CN112047697A - 一种高性能改性再生混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及建筑材料制备领域，具体关于一种高性能改性再生混凝土及其制备方法；本方法以质量比为设计参数，提供的配比合理的涉及配方，确保配制得到再生混凝土具有嵌挤结构，从而具有较高的强度，本发明在混合物料前对再生骨料进行了加强改性和包浆处理，包浆处理时掺入表面改性甘蔗渣纤维，矿渣，硅灰等活性粉末同的掺入，能获得较高的堆积密实度，从而对提高再生混凝土的工作性有利，而且有利于提高抗压强度和抗折强度；再生骨料的加强改性是利用UEA膨胀剂，硅酸镁铝等填充剂填充再生骨料的孔隙和裂纹，然后用防水剂处理，进一步降低再生骨料的吸水率，改善混凝土的干缩性能；本发明的再生混凝土具有性能高，力学性能优异的优点，具有很高的实用价值。

Description

一种高性能改性再生混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料制备领域，尤其是一种高性能改性再生混凝土及其制备方法。
背景技术
再生混凝土是目前建筑垃圾处理技术研究及推广的主要方向，并作为一种新型建筑材料，改变了国家以往对建筑垃圾填埋的处理方式，节约了土地资源，减少山砂、石开采，符合国家绿色、低碳、可持续发展战略。
CN109928774A公开了一种再生混凝土，以重量份的组分计，淤泥15份、发泡剂3-5份、粗骨料20-30份、细骨料30-35份、再生骨料15-20份、超细掺合料10-15份、缓凝剂3-6份、水50份、碳酸钙5-10份、增强剂5-8份，该发明配料新颖、配比合理，具有硬度和抗压强度大的优点。
CN106927756A公开了一种再生混凝土，由胶凝材料、粗骨料、细骨料、外加剂、自然河沙以及水组成，所述再生混凝土中所用各材料重量份数如下：胶凝材料300～470份，粗骨料900～1200份，细骨料60～250份，再生改性PET塑料颗粒125～375份，外加剂5～8份，自然河沙400～700份，水胶比0.3～0.45，引气剂为胶凝材料加入质量的0.01-0.03％。该发明的一种再生混凝土，能够合理利用建筑物料，改善现有技术中再生混凝土抗渗性、耐久性能差问题。
CN106927756B公开了一种再生混凝土，由胶凝材料、粗骨料、细骨料、外加剂、自然河沙以及水组成，所述再生混凝土中所用各材料重量份数如下：胶凝材料300～470份，粗骨料900～1200份，细骨料60～250份，再生改性PET塑料颗粒125～375份，外加剂5～8份，自然河沙400～700份，水胶比0.3～0.45，引气剂为胶凝材料加入质量的0.01-0.03％。该发明的一种再生混凝土，能够合理利用建筑物料，改善现有技术中再生混凝土抗渗性、耐久性能差问题。
以上专利以及现有技术制备的再生混凝土工作性较差、强度较低、干缩大、耐久性较差，通常被限制用于人行道、道路垫层、底基层或基层等强度要求不高的场合。普遍存在再生混凝的应用范围窄，利用率不足的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种高性能改性再生混凝土及其制备方法。
一种高性能改性再生混凝土及其制备方法，其具体制备方案如下：
