CN112430033A - 一种高强再生骨料混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及混凝土技术领域，具体公开了一种高强再生骨料混凝土及其制备方法。一种高强再生骨料混凝土包括如下重量份数的组分：水泥200‑300份；粉煤灰70‑120份；水200‑300份；减水剂5‑7份；引气剂5‑7份；纤维混合物100‑200份；细石300‑500份；砂子200‑300份；再生细骨料400‑600份；再生粗骨料800‑100份。其制备方法为：将再生骨料预湿后与砂、石混合得混合物A；将纤维混合物、粉煤灰加入混合物A混合得混合物B；将水泥、减水剂、引气剂加入水中混合得混合物C；将混合物C加入混合物B混合。本申请的高强再生骨料混凝土可用于道路基层铺设，其具有强度高、抗渗性好等优点。

Description

一种高强再生骨料混凝土及其制备方法
技术领域
本申请涉及混凝土技术领域，更具体地说，它涉及一种高强再生骨料混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土的原料中，骨料所占比重最大，传统的骨料采用天然砂石，开采过程中，容易造成山体、植被、河道的破坏。再生骨料是将废弃混凝土破碎获得的颗粒，不仅能够大量减少天然砂石的使用，还能使得废弃混凝土得到二次利用。使用再生骨料为原料制得的混凝土成为再生骨料混凝土，随着人们环保意识的提升，再生骨料混凝土的应用范围越来越广，常被应用于铺设道路路基等。
相关技术中，先将收集的废弃混凝土破碎成不同粒径的再生骨料，然后使用再生骨料少量替代或全部替代天然骨料，辅之以水泥、水、添加助剂等其他原料，来制备再生骨料混凝土。
针对上述中的相关技术，发明人认为制得的再生骨料混凝土在实际应用时，容易出现裂缝，再生骨料混凝土的强度有待提高。
发明内容
为了提高再生混凝土的强度，本申请提供一种高强再生骨料混凝土及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种高强再生骨料混凝土，采用如下的技术方案。
一种高强再生骨料混凝土，包括如下重量份数的组分：
水泥200-300份；
粉煤灰70-120份；
水200-300份；
减水剂5-7份；
引气剂5-7份；
纤维混合物100-200份；
细石300-500份；
砂子200-300份；
再生细骨料400-600份；
再生粗骨料800-1000份。
通过采用上述技术方案，水泥作为主要粘结剂，将砂子、细石、再生细骨料、再生粗骨料等材料牢固粘接在一起，共同构成再生混凝土的基本骨架。将纤维混合物掺入再生混凝土中，减少裂缝的产生和发展，可明显提高再生混凝土的抗裂性。加入的纤维混合物与再生混凝土的粘合性较好，减少了再生混凝土中裂缝的产生，减少了渗水通道，从而提高了再生混凝土的抗渗性。同时，掺入纤维混合物，再生混凝土的抗压强度和抗折强度有了不同程度的提高。不仅如此，在再生混凝土中加入纤维混合物，还会提高再生混凝土的韧性、抗冻融性和抗化学侵蚀性能。
粉煤灰作为主要填料，填充在砂子、细石、再生细骨料、再生粗骨料之间缝隙中，提高再生混凝土的密实性和耐磨性能，增加再生混凝土的韧性和强度。减水剂的加入对水泥有很好的分散作用，使水泥在水中分散更加均匀，在保证其他原料加入比例不变的情况下，减少了水的用量，提高再生混凝土的强度。引气剂的掺入可以提高再生混凝土拌合物的和易性。通过添加以上各原料，综合提高了再生混凝土的抗压和抗拉能力，提高了再生混凝土的耐磨性能和抗渗性能，制成的再生骨料混凝土具有高强、抗渗、耐磨等优点。
优选的，所述纤维混合物包括重量份数比为1：(1-1.5)：(2-3)的钢纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤维。
通过采用上述技术方案，钢纤维作为一种效果优异的抗裂材料，应用于再生混凝土中，能有效的减少再生混凝土内部微裂缝的扩展及宏观裂缝的形成，显著的改善了再生混凝土的抗拉、抗弯、抗冲击性能，且具有较好的延性。聚丙烯纤维在再生混凝土中主要有两种用途，一个是防止再生混凝土因表面失水而出现的塑性收缩裂缝，第二个是提高硬化后的再生混凝土的耐火性能，提高再生混凝土的耐火等级。玻璃纤维具有质轻、高强、绝缘、防腐蚀等优点，玻璃纤维的抗拉强度远超钢铁，用于再生混凝土中起到了提高强度的作用，同时，还能提高制得再生混凝土的抗裂性能。
