧化钠粉末和水玻璃粉末的重量比为2.5:1,自然养护28天,得到改性再生粗骨料;
其中,水玻璃粉末的模数为1.25。
制备例10
S1:取再生粗骨料350份,矿渣80份,碱性激发剂70份和木质磺酸钙12份加入到120份水中进行搅拌1.2h,其中,碱性激发剂包括氢氧化钠粉末和水玻璃粉末,且氢氧化钠粉末和水玻璃粉末的重量比为1.8:1;
S2:取硅灰石4份,石英粉12份,有机硅树脂7份和硅烷偶联剂13份添加到步骤S1所得物中进行搅拌,浸泡5h,自然养护28天,得到改性再生粗骨料;
其中,水玻璃粉末的模数为1.25。
制备例11
S1:取再生粗骨料550份,矿渣50份,碱性激发剂100份和木质磺酸钙4份加入到200份水中进行搅拌0.3h,其中,碱性激发剂包括氢氧化钠粉末和水玻璃粉末,且氢氧化钠粉末和水玻璃粉末的重量比为4:1;
S2:取硅灰石15份,石英粉4份,有机硅树脂25份和硅烷偶联剂4份添加到步骤S1所得物中进行搅拌,浸泡5h,自然养护28天,得到改性再生粗骨料;
其中,水玻璃粉末的模数为1.25。
实施例
实施例1
一种高强度再生骨料混凝土,按重量份计,包含以下原料:水泥300份,粉煤灰100份,硅粉10份,细骨料900份,改性再生粗骨料1400份,水300份,萘系高效减水剂10份;
上述高强度再生骨料混凝土的制备方法包括以下步骤,
a:将改性再生粗骨料、细骨料、硅粉和重量份数一半的水混合后,搅拌均匀,得骨料混合物;
b:将水泥、粉煤灰、萘系高效减水剂和余量的水加入到步骤a中制备的骨料混合物中,搅拌均匀,得到再生骨料混凝土;
其中,改性再生粗骨料为制备例1中所得改性再生粗骨料,萘系高效减水剂为YZ-1萘系高效减水剂。
实施例2
一种高强度再生骨料混凝土,按重量份计,包含以下原料:水泥350份,粉煤灰80份,硅粉20份,细骨料800份,改性再生粗骨料1500份,水200份,萘系高效减水剂15份;
上述高强度再生骨料混凝土的制备方法包括以下步骤,
a:将改性再生粗骨料、细骨料、硅粉和重量份数一半的水混合后,搅拌均匀,得骨料混合物;
b:将水泥、粉煤灰、萘系高效减水剂和余量的水加入到步骤a中制备的骨料混合物中,搅拌均匀,得到再生骨料混凝土;
其中,改性再生粗骨料为制备例2中所得改性再生粗骨料,萘系高效减水剂为YZ-1萘系高效减水剂。
实施例3
一种高强度再生骨料混凝土,按重量份计,包含以下原料:水泥325份,粉煤灰90份,硅粉15份,细骨料850份,改性再生粗骨料1450份,水250份,萘系高效减水剂12份;
上述高强度再生骨料混凝土的制备方法包括以下步骤,
a:将改性再生粗骨料、细骨料、硅粉和重量份数一半的水混合后,搅拌均匀,得骨料混合物;
b:将水泥、粉煤灰、萘系高效减水剂和余量的水加入到步骤a中制备的骨料混合物中,搅拌均匀,得到再生骨料混凝土;
其中,改性再生粗骨料为制备例3中所得改性再生粗骨料,萘系高效减水剂为YZ-1萘系高效减水剂。
实施例4
一种高强度再生骨料混凝土,与实施例3的不同之处在于,按重量份计,水泥320份,粉煤灰95份,硅粉14份,细骨料860份,改性再生粗骨料1440份,水260份,萘系高效减水剂11份;其中,改性再生粗骨料为制备例4中所得改性再生粗骨料。
实施例5
一种高强度再生骨料混凝土,与实施例3的不同之处在于,按重量份计,水泥330份,粉煤灰90份,硅粉16份,细骨料840份,改性再生粗骨料1460份,水240份,萘系高效减水剂13份;其中,改性再生粗骨料为制备例5中所得改性再生粗骨料。