按照质量份数，在常温条件下向水泥搅拌机中，加入13.8-18.4份的硅酸盐水泥，然后在150-200r/min的搅拌转速加入3.8-4.6份的水，搅拌均匀后加入0.8-1.6份的减水剂，0.2-0.8份的增粘剂和5.1-6.4份的丙烯酸乳液，搅拌20-30min后加入28.3-36.8份的经过活性粉末包浆处理的再生骨料，继续搅拌混合均匀后，加入15.2-22.4份的河沙、5.2-8.6份的表面改性甘蔗渣纤维，以200-300r/min的转速进行搅拌，搅拌均匀后加工混凝土导入模具，经养护后形成成型的高性能改性再生混凝土。
所述的经过活性粉末包浆处理的再生骨料的制备方法为：
按照质量份数，将2.7-3.8份的表面改性甘蔗渣纤维、1.2-1.8份的矿渣和2.5-4.1份的硅灰加入到搅拌机中，混合均匀后加入2.1-5.2份的水，混合搅拌60-240s后将25.6-32.4份的再生骨料加入到搅拌机中，继续搅拌60-120s后即可得到所述的经过活性粉末包浆处理的再生骨料。
所述的表面改性甘蔗渣纤维，其加工方法为：
按质量份，在反应釜中，将50-70份甘蔗渣纤维浸入到300-500份质量百分比含量为5％-10％的氢氧化钠溶液中，加热到60-80℃，处理30-60min，过滤，将甘蔗渣纤维清洗干净，再加入300-500份质量百分比含量为10％-20％的硝酸，0.3-2.4份醋酸铈，控温60-70℃，搅拌反应1-5h，过滤，水洗，得到含羧基的甘蔗渣纤维，
然后将上述含羧基的甘蔗渣纤维放入到300-500份水中，加入2-5份磺酸型低聚酯二元醇，0.2-0.8份柠檬酸铁胺，0.5-2份(R)-对甲苯磺酸缩水甘油酯，2-5份硫酸，控温50-60℃，反应4-8h，过滤，滤液循环使用，完成后用丙酮冲洗甘蔗渣纤维，然后在50-60℃下烘干，即可得到所述的一种表面改性甘蔗渣纤维。
含羧基的甘蔗渣纤维，磺酸型低聚酯二元醇，柠檬酸铁胺之间发生缩合反应，在甘蔗渣纤维骨架上引入磺酸聚酯，铁络合物，其部分反应机理的示意如下：
甘蔗渣纤维
Figure BDA0002687760550000021
Figure BDA0002687760550000031
所述的加强改性溶液中包括质量分数0.05％-0.3％的硅酸镁铝和0.1％-0.25％的聚乙烯醇。
所述的防水剂为无机铝盐防水剂。
所述的减水剂为木质素磺酸钙或磺化三聚氰胺甲醛树脂或木质素磺酸钠。
所述的增粘剂为羟乙基甲基纤维素固体。
所述的丙烯酸乳液为固含量为20％-35％的水性丙烯酸乳液。
本发明的一种高性能改性再生混凝土及其制备方法，本方法以质量比为设计参数，提供的配比合理的涉及配方，确保配制得到再生混凝土具有嵌挤结构，从而具有较高的强度，本发明在混合物料前对再生骨料进行了加强改性和包浆处理，包浆处理时掺入表面改性甘蔗渣纤维，矿渣，硅灰等活性粉末同的掺入，其中含羧基的甘蔗渣纤维，磺酸型低聚酯二元醇，柠檬酸铁胺之间发生缩合反应，在甘蔗渣纤维骨架上引入磺酸聚酯，铁络合物，能获得较高的堆积密实度，填充再生骨料的孔隙和裂纹，从而对提高再生混凝土的工作性有利，而且有利于提高抗压强度和抗折强度；然后用防水剂处理，进一步降低再生骨料的吸水率，改善混凝土的干缩性能；本发明的再生混凝土具有性能高，力学性能优异的优点，具有很高的实用价值。
附图说明
图1为实施例2制备的表面改性甘蔗渣纤维做的傅里叶红外光谱图。
