CN112374837B - 一种再生混凝土及制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及混凝土领域，具体公开了一种再生混凝土及制备方法。一种再生混凝土包括水泥；水；碎石；河砂；再生粗骨料；再生细骨料；粉煤灰；减水剂；硅烷偶联剂；纤维素醚；其制备方法为：包括如下步骤：（1）：将硅烷偶联剂与纤维素醚均分成两等份；（2）：将半份的硅烷偶联剂和半分的纤维素醚倒入碎石、再生细骨料中，混合1h~2h成为第一混合物；（3）：将半份的硅烷偶联剂和半分的纤维素醚倒入再生粗骨料、河砂中，混合1h~2h成为第二混合物；（4）：将第一混合物、第二混合物与水泥、粉煤灰、水、减水剂、混合制得再生混凝土。本申请的再生混凝土具有与普通混凝土的强度与耐久性相近的优点，节省建筑资源。

Description

一种再生混凝土及制备方法

技术领域

本申请涉及混凝土领域，更具体地说，它涉及一种再生混凝土及制备方法。

背景技术

随着社会的发展，有效利用建筑垃圾成为一个新的课题，其中废弃的混凝土占了建筑垃圾的很大一部分，废弃的混凝土经过破碎、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骨料，再加入水泥、水等配成新混凝土将废弃建筑物混凝土形成的建筑垃圾通过碎化后形成再生骨料进行循环利用，不仅处理了大量的建筑垃圾，而且也节省了建筑材料，节能环保。

废弃的混凝土经处理后成为再生骨料，再生骨料根据粒径大小一般分为再生粗骨料和再生细骨料，而天然骨料也分为有粒径大的碎石与粒径小的河砂，再生骨料与天然骨料相互混合，通过水泥的水化作用将二者表面相粘合，从而使制成再生混凝土。

但是由于再生骨料破碎的过程中骨料内部会产生微小裂缝，同时再生骨料表面一般会粘连着一部分旧砂浆，使得再生骨料与天然骨料相比，具有压碎指标大、吸水率高、孔隙率大、表观密度低等特点，导致再生混凝土的强度较低、耐久性较差。

发明内容

为了提高再生混凝土的强度与耐久性，本申请提供一种再生混凝土及制备方法，通过提高天然骨料、再生骨料表面之间的粘聚性，从而提高再生混凝土整体的荷载与抗压强度。

本申请提供的一种再生混凝土及制备方法,采用如下的技术方案：

第一方面，本申请提供一种再生混凝土，采用如下的技术方案：

一种再生混凝土，由包含以下重量份的原料组成：

水泥 190～230份；

水 159～173份；

碎石 631～852份；

河砂 481～655份；

再生粗骨料 210～426份；

再生细骨料 157～328份；

粉煤灰 85～95份；

减水剂 6.7～7.7份；

硅烷偶联剂 65～70份；

纤维素醚 74～82份。

通过采用上述技术方案，由于采用纤维素醚与硅烷偶联剂，纤维素醚的醚结构包裹碎石、河砂、再生粗骨料、再生细骨料表面，裹附纤维素醚的再生骨料通过偶联剂产生偶联作用与天然骨料相结合，使水泥、粉煤灰在碎石、河砂、再生粗骨料、再生细骨料界面之间的结合力提高，从而增强了再生混凝土的整体强度，同时减水剂能够使水泥颗粒分散地渗入界面的缝隙中，从而更好地发生水化作用结合紧密。

优选的，由包含以下重量份的原料组成：

水泥 203～207份；

水 161～165份；

碎石 744～748份；

河砂 559～563份；

再生粗骨料 318～322份；

再生细骨料 238～242份；

粉煤灰 89～91份；

减水剂 7.0～7.2份；

硅烷偶联剂 66.5～68.5份；

纤维素醚 78.5～80.5份。

通过采用上述技术方案，再生粗骨料与再生细骨料的取代率适中，使再生混凝土满足施工要求的强度和耐久性的同时，具有较好的经济实用性。

优选的，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550。

优选的，所述纤维素醚为羟丙基甲基纤维素。

通过采用上述技术方案，羟丙基甲基纤维素能够使再生骨料表面增加粘性，更好地与天然骨料粘聚以通过硅烷偶联剂产生偶联，从而能够提高再生骨料与天然骨料界面的粘合强度，并且羟丙基甲基纤维素与硅烷偶联剂KH-550有更好的偶联效果。