实施例6
一种高强度再生骨料混凝土,与实施例3的不同之处在于,在步骤b中加入10份钛白粉。
实施例7
一种高强度再生骨料混凝土,与实施例3的不同之处在于,在步骤b中加入20份钛白粉。
实施例8
一种高强度再生骨料混凝土,与实施例3的不同之处在于,在步骤b中加入15份钛白粉。
实施例9
一种高强度再生骨料混凝土,与实施例3的不同之处在于,改性粗骨料为制备例6所得改性再生粗骨料。
实施例10
一种高强度再生骨料混凝土,与实施例3的不同之处在于,改性粗骨料为制备例7所得改性再生粗骨料。
实施例11
一种高强度再生骨料混凝土,与实施例3的不同之处在于,改性粗骨料为制备例8所得改性再生粗骨料。
对比例
对比例1
一种高强度再生骨料混凝土,与实施例3的不同之处在于,采用的组分中,用同等份数的未改性的再生粗骨料替换改性再生粗骨料。
对比例2
一种高强度再生骨料混凝土,与实施例3的不同之处在于,改性再生粗骨料为制备例9所得改性再生粗骨料。
对比例3
一种高强度再生骨料混凝土,与实施例3的不同之处在于,改性再生粗骨料为制备例10所得再生粗骨料。
对比例4
一种高强度再生骨料混凝土,与实施例3的不同之处在于,改性再生粗骨料为制备例11所得再生粗骨料。
对比例5
一种高强度再生骨料混凝土,与实施例3的不同之处在于,按重量份计,水泥250份,粉煤灰120份,硅粉5份,细骨料1000份,改性再生粗骨料1200份,水150份,萘系高效减水剂20份。
对比例6
一种高强度再生骨料混凝土,与实施例3的不同之处在于,按重量份计,水泥380份,粉煤灰60份,硅粉25份,细骨料700份,改性再生粗骨料1600份,水350份,萘系高效减水剂7份。
性能检测
对制备例1-11中的改性再生粗骨料的压碎指标和吸水率采用以下方法进行测试。
1)压碎指标:根据JGJ52-2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》检测改性再生粗骨料测试压碎指标,压碎指标结果如表1所示。
2)吸水率:根据JGJ52-2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》检测改性再生粗骨料测试吸水率,吸水率结果如表1所示
表1.改性再生粗骨料压碎指标和吸水率
Figure BDA0002638438600000121
从表1可知,与制备例10-11相比,本发明的制备例1-9的改性再生粗骨料的压碎指标以及吸水率更低,说明本发明的改性再生粗骨料的配方之间的相互关系科学合理,能够有效改善改性再生粗骨料的强度,进而能够改善再生骨料混凝土的强度。
制备例6-8所得改性再生粗骨料的压碎指标以及吸水率明显低于制备例1-3所得再生粗骨料的压碎指标和吸水率,说明粉煤灰中的晶相如石英、莫来石等都未参与反应,粉煤灰能够作为填充剂填充到粗骨料的孔隙中,并且,在碱激发矿渣生成的碱矿渣凝胶中起到支撑作用,减少碱矿渣凝胶凝固时的收缩率,进一步增加改性再生粗骨料的强度;同时,粉煤灰填充到粗骨料的孔隙中,能够有效减少改性再生粗骨料的吸水率,使得水泥水化后,再生粗骨料释放较少的水分,改善改性再生粗骨料-新水泥浆体界面的性能。
制备例9所得改性再生粗骨料的压碎指标以及吸水率明显低于制备例3所得再生粗骨料的压碎指标和吸水率,说明在硅灰石的作用下,有机硅树脂能够对矿渣生成的碱矿渣凝胶进行进一步固化,同时硅烷偶联剂能够提升有机硅树脂与再生粗骨料连接强度,进而能够进一步降低改性再生粗骨料的压碎指标,从而提升改性再生粗骨料的强度;同时,有机硅树脂以及硅灰石、石英砂能够对再生粗骨料的孔隙进行进一步的填充,进而能够降低改性再生粗骨料的吸水率。
