CN112479646A - 一种耐用再生混凝土及其制备方法 - Google Patents
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- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
Abstract
本申请涉及混凝土领域，具体公开了一种耐用再生混凝土及其制备方法。耐用再生混凝土包括如下原料：水泥、再生粗集料、再生细集料、水、桑叶粉和减水剂；其制备方法为：S1.混凝土的制备；将水泥、再生粗集料、再生细集料、桑叶粉和减水剂搅拌混匀，再加入水搅拌均匀，制得混凝土。本申请的耐用再生混凝土中加入桑叶粉，桑叶粉填充于再生粗集料和再生细集料之间的微细裂痕和孔隙中，增加了混凝土整体的致密度，且桑叶粉中含有大量纤维素和矿物质，纤维素约束了裂缝的进一步扩展，提高了混凝土内部结构的稳定性和牢固性，矿物质的加入使得混凝土的结构强度更佳，从而综合提高了混凝土的耐久性，使得混凝土更加耐用。
Description
技术领域
本申请涉及混凝土领域，更具体地说，它涉及一种耐用再生混凝土及其制备方法。
背景技术
再生混凝土是以再生骨料代替或者部分代替天然骨料制备而成的混凝土。其中，再生骨料是将废弃混凝土块经过破碎、清洗、分级后，按一定比例混合形成的。
如专利公开号为CN101139193A的中国发明专利，公开了一种再生混凝土复合材料及其制备方法，该再生混凝土复合材料由下列原料制成，各组份质量百分比为用建筑废渣制备的再生粗骨料37-53％，用建筑废渣制备的再生细骨料14-30％，工业废砂6-14％，普通水泥14-18％，水6-8％，以上各原料质量之和为百分之百，外加剂占再生粗骨料、细骨料和工业废砂总质量1-3％，废轮胎胶粉占水泥质量5-10％。
上述再生混凝土复合材料采用再生粗骨料和再生细骨料制备，发明人发现制得的再生混凝土耐久性能较之普通混凝土较差，有待改进。
发明内容
为了改善再生混凝土耐久性能较差的问题，本申请提供一种耐用再生混凝土及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种耐用再生混凝土，采用如下的技术方案：
一种耐用再生混凝土，包括如下重量份数的原料：60-80份水泥、50-60份再生粗集料、40-50份再生细集料、40-50份水、10-15份桑叶粉和1-2份减水剂。
通过采用上述技术方案，由于采用桑叶粉，桑叶粉加入混凝土中并搅拌混匀后，填充于再生粗集料和再生细集料之间因破碎操作产生的微细裂痕和孔隙中，增加了混凝土整体的致密度，且桑叶粉中能游离出大量纤维素和矿物质，桑叶粉均匀分布于混凝土中，当混凝土内部结构产生裂缝时，纤维素跨越裂缝，起到传递荷载的作用，使得混凝土内部的应力场更加连续均匀，约束了裂缝的进一步扩展，提高了混凝土内部结构的稳定性和牢固性，矿物质的加入使得混凝土的结构强度更佳，从而综合提高了混凝土的耐久性，使得混凝土更加耐用。
优选的，按重量份数计，所述原料还包括和6-8份羟乙基尿素。
通过采用上述技术方案，羟乙基尿素能溶于水中，羟乙基尿素和纤维素的分子结构中均含有羟基，根据相似相容原理更易于混溶，从而提高了纤维素和水之间的相容性，有利于纤维素分子结构中的羟基与水形成配位键，吸水后纤维素发生膨胀，体积扩大进而封堵裂缝和孔隙，减少了水对混凝土的渗入，从而减少了混凝土吸水过多导致结构松散的情况，使得混凝土固化后的结构更加紧实，达到提高混凝土耐久性的效果。
优选的，按重量份数计，所述原料还包括2-4份苄磺酰胺和0.2-0.4份二亚乙基三胺。
通过采用上述技术方案，位于孔隙或裂缝外侧的纤维素与苄磺酰胺接触并在二亚乙基三胺的作用下发生交联，形成网状结构包围孔隙或裂缝，从而将纤维素结合的水封堵在网状结构内，减少了水分子的脱出，使得纤维素的膨胀状态更加持久，能更长时间减少水对混凝土的渗入，从而使得混凝土更加耐用。