在2933cm-1附近存在碳氢的伸缩吸收峰，在1703cm-1附近存在羧羰基的伸缩吸收峰，在1131cm-1附近存在醚键的反对称伸缩吸收峰，在3451cm-1附近存在羧羟基的伸缩吸收峰，说明甘蔗渣纤维参与了反应；在1252/1083cm-1附近存在磺酸基的反对称伸缩吸收峰，说明磺酸型低聚酯二元醇(DPSA)参与了反应；在1315cm-1附近存在苯环的伸缩吸收峰，说明(R)-对甲苯磺酸缩水甘油酯参与了反应；在1612cm-1附近存在羧酸根离子的反对称伸缩吸收峰，说明柠檬酸铁胺参与了反应。
具体实施方式
下面通过具体实施例对该发明作进一步说明：
实施例1
一种高性能改性再生混凝土及其制备方法，其具体制备方案如下：
在常温条件下向水泥搅拌机中，加入13.8kg硅酸盐水泥，然后在150r/min的搅拌转速加入3.8kg水，搅拌均匀后加入0.8kg减水剂，0.2kg增粘剂和5.1kg丙烯酸乳液，搅拌20min后加入28.3kg经过活性粉末包浆处理的再生骨料，继续搅拌混合均匀后，加入15.2kg河沙、5.2kg表面改性甘蔗渣纤维，以200r/min的转速进行搅拌，搅拌均匀后加工混凝土导入模具，经养护后形成成型的高性能改性再生混凝土。
所述的经过活性粉末包浆处理的再生骨料的制备方法为：
将2.7kg表面改性甘蔗渣纤维、1.2kg矿渣和2.5kg硅灰加入到搅拌机中，混合均匀后加入2.1kg水，混合搅拌60s后将25.6kg再生骨料加入到搅拌机中，继续搅拌60s后即可得到所述的经过活性粉末包浆处理的再生骨料。
所述的表面改性甘蔗渣纤维，其加工方法为：
在反应釜中，将50kg甘蔗渣纤维浸入到300kg质量百分比含量为5％的氢氧化钠溶液中，加热到60℃，处理30min，过滤，将甘蔗渣纤维清洗干净，再加入300kg质量百分比含量为10％的硝酸，0.3kg醋酸铈，控温60℃，搅拌反应1h，过滤，水洗，得到含羧基的甘蔗渣纤维，
然后将上述含羧基的甘蔗渣纤维放入到300kg水中，加入2kg磺酸型低聚酯二元醇，0.2kg柠檬酸铁胺，0.5kg(R)-对甲苯磺酸缩水甘油酯，2kg硫酸，控温50℃，反应4h，过滤，滤液循环使用，完成后用丙酮冲洗甘蔗渣纤维，然后在50℃下烘干，即可得到所述的一种表面改性甘蔗渣纤维。
所述的加强改性溶液中包括质量分数0.05％的硅酸镁铝和0.1％的聚乙烯醇。
所述的防水剂为无机铝盐防水剂。
所述的减水剂为木质素磺酸钙。
所述的增粘剂为羟乙基甲基纤维素固体。
所述的丙烯酸乳液为固含量为20％的水性丙烯酸乳液。
实施例2
一种高性能改性再生混凝土及其制备方法，其具体制备方案如下：
在常温条件下向水泥搅拌机中，加入15.6kg硅酸盐水泥，然后在180r/min的搅拌转速加入4.2kg水，搅拌均匀后加入1.2kg减水剂，0.5kg增粘剂和5.8kg丙烯酸乳液，搅拌25min后加入32.4kg经过活性粉末包浆处理的再生骨料，继续搅拌混合均匀后，加入18.4kg河沙、7.2kg表面改性甘蔗渣纤维，以240r/min的转速进行搅拌，搅拌均匀后加工混凝土导入模具，经养护后形成成型的高性能改性再生混凝土。
所述的经过活性粉末包浆处理的再生骨料的制备方法为：
将3.1的表面改性甘蔗渣纤维、1.5kg矿渣和3.4kg硅灰加入到搅拌机中，混合均匀后加入1.2kg水，混合搅拌120s后将288.8kg再生骨料加入到搅拌机中，继续搅拌90s后即可得到所述的经过活性粉末包浆处理的再生骨料。
所述的表面改性甘蔗渣纤维，其加工方法为：
在反应釜中，将55kg甘蔗渣纤维浸入到360kg质量百分比含量为7％的氢氧化钠溶液中，加热到68℃，处理50min，过滤，将甘蔗渣纤维清洗干净，再加入380kg质量百分比含量为17％的硝酸，1.7kg醋酸铈，控温67℃，搅拌反应3h，过滤，水洗，得到含羧基的甘蔗渣纤维，