优选的，所述纤维混合物的长径比为30-60。
通过采用上述技术方案，使纤维混合物在混合过程中，不易出现打结、团聚的现象，增加纤维混合物与其他各组分之间的接触面积，减少混合体系中的间隙，减少浇筑后的再生混凝土开裂或者由于温度过低而形成裂缝的概率，提高成型后的再生混凝土的抗压强度。
优选的，还包括100-150份硅藻土。
通过采用上述技术方案，硅藻土吸着力和渗透性强，附着在纤维混合物表面，与纤维混合物配合，进一步提高再生混凝土的抗压和抗拉强度。
优选的，所述再生细骨料和再生粗骨料由以下步骤获得：
a，将废弃混凝土锤击后，除去钢筋和各种杂质，分别筛分成粒径小于5mm、5-20mm、20-50mm的再生混凝土颗粒；
b，将粒径为20-50mm的再生混凝土颗粒继续锤击，分别筛分成粒径小于5mm、5-20mm的再生混凝土颗粒；
筛分出的粒径小于5mm的再生混凝土颗粒即为再生细骨料，粒径为5-20mm的再生混凝土颗粒即为再生粗骨料。
通过采用上述技术方案，将废弃混凝土锤击粉碎，制得再生细骨料和再生粗骨料，并使用再生骨料代替部分天然骨料，一方面将废弃混凝土再次利用，减少了废弃混凝土处理所占用的土地，在节约成本的同时，保护了环境，有利于可持续发展；另一方面，天然骨料的过度开采会造成山体滑坡、泥石流等自然灾害，再生混凝土的生产过程中减少天然骨料的使用，进一步保护了环境。
优选的，所述减水剂为聚羧酸类减水剂。
通过采用上述技术方案，聚羧酸类减水剂为液态产品且为高效减水剂，与水泥的相容性好，提高再生混凝土的抗压强度。
优选的，所述引气剂包括由松香粉和十二烷基苯磺酸钠组成的混合物，所述松香粉和十二烷基苯磺酸钠的重量比为1：(1.3-2.6)。
通过采用上述技术方案，掺入引气剂，在拌合再生混凝土的过程中产生微小气泡，从而提高再生混凝土拌合物的流动性，改善再生混凝土拌合物的和易性、保水性以及粘聚性，从而提高再生混凝土的整体强度，提高再生混凝土的抗渗性能。
第二方面，本申请提供一种高强再生骨料混凝土的制备方法，采用如下的技术方案。
一种高强再生骨料混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1，用水将再生细骨料和再生粗骨料预湿，将预湿后的再生细骨料、再生粗骨料与细石、砂子混合均匀，得到混合物A；
S2，将纤维混合物、粉煤灰加入混合物A中，继续搅拌混合，得到混合物B；
S3，将水泥、减水剂、引气剂加入水中搅拌混合，得到混合物C；
S4，将混合物C加入混合物B中，持续搅拌混合。
通过采用上述技术方案，分多个步骤混合原料，使各原料在再生混凝土拌合物中的分散性较好，提高再生混凝土拌合物的和易性，使纤维混合物、粉煤灰可以更好的填充在砂子、细石、再生细骨料、再生粗骨料之间的缝隙中，减少再生混凝土的孔隙率，提高再生混凝土的密实性，从而提高再生混凝土的抗压性能。
优选的，所述S3中，还加入硅藻土，硅藻土与纤维混合物、粉煤灰一起加入混合物A中混合。
通过采用上述技术方案，将硅藻土与纤维混合物一起加入混合物A中进行搅拌，使硅藻土可以更好的附着在纤维混合物表面，提高混凝土的抗压和抗拉强度。
优选的，所述S2和S3中，搅拌温度均设定为50-60℃，搅拌时间均设定为20-30min；所述S4中，搅拌温度设定为50-60℃，搅拌时间设定为2-3h。
通过采用上述技术方案，在较优的温度和时间范围内进行搅拌混合，混合更加充分，使各原料在再生混凝土拌合物中的分散性较好，提高再生混凝土的抗压、抗渗性能。
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混合物，将纤维混合物掺入再生混凝土中，可明显提高再生混凝土的抗裂性，减少了再生混凝土中连通裂缝的产生，减少了渗水通道，从而提高了再生混凝土的抗渗性，同时，掺入纤维混合物，使再生混凝土的抗压强度和抗折强度也有了不同程度的提高；
2、本申请中优选加入硅藻土，由于硅藻土的附着力强，硅藻土附着在纤维混合物表面，与纤维混合物配合，进一步提高了再生混凝土的强度；