优选的，所述减水剂为聚羧酸减水剂。

通过采用上述技术方案，聚羧酸减水剂在低掺量下能够发挥较高的塑化效果，流动性保持性好，对混凝土增强效果显著，能降低混凝土收缩，从而提高再生混凝土的耐久性。

优选的，原料还包括海因环氧树脂23～25重量份、稀释剂3.2～3.5重量份、固化剂3.6～3.8重量份。

通过采用上述技术方案，海因环氧树脂通过稀释剂能够渗透进入再生粗骨料的内部缝隙中，以此提高再生混凝土的强度，并且固化后的海因环氧树脂能够与羟丙基甲基纤维素有更好的相互结合性，能够提高羟丙基甲基纤维素对再生粗骨料的粘附力，从而进一步提高硅烷偶联剂对水泥、粉煤灰与裹附有羟丙基甲基纤维素的天然、再生骨料的粘合强度。

优选的，所述稀释剂为环氧丙烷丁基醚、环氧丙烷苯基醚、多缩水甘油醚其中一种。

通过采用上述技术方案，活性稀释剂能降低体系粘度,改善环氧树脂的渗透性，能够更深入地填补再生粗骨料内部结构缺陷，并且还能参与固化反应,成为环氧树脂固化物的交联网络结构的一部分，增强再生粗骨料的强韧度。

优选的，所述固化剂为多乙烯多胺、二乙胺基丙胺、二已基三胺的其中一种。

通过采用上述技术方案，脂肪族胺类固化剂反应活性高，室温或低温下可以快速固化，对湿度相对不敏感，具有良好的耐溶剂腐蚀性。

优选的，所述再生粗骨料的粒径为40～50mm，所述再生细骨料的粒径为2～4mm。

通过采用上述技术方案，再生骨料的不同大小粒径能够相交错地与天然骨料结合，提高再生混凝土的密实度。

第二方面，本申请提供一种再生混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：

一种再生混凝土的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：将硅烷偶联剂与纤维素醚均分成两等份；

步骤二：将半份的硅烷偶联剂和半分的纤维素醚倒入碎石、再生细骨料中，混合30min～1h 成为第一混合物；

步骤三：将半份的硅烷偶联剂和半分的纤维素醚倒入再生粗骨料、河砂中，混合30min～1h 成为第二混合物；

步骤四：将第一混合物、第二混合物与水泥、粉煤灰、水、减水剂、混合制得再生混凝土。

通过采用上述技术方案，根据再生骨料与天然骨料的不同粒径大小配对粘合，使再生粗骨料、碎石的表面分别覆盖粘粘有粒径较小的河砂、再生细骨料，平衡了再生骨料与天然骨料界面结合力的差异性，从而增强再生混凝土的强度与耐久性。

优选的，所述步骤二前还包括预处理：在再生粗骨料与河砂混合前，将海因环氧树脂、稀释剂与再生粗骨料混合，混合后再加入固化剂继续混合。

通过采用上述技术方案，稀释剂能够渗透至再生粗骨料的内部缝隙中，使海因环氧树脂填充粘合再生粗骨料内部结构，待再生粗骨料内部缝隙填满海因树脂后，再使用固化剂进一步对再生粗骨料界面进行封闭紧密固化处理，提高了河砂与再生粗骨料界面的结合力。

优选的，所述预处理中每次混合时间为30min～1h，所有混合结束后取出至养护箱内 50～60℃养护放置5～6h。

通过采用上述技术方案，充分混合能够提高海因环氧树脂进入再生粗骨料内部缝隙中的渗透率，混合后加温提高再生粗骨料的固化效果，增强再生粗骨料结构的密实程度。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1.由于本申请采用纤维素醚与硅烷偶联剂，纤维素醚具有的醚结构能够包覆碎石、河砂、再生粗骨料、再生细骨料表面，并与硅烷偶联剂发生偶联反应，并通过水泥、粉煤灰、减水剂共同作用提高了碎石、河砂、再生粗骨料、再生细骨料界面之间的结合力，制成一种能够与普通混凝土的和易性、强度及耐久性相近的再生混凝土,节约资源且绿色环保；