然后将上述含羧基的甘蔗渣纤维放入到380kg水中，加入4kg磺酸型低聚酯二元醇，0.5kg柠檬酸铁胺，1kg(R)-对甲苯磺酸缩水甘油酯，3kg硫酸，控温55℃，反应7h，过滤，滤液循环使用，完成后用丙酮冲洗甘蔗渣纤维，然后在55℃下烘干，即可得到所述的一种表面改性甘蔗渣纤维。
所述的加强改性溶液中包括质量分数0.2％的硅酸镁铝和0.15％的聚乙烯醇。
所述的防水剂为无机铝盐防水剂。
所述的减水剂为磺化三聚氰胺甲醛树脂。
所述的增粘剂为羟乙基甲基纤维素固体。
所述的丙烯酸乳液为固含量为25％的水性丙烯酸乳液。
实施例3
一种高性能改性再生混凝土及其制备方法，其具体制备方案如下：
在常温条件下向水泥搅拌机中，加入18.4kg硅酸盐水泥，然后在200r/min的搅拌转速加入4.6kg水，搅拌均匀后加入1.6kg减水剂，0.8kg增粘剂和6.4kg丙烯酸乳液，搅拌30min后加入36.8kg经过活性粉末包浆处理的再生骨料，继续搅拌混合均匀后，加入22.4kg河沙、8.6kg表面改性甘蔗渣纤维，以300r/min的转速进行搅拌，搅拌均匀后加工混凝土导入模具，经养护后形成成型的高性能改性再生混凝土。
所述的经过活性粉末包浆处理的再生骨料的制备方法为：
将3.8kg表面改性甘蔗渣纤维、1.8kg矿渣和4.1kg硅灰加入到搅拌机中，混合均匀后加入5.2kg水，混合搅拌240s后将32.4kg再生骨料加入到搅拌机中，继续搅拌120s后即可得到所述的经过活性粉末包浆处理的再生骨料。
所述的表面改性甘蔗渣纤维，其加工方法为：
在反应釜中，将70kg甘蔗渣纤维浸入到500kg质量百分比含量为10％的氢氧化钠溶液中，加热到80℃，处理60min，过滤，将甘蔗渣纤维清洗干净，再加入500kg质量百分比含量为20％的硝酸，2.4kg醋酸铈，控温70℃，搅拌反应5h，过滤，水洗，得到含羧基的甘蔗渣纤维，
然后将上述含羧基的甘蔗渣纤维放入到500kg水中，加入5kg磺酸型低聚酯二元醇，0.8kg柠檬酸铁胺，2kg(R)-对甲苯磺酸缩水甘油酯，5kg硫酸，控温60℃，反应8h，过滤，滤液循环使用，完成后用丙酮冲洗甘蔗渣纤维，然后在60℃下烘干，即可得到所述的一种表面改性甘蔗渣纤维。
所述的加强改性溶液中包括质量分数0.3％的硅酸镁铝和0.25％的聚乙烯醇。
所述的防水剂为无机铝盐防水剂。
所述的减水剂为木质素磺酸钠。
所述的增粘剂为羟乙基甲基纤维素固体。
所述的丙烯酸乳液为固含量为35％的水性丙烯酸乳液。
混凝土的力学性能测试：抗压强度：试件尺寸为150mm×150mm×150mm立方体；抗折强度：试件尺寸为150mm×150mm×550mm的棱柱体。成型后在(20±2)℃、相对湿度95％以上的SHBY-40B型标准养护箱内进行养护，测试养护28天的强度。每组样品10个试样，结果取平均值。具体操作按照GB/T50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》中的规定进行。
抗压强度(MPa) 抗折强度(MPa)
实施例1 53.61 8.15
实施例2 55.72 8.58
实施例3 56.27 8.72
对比例1
一种高性能改性再生混凝土及其制备方法，其具体制备方案如下：