优选的，所述按重量份数计，所述原料还包括2-4份3-[3,4-双(乙酰氧基)苯基]-2-丙烯酰胺。
通过采用上述技术方案，3-[3,4-双(乙酰氧基)苯基]-2-丙烯酰胺的分子结构中含有乙酰氧基和氨基，乙酰氧基与水泥中的硅酸盐发生键合，氨基和纤维素发生反应，从而使纤维素和水泥之间发生偶联，增加了纤维素和水泥之间的结合，提高了纤维素和水泥之间的粘合强度，使得混凝土的耐久性更好。
优选的，所述桑叶粉的制备方法包括以下步骤：采收成熟的桑叶，在-10℃下冷冻12h，取出桑叶解冻，然后在90℃的水中加入0.1wt％小苏打溶液，将解冻的桑叶置于其中焯3min，将焯好的桑叶取出，用清水冲洗，再将冲洗好的桑叶置于90℃的环境中烘干，碾碎呈均匀的粉末状，制得桑叶粉。
通过采用上述技术方案，对桑叶进行冷冻，使桑叶中含有的植物细胞的细胞壁被破坏，有利于后续制备混凝土时，桑叶粉中的纤维素和矿物质从细胞内游离出来与混凝土混合。
优选的，所述减水剂为PCE。
第二方面，本申请提供一种耐用再生混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：
一种耐用再生混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1.混凝土的制备；将水泥、再生粗集料、再生细集料、桑叶粉和减水剂搅拌混匀，再加入水搅拌均匀，制得混凝土。
优选的，所述S1中，将60-80份水泥、50-60份再生粗集料、40-50份再生细集料、10-15份桑叶粉和1-2份减水剂搅拌混匀，再加入2-4份3-[3,4-双(乙酰氧基)苯基]-2-丙烯酰胺搅拌30-40min，接着加入6-8份羟乙基尿素和40-50份水搅拌均匀，继续添加2-4份苄磺酰胺和0.2-0.4份二亚乙基三胺搅拌均匀并静置15-20min，制得混凝土。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用桑叶粉，桑叶粉填充于再生粗集料和再生细集料之间的微细裂痕和孔隙中，增加了混凝土整体的致密度，且桑叶粉中含有大量纤维素和矿物质，纤维素约束了裂缝的进一步扩展，提高了混凝土内部结构的稳定性和牢固性，矿物质的加入使得混凝土的结构强度更佳，从而综合提高了混凝土的耐久性，使得混凝土更加耐用果。
2、本申请中优选采用羟乙基尿素，羟乙基尿素提高了纤维素和水之间的相容性，使纤维素吸水后发生膨胀，进而封堵裂缝和孔隙，减少了水对混凝土的渗入，使得混凝土固化后的结构更加紧实，达到提高混凝土耐久性的效果。
3、本申请中优选采用苄磺酰胺和二亚乙基三胺,纤维素与苄磺酰胺在二亚乙基三胺的作用下发生交联，形成网状结构包围孔隙或裂缝，减少了水分子的脱出，使得纤维素的膨胀状态更加持久，从而使得混凝土更加耐用。
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。
再生粗集料为天然碎石(粒径为5-25mm)和卵石(粒径范围为60-200mm)质量比为1:1的混合物；再生细集料为天然砂；羟乙基尿素购于上海丹尼尔化学技术有限公司；苄磺酰胺购于浙江寿尔福化工贸易有限公司；3-[3,4-双(乙酰氧基)苯基]-2-丙烯酰胺购于上海佰世凯化学科技有限公司。
桑叶粉制备例
制备例1
桑叶粉的制备；采收成熟的桑叶，在-10℃下冷冻12h，取出桑叶解冻，然后在90℃的水中加入0.1wt％小苏打溶液，将解冻的桑叶置于其中焯3min，将焯好的桑叶取出，用清水冲洗，再将冲洗好的桑叶置于90℃的环境中烘干，碾碎呈均匀的粉末状，制得桑叶粉。
以下实施方式中所用原料除特殊说明外均可来源于普通市售。
实施例
实施例1
本申请公开了一种耐用再生混凝土,包括如下原料：水泥、再生粗集料、再生细集料、水、桑叶粉、减水剂PCE，其制备工艺包括以下步骤：