2.本申请中优选采用天然骨料与再生骨料相互匹配分开混合的处理方法，将粒径小的河砂与粒径大的再生粗骨料、粒径小的再生细骨料与粒径大的碎石两两配对混合，平衡了再生骨料与天然骨料界面结合力的差异性，使再生混凝土具备更均匀的抗压强度；

3.本申请的方法，通过对再生粗骨料进行预处理，采用海因环氧树脂对再生粗骨料的内部裂缝进行填补粘合，并且海因环氧树脂与羟丙基甲基纤维素产生更好的结构力，进一步提高硅烷偶联剂对羟丙基甲基纤维素的偶联效果。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

硅烷偶联剂选购自东莞市长河化工有限公司，型号KH-550；

羟丙基甲基纤维素选购自深圳乐芙生物科技有限公司；

聚羧酸减水剂选购自广东瑞安科技实业有限公司，型号LS-JS；

双酚A型环氧树脂选购自佛山市华轩新材料有限公司，型号FST-6；

海因环氧树脂选购自无锡市瑞赫尔环保科技有限公司，CAS号28906-98-1；

水泥选用P.042.5级别；

碎石选用30～40mm粒径；

河砂选用2～4mm粒径。

实施例

实施例1

一种再生混凝土的制备方法：

将65kg的KH-550硅烷偶联剂与74kg羟丙基甲基纤维素均分成两等份，一半的硅烷偶联剂和羟丙基甲基纤维素倒入混凝土搅拌机与631kg碎石、157kg再生细骨料搅拌1h；同时，另一半的硅烷偶联剂和羟丙基甲基纤维素倒入另一台混凝土搅拌机与426kg再生粗骨料、 655kg河砂搅拌1h；搅拌结束后，将第一混合物与第二混合物混合，并与190kg水泥、173kg水、6.7kg减水剂共同倒入混凝土搅拌机混合搅拌10min，制得再生混凝土。

实施例2

将70kg的KH-550硅烷偶联剂与82kg羟丙基甲基纤维素均分成两等份，一半的硅烷偶联剂和羟丙基甲基纤维素倒入混凝土搅拌机与852kg碎石、328kg再生细骨料搅拌2h；同时，另一半的硅烷偶联剂和羟丙基甲基纤维素倒入另一台混凝土搅拌机与210kg再生粗骨料、 481kg河砂搅拌2h；搅拌结束后，将第一混合物与第二混合物混合，并与230kg水泥、159kg水、7.7kg减水剂共同倒入混凝土搅拌机混合搅拌10min，制得再生混凝土。

实施例3

将66.5kg的KH-550硅烷偶联剂与78.5kg羟丙基甲基纤维素均分成两等份，一半的硅烷偶联剂和羟丙基甲基纤维素倒入混凝土搅拌机与744kg碎石、238kg再生细骨料搅拌1.5h；同时，另一半的硅烷偶联剂和羟丙基甲基纤维素倒入另一台混凝土搅拌机与322kg再生粗骨料、 563kg河砂搅拌1.5h；搅拌结束后，将第一混合物与第二混合物混合，并与203kg水泥、 165kg水、7kg减水剂共同倒入混凝土搅拌机混合搅拌10min，制得再生混凝土。

实施例4

将68.5kg的KH-550硅烷偶联剂与80.5kg羟丙基甲基纤维素均分成两等份，一半的硅烷偶联剂和羟丙基甲基纤维素倒入混凝土搅拌机与748kg碎石、242kg再生细骨料搅拌1.5h；同时，另一半的硅烷偶联剂和羟丙基甲基纤维素倒入另一台混凝土搅拌机与318kg再生粗骨料、 559kg河砂搅拌1.5h；搅拌结束后，将第一混合物与第二混合物混合，并与207kg水泥、 161kg水、7.2kg减水剂共同倒入混凝土搅拌机混合搅拌10min，制得再生混凝土。

为了更清楚的体现实施例1至实施例3的区别，将实施例1至实施例3的原料配比区别列于表1。

表1

实施例5

本实施例与实施例4的区别仅在于，在本实施例中，再生粗骨料在与河砂混合前进行预处理，预处理的方法为：将25kg海因环氧树脂、3.2kg环氧丙烷丁基醚与320kg的再生粗骨料混合10min，然后再倒入3.6kg多乙烯多胺混合10min后放置养护箱中常温养护2h。