在常温条件下向水泥搅拌机中，加入13.8kg硅酸盐水泥，然后在150r/min的搅拌转速加入3.8kg水，搅拌均匀后加入0.8kg减水剂，0.2kg增粘剂和5.1kg丙烯酸乳液，搅拌20min后加入28.3kg经过活性粉末包浆处理的再生骨料，继续搅拌混合均匀后，加入15.2kg河沙、5.2kg表面改性甘蔗渣纤维，以200r/min的转速进行搅拌，搅拌均匀后加工混凝土导入模具，经养护后形成成型的高性能改性再生混凝土。
所述的经过活性粉末包浆处理的再生骨料的制备方法为：
将1.2kg矿渣和2.5kg硅灰加入到搅拌机中，混合均匀后加入2.1kg水，混合搅拌60s后将25.6kg再生骨料加入到搅拌机中，继续搅拌60s后即可得到所述的经过活性粉末包浆处理的再生骨料。
所述的减水剂为木质素磺酸钙。
所述的增粘剂为羟乙基甲基纤维素固体。
所述的丙烯酸乳液为固含量为20％的水性丙烯酸乳液。
对比例2
一种高性能改性再生混凝土及其制备方法，其具体制备方案如下：
在常温条件下向水泥搅拌机中，加入13.8kg硅酸盐水泥，然后在150r/min的搅拌转速加入3.8kg水，搅拌均匀后加入0.8kg减水剂，0.2kg增粘剂和5.1kg丙烯酸乳液，搅拌20min后加入28.3kg再生骨料，继续搅拌混合均匀后，加入15.2kg河沙、5.2kg表面改性甘蔗渣纤维，以200r/min的转速进行搅拌，搅拌均匀后加工混凝土导入模具，经养护后形成成型的高性能改性再生混凝土。
所述的减水剂为木质素磺酸钙。
所述的增粘剂为羟乙基甲基纤维素固体。
所述的丙烯酸乳液为固含量为20％的水性丙烯酸乳液。
对比例3
一种高性能改性再生混凝土及其制备方法，其具体制备方案如下：
在常温条件下向水泥搅拌机中，加入13.8kg硅酸盐水泥，然后在150r/min的搅拌转速加入3.8kg水，搅拌均匀后加入0.8kg减水剂，0.2kg增粘剂和5.1kg丙烯酸乳液，搅拌20min后加入28.3kg经过活性粉末包浆处理的再生骨料，继续搅拌混合均匀后，加入15.2kg河沙，以200r/min的转速进行搅拌，搅拌均匀后加工混凝土导入模具，经养护后形成成型的高性能改性再生混凝土。
所述的经过活性粉末包浆处理的再生骨料的制备方法为：
将2.7kg表面改性甘蔗渣纤维、1.2kg矿渣和2.5kg硅灰加入到搅拌机中，混合均匀后加入2.1kg水，混合搅拌60s后将25.6kg再生骨料加入到搅拌机中，继续搅拌60s后即可得到所述的经过活性粉末包浆处理的再生骨料。
所述的表面改性甘蔗渣纤维，其加工方法为：
将50kg的甘蔗渣纤维放入到300kg水中，加入2kg磺酸型低聚酯二元醇，0.2kg柠檬酸铁胺，0.5kg(R)-对甲苯磺酸缩水甘油酯，2kg硫酸，控温50℃，反应4h，过滤，滤液循环使用，完成后用丙酮冲洗甘蔗渣纤维，然后在50℃下烘干，即可得到所述的一种表面改性甘蔗渣纤维。
所述的加强改性溶液中包括质量分数0.05％的硅酸镁铝和0.1％的聚乙烯醇。
所述的防水剂为无机铝盐防水剂。
所述的减水剂为木质素磺酸钙。
所述的增粘剂为羟乙基甲基纤维素固体。
所述的丙烯酸乳液为固含量为20％的水性丙烯酸乳液。
对比例的混凝土强度测试方法同以上实施例，其检测结果如下。
抗压强度(MPa) 抗折强度(MPa)
对比例1 38.17 6.31
对比例2 31.58 5.87
对比例3 50.72 7.81

Claims (8)

1.一种高性能改性再生混凝土及其制备方法，其具体制备方案如下：