3、本申请的方法，通过分多个步骤混合原料，使各原料在再生混凝土拌合物中的分散性较好，提高再生混凝土拌合物的和易性，同时，使硅藻土可以更好的附着在纤维混合物的表面，从而提高再生混凝土的强度。
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。
本申请实施例中的水泥均采用普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5；
硅藻土、粉煤灰均采自灵寿县沈昌矿产品加工厂；
砂子均采用Ⅱ区天然中砂，细度模数为2.5，含泥量＜1.0％；
细石均采用粒径为5-20mm连续级配的碎石；
玻璃纤维均采自盐城市恒诚玻纤有限公司；
聚丙烯纤维、钢纤维均采自泰安市瑞亨建材有限公司；
聚羧酸类减水剂均采自山东瀚霖骏国际贸易有限公司；
松香粉均采自河南铭之鑫化工产品有限公司；
十二烷基苯磺酸钠均采自南京米兰化工有限公司。
原料的制备例
制备例1：一种再生细骨料和再生粗骨料，其制备步骤为，
a，使用颚式破碎机将废弃混凝土破碎后，除去钢筋和各种杂质，使用混凝土振动筛分机将再生混凝土预成品分别筛分成粒径小于5mm、5-20mm、20-50mm的再生混凝土颗粒；
b，使用锤击式破碎机将粒径为20-50mm的再生混凝土颗粒继续锤击，使用混凝土振动筛分机将再生混凝土预成品分别筛分成粒径小于5mm、5-20mm的再生混凝土颗粒。
筛分出的粒径小于5mm的再生混凝土颗粒即为再生细骨料，粒径为5-20mm的再生混凝土颗粒即为再生粗骨料。
实施例
实施例1：一种高强再生骨料混凝土，各组分及其相应的重量如表1所示，并通过如下步骤制备获得，
S1，用水将制备例1中制得的再生细骨料和再生粗骨料预湿，将预湿后的再生细骨料、再生粗骨料与细石、砂子混合均匀，得到混合物A；
S2，将纤维混合物、粉煤灰加入混合物A中，在50℃的温度下继续搅拌混合20min，得到混合物B，其中纤维混合物由重量比为1:1:2的钢纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤维混合获得，且纤维混合物的长径比为30；
S3，将水泥、减水剂、引气剂加入水中，在50℃的温度下搅拌混合20min，得到混合物C，其中引气剂由松香粉、十二烷基苯磺酸钠按重量比1：1.3混合制得；
S4，将混合物C加入混合物B中，在50℃的温度下持续搅拌混合2h。
实施例2-6：一种高强再生骨料混凝土，与实施例1的不同之处在于，各组分及其相应的重量如表1所示。
表1实施例1-6中各组分及其重量(kg)
Figure BDA0002789970410000051
Figure BDA0002789970410000061
实施例7：一种高强再生骨料混凝土，与实施例1的不同之处在于，高强再生骨料混凝土的制备时，纤维混合物由重量比为1:1.3:2.5的钢纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤维混合获得。
实施例8：一种高强再生骨料混凝土，与实施例1的不同之处在于，高强再生骨料混凝土的制备时，纤维混合物由重量比为1:1.5:3的钢纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤维混合获得。
实施例9：一种高强再生骨料混凝土，与实施例1的不同之处在于，高强再生骨料混凝土的制备时，纤维混合物的长径比为45。
实施例10：一种高强再生骨料混凝土，与实施例1的不同之处在于，高强再生骨料混凝土的制备时，纤维混合物的长径比为60。
实施例11：一种高强再生骨料混凝土，与实施例1的不同之处在于，高强再生骨料混凝土的制备时，还加入100kg硅藻土，硅藻土在S2中与纤维混合物一同加入混合物A中。
实施例12：一种高强再生骨料混凝土，与实施例1的不同之处在于，高强再生骨料混凝土的制备时，还加入125kg硅藻土，硅藻土在S2中与纤维混合物一同加入混合物A中。
实施例13：一种高强再生骨料混凝土，与实施例1的不同之处在于，高强再生骨料混凝土的制备时，还加入150kg硅藻土，硅藻土在S2中与纤维混合物一同加入混合物A中。
实施例14：一种高强再生骨料混凝土，与实施例1的不同之处在于，高强再生骨料混凝土的制备时，引气剂由松香粉、十二烷基苯磺酸钠按重量比1：2混合制得。