实施例6

本实施例与实施例4的区别仅在于，在本实施例中，再生粗骨料在与河砂混合前进行预处理，预处理的方法为：将23kg海因环氧树脂、3.5kg环氧丙烷苯基醚与320kg的再生粗骨料混合10min，然后再倒入3.8kg二乙胺基丙胺混合10min后放置养护箱中常温养护2h。

实施例7

本实施例与实施例4的区别仅在于，在本实施例中，再生粗骨料在与河砂混合前进行预处理，预处理的方法为：将24kg海因环氧树脂、3.3kg多缩水甘油醚与320kg的再生粗骨料混合 10min，然后再倒入3.7kg二已基三胺混合10min后放置养护箱中升温至80℃养护10h。

实施例8

本实施例与实施例7的区别仅在于，在本实施例中，再生粗骨料在与河砂混合前进行预处理，预处理的方法为：将24kg海因环氧树脂、3.3kg多缩水甘油醚与320kg的再生粗骨料混合 45min，然后再倒入3.7kg二已基三胺混合45min后放置到养护箱中升温至50℃养护6h。

实施例9

本实施例与实施例7的区别仅在于，在本实施例中，再生粗骨料在与河砂混合前进行预处理，预处理的方法为：将24kg海因环氧树脂、3.3kg多缩水甘油醚与320kg的再生粗骨料混合 45min，然后再倒入3.7kg二已基三胺混合45min后放置到养护箱内升温至60℃养护5h。

实施例10

本实施例与实施例9的区别仅在于，在本实施例中，再生粗骨料在与河砂混合前进行预处理，预处理的方法为：将24kg双酚A型环氧树脂、3.3kg多缩水甘油醚与320kg的再生粗骨料混合45min，然后再倒入3.7kg二已基三胺混合45min后放置到养护箱内升温至60℃养护5h。

对比例

对比例1

本对比例与实施例4的区别仅在于，在本对比例中，用等量的碎石替代再生粗骨料，用等量的河砂替代再生细骨料，用等量的水泥替代硅烷偶联剂和羟丙基甲基纤维素。

对比例2

本对比例与实施例4的区别仅在于，在本对比例中，用等量的水泥替代KH-550硅烷偶联剂和羟丙基甲基纤维素。

对比例3

本对比例与实施例4的区别仅在于，在本对比例中，用等量的水泥替代KH-550硅烷偶联剂。

对比例4

本对比例与实施例4的区别仅在于，在本对比例中，用等量的水泥替代羟丙基甲基纤维素。

性能检测试验

根据GB/T50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》，对本申请得到的再生混凝土 1h后进行坍落度试验，测试结果记录于表2 。

根据GB/T50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》，对本申请得到的再生混凝土养护7天、28天后进行抗压强度测试，测试结果记录于表2。

表2

如表2所示，实施例1-4与对比例2对比，坍落度有很大幅度的降低，并且7天、28天抗压强度检测值与对比例2相比也同样有很大幅度的提高，说明羟丙基甲基纤维素和KH-550硅烷偶联剂的加入对于再生混凝土的和易性、粘聚性以及强度耐久性均有明显的改善，并且实施例1-4与对比例1相比，坍落度与抗压强度的检测结果相近，说明加入了羟丙基甲基纤维素和KH-550硅烷偶联剂的掺含再生骨料的混凝土，在混凝土和易性及强度要求上能够近乎替代不掺入再生骨料的普通混凝土所使用。

而在对比例3的坍落度比较对比例2有所降低，说明羟丙基甲基纤维素具有的高分子结构增强了混凝土的粘合性，但对比例3的抗压强度在7天与28天上均变化不大，同样的，对比例4的抗压强度相比对比例2也几乎没有提高，说明在实施例1-4中同时加入羟丙基甲基纤维素和KH-550硅烷偶联剂能够产生提高再生混凝土的粘聚性和强度，能够产生这种效果的原因可能是羟丙基甲基纤维素包覆骨料表面的同时，羟丙基甲基纤维素与KH-550 硅烷偶联剂产生偶联，偶联产物的结构与水泥、粉煤灰遇水后生成的水化产物相结合，使水泥、粉煤灰在碎石、河砂、再生粗骨料、再生细骨料界面之间的相互结合力提高，进而增强了再生混凝土的抗压强度。