S1.混凝土的制备；将60份水泥、50份再生粗集料、40份再生细集料、10份桑叶粉和1份减水剂PCE搅拌混匀，再加入40份水搅拌均匀，制得混凝土。
各组分含量如下表1-1所示。
实施例2
本申请公开了一种耐用再生混凝土,包括如下原料：水泥、再生粗集料、再生细集料、水、桑叶粉、减水剂PCE，其制备工艺包括以下步骤：
S1.混凝土的制备；将80份水泥、60份再生粗集料、50份再生细集料、15份桑叶粉和2份减水剂PCE搅拌混匀，再加入50份水搅拌均匀，制得混凝土。
各组分含量如下表1-1所示。
实施例3
本申请公开了一种耐用再生混凝土,包括如下原料：水泥、再生粗集料、再生细集料、水、桑叶粉、减水剂PCE，其制备工艺包括以下步骤：
S1.混凝土的制备；将70份水泥、55份再生粗集料、45份再生细集料、13份桑叶粉和1份减水剂PCE搅拌混匀，再加入45份水搅拌均匀，制得混凝土。
各组分含量如下表1-1所示。
实施例4
本申请公开了一种耐用再生混凝土,包括如下原料：水泥、再生粗集料、再生细集料、水、桑叶粉、减水剂PCE、羟乙基尿素，其制备工艺包括以下步骤：
S1.混凝土的制备；将60份水泥、50份再生粗集料、40份再生细集料、10份桑叶粉和1份减水剂PCE搅拌混匀，再加入6份羟乙基尿素和40份水搅拌均匀，制得混凝土。
各组分含量如下表1-1所示。
实施例5
本申请公开了一种耐用再生混凝土,包括如下原料：水泥、再生粗集料、再生细集料、水、桑叶粉、减水剂PCE、羟乙基尿素，其制备工艺包括以下步骤：
S1.混凝土的制备；将80份水泥、60份再生粗集料、50份再生细集料、15份桑叶粉和2份减水剂PCE搅拌混匀，再加入8份羟乙基尿素和50份水搅拌均匀，制得混凝土。
各组分含量如下表1-1所示。
实施例6
本申请公开了一种耐用再生混凝土,包括如下原料：水泥、再生粗集料、再生细集料、水、桑叶粉、减水剂PCE、羟乙基尿素，其制备工艺包括以下步骤：
S1.混凝土的制备；将70份水泥、55份再生粗集料、45份再生细集料、13份桑叶粉和1份减水剂PCE搅拌混匀，再加入7份羟乙基尿素和45份水搅拌均匀，制得混凝土。
各组分含量如下表1-1所示。
实施例7
本申请公开了一种耐用再生混凝土,包括如下原料：水泥、再生粗集料、再生细集料、水、桑叶粉、减水剂PCE、羟乙基尿素，其制备工艺包括以下步骤：
S1.混凝土的制备；将60份水泥、50份再生粗集料、40份再生细集料、10份桑叶粉和1份减水剂PCE搅拌混匀，再加入6份羟乙基尿素和40份水搅拌均匀，继续添加2份苄磺酰胺和0.2份二亚乙基三胺搅拌均匀并静置15min，制得混凝土。
各组分含量如下表1-1所示。
实施例8
本申请公开了一种耐用再生混凝土,包括如下原料：水泥、再生粗集料、再生细集料、水、桑叶粉、减水剂PCE、羟乙基尿素，其制备工艺包括以下步骤：
S1.混凝土的制备；将80份水泥、60份再生粗集料、50份再生细集料、15份桑叶粉和2份减水剂PCE搅拌混匀，再加入8份羟乙基尿素和50份水搅拌均匀，继续添加4份苄磺酰胺和0.4份二亚乙基三胺搅拌均匀并静置20min，制得混凝土。
各组分含量如下表1-1所示。
实施例9
本申请公开了一种耐用再生混凝土,包括如下原料：水泥、再生粗集料、再生细集料、水、桑叶粉、减水剂PCE、羟乙基尿素，其制备工艺包括以下步骤：
S1.混凝土的制备；将70份水泥、55份再生粗集料、45份再生细集料、13份桑叶粉和1份减水剂PCE搅拌混匀，再加入7份羟乙基尿素和45份水搅拌均匀，继续添加3份苄磺酰胺和0.3份二亚乙基三胺搅拌均匀并静置18min，制得混凝土。
各组分含量如下表1-1所示。
实施例10
本申请公开了一种耐用再生混凝土,包括如下原料：水泥、再生粗集料、再生细集料、水、桑叶粉、减水剂PCE、羟乙基尿素；3-[3,4-双(乙酰氧基)苯基]-2-丙烯酰胺，其制备工艺包括以下步骤：