实施例15：一种高强再生骨料混凝土，与实施例1的不同之处在于，高强再生骨料混凝土的制备时，引气剂由松香粉、十二烷基苯磺酸钠按重量比1：2.6混合制得。
实施例16：一种高强再生骨料混凝土，与实施例1的不同之处在于，高强再生骨料混凝土的制备时，S2和S3中的搅拌温度设定为55℃，搅拌时间设定为25min，S4中的搅拌温度设定为55℃，搅拌时间设定为2.5h。
实施例17：一种高强再生骨料混凝土，与实施例1的不同之处在于，高强再生骨料混凝土的制备时，S2和S3中的搅拌温度设定为60℃，搅拌时间设定为30min，S4中的搅拌温度设定为60℃，搅拌时间设定为3h。
对比例
对比例1：一种混凝土，与实施例1的不同之处在于，制备混凝土时，没有使用再生骨料，加入的细石为1100kg，加入的砂子为600kg。
对比例2：一种混凝土，与实施例1的不同之处在于，制备混凝土时，没有加入纤维混合物。
对比例3：一种混凝土，与实施例1的不同之处在于，制备混凝土时，纤维混合物由重量比为1:0.8:1.8的钢纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤维混合制成。
对比例4：一种混凝土，与实施例1的不同之处在于，制备混凝土时，纤维混合物由重量比为1:1.8:3.2的钢纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤维混合制成。
对比例5：一种混凝土，与实施例1的不同之处在于，制备混凝土时，纤维混合物的长径比为20。
对比例6：一种混凝土，与实施例1的不同之处在于，制备混凝土时，纤维混合物的长径比为80。
对比例7：一种混凝土，与实施例1的不同之处在于，制备混凝土时，引气剂由松香粉、十二烷基苯磺酸钠按重量比1：1混合制得。
对比例8：一种混凝土，与实施例1的不同之处在于，制备混凝土时，引气剂由松香粉、十二烷基苯磺酸钠按重量比1：3混合制得。
对比例9：一种混凝土，与实施例1的不同之处在于，制备混凝土时，S2和S3中的搅拌温度设定为40℃，搅拌时间设定为10min，S4中的搅拌温度设定为40℃，搅拌时间设定为1h。
对比例10：一种混凝土，与实施例1的不同之处在于，制备混凝土时，S2和S3中的搅拌温度设定为70℃，搅拌时间设定为40min，S4中的搅拌温度设定为70℃，搅拌时间设定为4h。
性能检测试验
分别取实施例1-17和对比例1-10制得的混凝土作为测试对象，制成规格为150×150×150mm的立方体标准试件，按照GB/T50081-2019《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行测试，每个实施例或对比例制得的混凝土均取三个试件进行测试。测试其抗压强度，劈裂抗拉强度以及观察每组样品是否产生裂缝，并记录裂缝的长度，测试结果计入下列表2。
由表2中测试数据可以看出：
实施例1-17制得的高强再生骨料混凝土在养护28天后的各组试件均无裂缝产生，抗压强度均高于42.6MPa，劈裂抗拉程度均高于3.68MPa，其中实施例12为最优实施例，实施例12中制得的高强再生骨料混凝土抗压强度为47.4MPa，劈裂抗拉强度为4.26MPa，说明硅藻土可以较好的附着在纤维混合物的表面，加入适量的硅藻土可以显著提高制得的混凝土的抗压和抗拉强度。
结合实施例1和对比例1，并结合表2可以看出，使用再生骨料替代部分天然骨料制得的高强再生骨料混凝土与全部使用天然骨料制得的混凝土相比，抗压强度、劈裂抗拉强度虽有下降，但下降不明显，说明使用再生骨料替代部分天然骨料，可以再不影响混凝土强度的同时，降低生产成本，有利于可持续发展。
结合实施例1和对比例2，并结合表2可以看出，对比例2中制得的混凝土，因未添加纤维混合物，其抗压强度和劈裂抗拉强度下降明显，且在测试后出现裂缝，裂缝长度达到5.3cm。说明纤维混合物可以显著提高再生混凝土的强度，使制得的再生混凝土在保证强度的前提下降低生产成本。
结合实施例7、8和对比例3、4，并结合表2可以看出，对比例3、4制得的混凝土相较于实施例7、8中制得的高强再生骨料混凝土，抗压强度和劈裂抗拉强度略有下降，说明在制备高强再生骨料混凝土时，纤维混合物中钢纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤维的较优重量比为1：(1-1.5)：(2-3)，在此重量比范围下，制得的高强再生骨料混凝土的强度较好。