对实施例1-12,对比例1-6中的再生混凝土的性能采用以下方法进行测试。
1)吸水率:根据ASTMC1585-2013《测量水硬水泥混凝土吸水率的标准试验方法》检测再生混凝土的吸水率(%)。
2)抗压强度:参照《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55-2000),按照C30普通混凝土配合比配置再生混凝土。试件成型后,在实验室静置24h后拆模,标准养护28d,试件尺寸为100mmx100mmx100mm,试件抗压强度按照GB/T50081-2016《普通混凝士力学性能试验方法标准》进行测试。
3)抗氯离子渗透性能:按照GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中快速氯离子迁移系数法测试标准试块的氯离子渗透深度。
对实施例1-11、对比例1-6中的混凝土测试结果如表2所示。
表2混凝土耐久性能检测数据
Figure BDA0002638438600000131
Figure BDA0002638438600000141
从表2可知,实施例1-11中再生骨料混凝土的吸水率、抗压强度以及抗氯离子渗透深度性均优于对比例1-6中再生骨料混凝土的吸水率、抗压强度以及抗氯离子渗透深度性,说明本发明的再生骨料混凝土的配方之间的相互关系科学合理,能够有效改善再生骨料混凝土的吸水性能和抗压强度,同时,还能够提升再生骨料混凝土的抗氯离子的侵蚀性能。
实施例1-5与实施例6-8相比,实施例6-8中再生骨料混凝土的吸水率、抗压强度以及抗氯离子渗透深度性均优于实施例1-5中再生骨料混凝土的吸水率、抗压强度以及抗氯离子渗透深度性,说明钛白粉能够填充到改性再生粗骨料中间的孔隙中,减少再生骨料混凝土内部的结构缺陷;同时,硅烷偶联剂与钛白粉的主要成分二氧化钛发生反应生成疏水产物,改性再生粗骨料-新水泥浆体之间的疏水性,进而能够改善改性再生粗骨料-新水泥浆体界面过渡区的水灰比,使得界面过渡区的结构致密,减小混凝土凝固失水产生孔隙的现象,进而能够提升混凝土的强度。
实施例1-5与实施例9-11相比,实施例9-11中再生骨料混凝土的吸水率、抗压强度以及抗氯离子渗透深度性均优于实施例1-5中再生骨料混凝土的吸水率、抗压强度以及抗氯离子渗透深度性,说明对再生骨料改性时,粉煤灰能够作为填充剂填充到粗骨料的孔隙中,在碱矿渣凝胶中起到支撑作用,减少碱矿渣凝胶凝固时的收缩率,进一步增加改性再生粗骨料的强度;同时,粉煤灰填充到粗骨料的孔隙中,能够有效减少改性再生粗骨料的吸水率,使得水泥水化后,再生粗骨料释放较少的水分,改善改性再生粗骨料-新水泥浆体界面的性能,进而能够提升混凝土的强度。
实施例3与对比例1相比,实施例3中再生骨料混凝土的吸水率、抗压强度以及抗氯离子渗透深度性均优于对比例1中再生骨料混凝土的吸水率、抗压强度以及抗氯离子渗透深度性,说明采用本发明的方法对再生粗骨料进行改性,能够有效提高再生粗骨料的性能,并使改性后的粗骨料与组分中的其他组分配合,有效降低再生骨料混凝土的吸水率、提升抗压强度以及抗氯离子渗透深度性能,进而,能够从整体上提升再生骨料混凝土的强度。