按照质量份数，在常温条件下向水泥搅拌机中，加入13.8-18.4份的硅酸盐水泥，然后在150-200r/min的搅拌转速加入3.8-4.6份的水，搅拌均匀后加入0.8-1.6份的减水剂，0.2-0.8份的增粘剂和5.1-6.4份的丙烯酸乳液，搅拌20-30min后加入28.3-36.8份的经过活性粉末包浆处理的再生骨料，继续搅拌混合均匀后，加入15.2-22.4份的河沙、5.2-8.6份的表面改性甘蔗渣纤维，以200-300r/min的转速进行搅拌，搅拌均匀后加工混凝土导入模具，经养护后形成成型的高性能改性再生混凝土。
2.根据权利要求1所述的一种高性能改性再生混凝土及其制备方法，其特征在于：所述的经过活性粉末包浆处理的再生骨料的制备方法为：
按照质量份数，将2.7-3.8份的表面改性甘蔗渣纤维、1.2-1.8份的矿渣和2.5-4.1份的硅灰加入到搅拌机中，混合均匀后加入2.1-5.2份的水，混合搅拌60-240s后将25.6-32.4份的再生骨料加入到搅拌机中，继续搅拌60-120s后即可得到所述的经过活性粉末包浆处理的再生骨料。
3.根据权利要求2所述的一种高性能改性再生混凝土及其制备方法，其特征在于：所述的表面改性甘蔗渣纤维，其加工方法为：
按质量份，在反应釜中，将50-70份甘蔗渣纤维浸入到300-500份质量百分比含量为5％-10％的氢氧化钠溶液中，加热到60-80℃，处理30-60min，过滤，将甘蔗渣纤维清洗干净，再加入300-500份质量百分比含量为10％-20％的硝酸，0.3-2.4份醋酸铈，控温60-70℃，搅拌反应1-5h，过滤，水洗，得到含羧基的甘蔗渣纤维，
然后将上述含羧基的甘蔗渣纤维放入到300-500份水中，加入2-5份磺酸型低聚酯二元醇，0.2-0.8份柠檬酸铁胺，0.5-2份(R)-对甲苯磺酸缩水甘油酯，2-5份硫酸，控温50-60℃，反应4-8h，过滤，滤液循环使用，完成后用丙酮冲洗甘蔗渣纤维，然后在50-60℃下烘干，即可得到所述的一种表面改性甘蔗渣纤维。
4.根据权利要求3所述的一种高性能改性再生混凝土及其制备方法，其特征在于：所述的加强改性溶液中包括质量分数0.05％-0.3％的硅酸镁铝和0.1％-0.25％的聚乙烯醇。
5.根据权利要求3所述的一种高性能改性再生混凝土及其制备方法，其特征在于：所述的防水剂为无机铝盐防水剂。
6.根据权利要求1所述的一种高性能改性再生混凝土及其制备方法，其特征在于：所述的减水剂为木质素磺酸钙或磺化三聚氰胺甲醛树脂或木质素磺酸钠。
7.根据权利要求1所述的一种高性能改性再生混凝土及其制备方法，其特征在于：所述的增粘剂为羟乙基甲基纤维素固体。
8.根据权利要求1所述的一种高性能改性再生混凝土及其制备方法，其特征在于：所述的丙烯酸乳液为固含量为20％-35％的水性丙烯酸乳液。
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CN113045251A (zh) * 2021-03-20 2021-06-29 兴隆县城泰建材有限公司 一种抗冻融性再生混凝土及其制备方法
CN113845343A (zh) * 2021-10-21 2021-12-28 深圳市正强混凝土有限公司 一种包浆浆料及预包浆再生混凝土骨料的制备方法及应用其的再生混凝土

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