S1.混凝土的制备；将60份水泥、50份再生粗集料、40份再生细集料、10份桑叶粉和1份减水剂PCE搅拌混匀，再加入2份3-[3,4-双(乙酰氧基)苯基]-2-丙烯酰胺搅拌30min，接着加入6份羟乙基尿素和40份水搅拌均匀，继续添加2份苄磺酰胺和0.2份二亚乙基三胺搅拌均匀并静置15min，制得混凝土。
各组分含量如下表1-1所示。
实施例11
本申请公开了一种耐用再生混凝土,包括如下原料：水泥、再生粗集料、再生细集料、水、桑叶粉、减水剂PCE、羟乙基尿素；3-[3,4-双(乙酰氧基)苯基]-2-丙烯酰胺，其制备工艺包括以下步骤：
S1.混凝土的制备；将80份水泥、60份再生粗集料、50份再生细集料、15份桑叶粉和2份减水剂PCE搅拌混匀，再加入4份3-[3,4-双(乙酰氧基)苯基]-2-丙烯酰胺搅拌40min，接着加入8份羟乙基尿素和50份水搅拌均匀，继续添加4份苄磺酰胺和0.4份二亚乙基三胺搅拌均匀并静置20min，制得混凝土。
各组分含量如下表1-2所示。
实施例12
本申请公开了一种耐用再生混凝土,包括如下原料：水泥、再生粗集料、再生细集料、水、桑叶粉、减水剂PCE、羟乙基尿素；3-[3,4-双(乙酰氧基)苯基]-2-丙烯酰胺，其制备工艺包括以下步骤：
S1.混凝土的制备；将70份水泥、55份再生粗集料、45份再生细集料、13份桑叶粉和1份减水剂PCE搅拌混匀，再加入3份3-[3,4-双(乙酰氧基)苯基]-2-丙烯酰胺搅拌35min，接着加入7份羟乙基尿素和45份水搅拌均匀，继续添加3份苄磺酰胺和0.3份二亚乙基三胺搅拌均匀并静置18min，制得混凝土。
各组分含量如下表1-2所示。
实施例13
与实施例1的区别在于，将PCE替换为木质素磺酸钙，各组分含量如下表1-2所示。
实施例14
与实施例4的区别在于，将羟乙基尿素替换为羟基硅油，各组分含量如下表1-2所示。
实施例15
与实施例7的区别在于，将苄磺酰胺替换为醇胺，各组分含量如下表1-2所示。
实施例16
与实施例10的区别在于，将3-[3,4-双(乙酰氧基)苯基]-2-丙烯酰胺替换为1-乙酰哌嗪，各组分含量如下表1-2所示。
对比例
对比例1
与实施例1的区别在于，以未添加桑叶粉的混凝土作为空白对照组。
对比例2
与实施例1的区别在于，将桑叶粉替换为粉煤灰，各组分含量如下表1-2所示。
表1-1实施例1-10的组分含量表
表1-2实施例11-16和对比例2的组分含量表
性能检测试验
测定混凝土的抗水渗透性；将实施例1-16和对比例1-2的混凝土分别浇筑固化形成3个顶面直径为175mm，底面直径为185mm，高度为150mm的圆台体试件，在温度高于5℃的环境下采用塑料膜覆盖并浇水养护28天。试验前一天将试件取出，室温下晾干，在试件的侧面和底面分别涂覆一层熔化的石蜡，再装入预热至60℃的抗渗模套中，冷却后，将试件连同抗渗模套一起置于抗渗仪上进行试验。
将抗渗仪的水压调至0.8MPa，恒压24h后取出试件，在压力机上沿涂覆面劈开，测量渗水高度并计算每组3个试件的平均值。平均值越大，混凝土的抗渗性能越好，则混凝土的耐久性越好，测试结果如下表2所示。
测定混凝土的强度；将实施例1-3、实施例10-12、实施例16和对比例1的混凝土分别浇筑固化形成150mm×150mm×150mm的试样块，在各个试样块上分别钻制深44mm、直径为30mm的小芯样，不取出，将拉脱仪的三瓣夹头套住小芯样，旋转拉脱仪体，使3个反力杆至少有2个与结构面处于接触状态，顺时针摇动加力手柄，扭动未接触的反力杆使其与受检试样块表面紧密接触，继续顺时针摇动加力手柄至小芯样被拉断，采集拔出时荷载表的值，即为拉断小芯样的拉力峰值。拉力峰值越大，混凝土的强度越大，则混凝土的耐久性越好，测试结果如下表2所示。
表2各实施例和对比例的测试结果表
| 渗水高度平均值(cm) | 拉力峰值(N) | |
| 实施例1 | 5.19 | 2865 |
| 实施例2 | 5.91 | 3295 |
| 实施例3 | 5.58 | 3047 |