实施例3与对比例2相比,实施例3中再生骨料混凝土的吸水率、抗压强度以及抗氯离子渗透性均优于对比例2中再生粗骨料混凝土的吸水率、抗压强度以及抗氯离子渗透深性,说明有机硅树脂能够对矿渣生成的碱矿渣凝胶进行进一步固化,同时硅烷偶联剂能够提升有机硅树脂与再生粗骨料连接强度,从而能够进一步降低改性再生粗骨料的孔隙率,从而能够提升改性再生粗骨料的强度;同时,有机硅树脂以及硅灰石、石英砂能够对再生粗骨料的孔隙进行进一步的填充,能够进一步降低改性再生粗骨料的吸水率以及提升抗氯离子渗透性,使得再生骨料混凝土的强度得到进一步提升。
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 (9)

1.一种高强度再生骨料混凝土,其特征在于,按重量份计,包含以下原料:水泥300-350份,粉煤灰80-100份,硅粉10-20份,细骨料800-900份,改性再生粗骨料1400-1500份,水200-300份,减水剂9-15份;改性再生粗骨料的制备方法包括如下步骤:
S1:取再生粗骨料400-500份,矿渣60-70份,碱性激发剂80-90和木质磺酸钙5-10份加入到140-150份水中,混合,其中,碱性激发剂包括氢氧化钠粉末和水玻璃粉末,且氢氧化钠粉末和水玻璃粉末的重量比为2-3:1;
S2:取硅灰石5-10份,石英粉5-10份,有机硅树脂10-20份和硅烷偶联剂5-10份添加到步骤S1所得物中进行搅拌,养护,得到改性再生粗骨料。
2.根据权利要求1所述的一种高强度再生骨料混凝土,其特征在于,按重量份计,所述改性再生粗骨料的制备方法中采用的原料包括:
再生粗骨料440-460份,矿渣64-66份,碱性激发剂84-86份,木质磺酸钙6-8份,144-146份水,硅灰石6-8份,石英粉6-8份,有机硅树脂16-18份和硅烷偶联剂6-8份。
3.根据权利要求1所述的一种高强度再生骨料混凝土,其特征在于,按重量份计,所述高强度再生骨料混凝土的制备方法中采用的原料包括:水泥320-330份,粉煤灰90-95份,硅粉14-16份,细骨料840-860份,改性再生粗骨料1440-1460份,水240-260份,减水剂11-13份。
4.根据权利要求1所述的一种高强度再生骨料混凝土,其特征在于,所述改性再生粗骨料的制备步骤S1中还包括粉煤灰30-40份。
5.根据权利要求1所述的一种高强度再生骨料混凝土,其特征在于,按重量份计,所述高强度再生骨料混凝土的制备原料还包括10-20份钛白粉。
6.根据权利要求1所述的一种高强度再生骨料混凝土,其特征在于,所述步骤S2中,自然养护时长为25-30天。
7.根据权利要求1所述的一种高强度再生骨料混凝土,其特征在于,所述水玻璃粉末的模数为1.0-1.5。
8.根据权利要求1所述的一种高强度再生骨料混凝土,其特征在于,所述步骤1中的再生粗骨料的粒径为10-20mm,表观密度为2300-2500kg/cm3,吸水率为6-12%,压碎指标为12-15%。
9.一种权利要求1-8任一所述的高强度再生骨料混凝土的制备方法,其特征在于,高强度再生骨料混凝土的制备方法包括以下步骤:
a:将高强度再生骨料混凝土的原料:改性再生粗骨料、细骨料、硅粉和重量份数一半的水,混合,得骨料混合物;
b:将高强度再生骨料混凝土的剩余原料加入到步骤a中制备的骨料混合物中,混合,得到再生骨料混凝土。
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