结合实施例9、10和对比例5、6，并结合表2可以看出，将纤维混合物的长径比控制在30-60，有利于提高制得的高强再生骨料混凝土的强度。当长径比在此范围之外时，制得的混凝土强度略有降低。
结合实施例14、15和对比例7、8，并结合表2可以看出，由重量比为1：(1.3-2.6)的松香粉和十二烷基苯磺酸钠混合制得的引气剂产生的效果较好，可以提高高强再生骨料混凝土的抗压强度和劈裂抗压强度。
结合实施例16、17和对比例9、10，并结合表2可以看出，在混凝土的制备过程中，S2和S3中搅拌温度的较优设定范围为50-60℃，搅拌时间的较优设定范围为20-30min。S4中搅拌温度的较优设定范围为50-60℃，搅拌时间的较优设定范围为2-3h。超出此范围的搅拌温度和搅拌时间下，制得的混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度反而有所下降。
表2性能测试结果
Figure BDA0002789970410000091
Figure BDA0002789970410000101
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 (10)

1.一种高强再生骨料混凝土，其特征在于，包括如下重量份数的组分：
水泥 200-300份；
粉煤灰 70-120份；
水 200-300份；
减水剂 5-7份；
引气剂 5-7份；
纤维混合物 100-200份；
细石 300-500份；
砂子 200-300份；
再生细骨料 400-600份；
再生粗骨料 800-1000份。
2.根据权利要求1所述的高强再生骨料混凝土，其特征在于，所述纤维混合物包括重量份数比为1：（1-1.5）：（2-3）的钢纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤维。
3.根据权利要求2所述的高强再生骨料混凝土，其特征在于，所述纤维混合物的长径比为30-60。
4.根据权利要求1所述的高强再生骨料混凝土，其特征在于，还包括100-150份硅藻土。
5.根据权利要求1所述的高强再生骨料混凝土，其特征在于，所述再生细骨料和再生粗骨料由以下步骤获得：
a，将废弃混凝土锤击后，除去钢筋和各种杂质，分别筛分成粒径小于5mm、5-20mm、20-50mm的再生混凝土颗粒；
b，将粒径为20-50mm的再生混凝土颗粒继续锤击，分别筛分成粒径小于5mm、5-20mm的再生混凝土颗粒；
筛分出的粒径小于5mm的再生混凝土颗粒即为再生细骨料，粒径为5-20mm的再生混凝土颗粒即为再生粗骨料。
6.根据权利要求1所述的高强再生骨料混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸类减水剂。
7.根据权利要求1所述的高强再生骨料混凝土，其特征在于，所述引气剂包括由松香粉和十二烷基苯磺酸钠组成的混合物，所述松香粉和十二烷基苯磺酸钠的重量比为1：（1.3-2.6）。
8.权利要求1-7任一所述高强再生骨料混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，用水将再生细骨料和再生粗骨料预湿，将预湿后的再生细骨料、再生粗骨料与细石、砂子混合均匀，得到混合物A；
S2，将纤维混合物、粉煤灰加入混合物A中，继续搅拌混合，得到混合物B；
S3，将水泥、减水剂、引气剂加入水中搅拌混合，得到混合物C；
S4，将混合物C加入混合物B中，持续搅拌混合。
9.根据权利要求8所述的高强再生骨料混凝土的制备方法，其特征在于，所述S3中，还加入硅藻土，硅藻土与纤维混合物、粉煤灰一起加入混合物A中混合。
10.根据权利要求8所述的高强再生骨料混凝土的制备方法，其特征在于，所述S2和S3中，搅拌温度均设定为50-60℃，搅拌时间均设定为20-30min；所述S4中，搅拌温度设定为50-60℃，搅拌时间设定为2-3h。
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