实施例5-9中在再生粗骨料进行混合前添加了海因环氧树脂、稀释剂与固化剂进行预处理，实施例5-9与实施例4对比，坍落度更小且抗压强度更大，海因环氧树脂通过具有渗透性的稀释剂渗透进入再生粗骨料的内部裂缝中，再与固化剂反应生成网状聚合物以对缺陷结构进行填补，说明本申请使用的稀释剂与固化剂均能够与海因环氧树脂共同对再生粗骨料起到加强效果，从而增强了再生混凝土的粘合性能与耐久性。

实施例8-9在对再生粗骨料进行预处理中的时间与温度进行了范围的缩小，实施例8- 9在坍落度与抗压强度的测试结果上比实施例7均有改善，说明预处理的温度与时间会影响再生粗骨料的增强效果，5～6h适度的混合时间能够使稀释剂充分润透再生粗骨料，让海因环氧树脂渗入进再生粗骨料内部缝隙中，提高海因环氧树脂对再生粗骨料内部结构缺陷的填充程度，同时，固化剂在50～60℃的温度下能够有更好的固化效果，增强再生粗骨料结构的密实程度。

实施例10中的海因环氧树脂替换成双酚A型环氧树脂，实施例10较实施例4的坍落度小、抗压强度较大，但是并没有产生明显的预处理增益效果，采用海因环氧树脂的实施例9较实施例4的检测结果差值明显比实施例10大，分析原因可能是固化后的海因树脂与羟丙基甲基纤维素之间有更好的相互粘聚性，海因树脂与羟丙基甲基纤维素结合后提高了与KH-550硅烷偶联剂发生偶联的协同效果，从而进一步增强硅烷偶联剂对水泥、粉煤灰与裹附有羟丙基甲基纤维素的天然、再生骨料的粘合强度。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，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，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种再生混凝土，其特征在于，由包含以下重量份的原料组成：

水泥 190~230份；

水 159~173份；

碎石 631~852份；

河砂 481~655份；

再生粗骨料 210~426份；

再生细骨料 157~328份；

粉煤灰 85~95份；

减水剂6.7~7.7份；

硅烷偶联剂65~70份；

纤维素醚74~82份；

所述再生混凝土的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：将硅烷偶联剂与纤维素醚均分成两等份；

步骤二：将半份的硅烷偶联剂和半份 的纤维素醚倒入碎石、再生细骨料中，混合1h~2h成为第一混合物；

步骤三：将另一半份的硅烷偶联剂和半份 的纤维素醚倒入再生粗骨料、河砂中，混合1h~2h成为第二混合物；

步骤四：将第一混合物、第二混合物与水泥、粉煤灰、水、减水剂混合制得再生混凝土；

所述步骤二前还包括预处理：在再生粗骨料与河砂混合前，将23~25重量份海因环氧树脂、3.2~3.5重量份稀释剂与再生粗骨料混合，混合后再加入3.6~3.8重量份固化剂继续混合。

2.根据权利要求1所述的一种再生混凝土，其特征在于：由包含以下重量份的原料组成：

水泥 203~207份；

水 161~165份；

碎石 744~748份；

河砂 559~563份；

再生粗骨料 318~322份；

再生细骨料 238~242份；

粉煤灰89~91份；

减水剂 7.0~7.2份；

硅烷偶联剂66.5~68.5份；

纤维素醚78.5 ~80.5份。

3.根据权利要求1所述的一种再生混凝土，其特征在于：所述纤维素醚为羟丙基甲基纤维素。

4.根据权利要求1所述的一种再生混凝土，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸减水剂。

5.根据权利要求1所述的一种再生混凝土，其特征在于：所述再生粗骨料的粒径为40~50mm，所述再生细骨料的粒径为2~4mm。

6.根据权利要求1所述的一种再生混凝土，其特征在于，所述预处理中每次混合时间为30min~1h，所有混合结束后取出至养护箱内50~60℃养护放置5~6h。

7.根据权利要求1所述的一种再生混凝土，其特征在于，所述稀释剂为环氧丙烷丁基醚、环氧丙烷苯基醚、多缩水甘油醚其中一种。

8.根据权利要求1所述的一种再生混凝土，其特征在于，所述固化剂为多乙烯多胺、二乙胺基丙胺、二已基三胺的其中一种。