| 实施例4 | 6.67 | / |
| 实施例5 | 7.38 | / |
| 实施例6 | 6.99 | / |
| 实施例7 | 6.97 | / |
| 实施例8 | 7.62 | / |
| 实施例9 | 7.25 | / |
| 实施例10 | 7.64 | 3481 |
| 实施例11 | 8.32 | 3794 |
| 实施例12 | 7.91 | 3622 |
| 实施例13 | 4.65 | / |
| 实施例14 | 5.45 | / |
| 实施例15 | 6.75 | / |
| 实施例16 | 7.10 | 3284 |
| 对比例1 | 3.74 | 2571 |
| 对比例2 | 4.48 | / |
1.结合实施例1和对比例1、2并结合表2可以看出，桑叶粉的加入提高了混凝土的抗水渗透性和强度，从而提高了混凝土的耐久性，其原因可能是：桑叶粉填充于再生粗集料和再生细集料之间的微细裂痕和孔隙中，增加了混凝土整体的致密度，桑叶粉中含有大量纤维素和矿物质，纤维素约束了裂缝的进一步扩展，提高了混凝土内部结构的稳定性和牢固性，矿物质的加入使得混凝土的结构强度更佳，从而综合提高了混凝土的耐久性，使得混凝土更加耐用。
2.结合实施例1、4、14并结合表2可以看出，添加羟乙基尿素提高了混凝土的抗水渗透性，从而提高了混凝土的耐久性，其原因可能是：羟乙基尿素提高了纤维素和水之间的相容性，有利于纤维素吸水发生膨胀进而封堵裂缝和孔隙，减少了水对混凝土的渗入，使得混凝土固化后的结构更加紧实，达到提高混凝土耐久性的效果。
3.结合实施例4、7、15并结合表2可以看出，苄磺酰胺和二亚乙基三胺的共同添加提高了混凝土的耐久性，其原因可能是：位于孔隙或裂缝外侧的纤维素与苄磺酰胺在二亚乙基三胺的作用下发生交联，形成网状结构包围孔隙或裂缝，减少了水分子的脱出，使得纤维素的膨胀状态更加持久，能更长时间减少水对混凝土的渗入，从而使得混凝土更加耐用。
4.结合实施例7、10、16并结合表2可以看出，加入3-[3,4-双(乙酰氧基)苯基]-2-丙烯酰胺可以提高混凝土的耐久性，其原因可能是：3-[3,4-双(乙酰氧基)苯基]-2-丙烯酰胺促进纤维素和水泥之间发生偶联，增加了纤维素和水泥之间的结合，提高了纤维素和水泥之间的粘合强度，使得混凝土的耐久性更好。
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)
1.一种耐用再生混凝土，其特征在于，包括如下重量份数的原料：60-80份水泥、50-60份再生粗集料、40-50份再生细集料、40-50份水、10-15份桑叶粉和1-2份减水剂。
2.根据权利要求1所述的耐用再生混凝土，其特征在于：按重量份数计，所述原料还包括和6-8份羟乙基尿素。
3.根据权利要求2所述的耐用再生混凝土，其特征在于：按重量份数计，所述原料还包括2-4份苄磺酰胺和0.2-0.4份二亚乙基三胺。
4.根据权利要求1所述的耐用再生混凝土，其特征在于：按重量份数计，所述原料还包括2-4份3-[3,4-双(乙酰氧基)苯基]-2-丙烯酰胺。
5.根据权利要求1所述的耐用再生混凝土，其特征在于：所述桑叶粉的制备方法包括以下步骤：采收成熟的桑叶，在-10℃下冷冻12h，取出桑叶解冻，然后在90℃的水中加入0.1wt%小苏打溶液，将解冻的桑叶置于其中焯3min，将焯好的桑叶取出，用清水冲洗，再将冲洗好的桑叶置于90℃的环境中烘干，碾碎呈均匀的粉末状，制得桑叶粉。
6.根据权利要求1所述的耐用再生混凝土，其特征在于：所述减水剂为PCE。
7.根据权利要求1所述的一种耐用再生混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.混凝土的制备；将水泥、再生粗集料、再生细集料、桑叶粉和减水剂搅拌混匀，再加入水搅拌均匀，制得混凝土。
8.权利要求7所述的一种耐用再生混凝土的制备方法，其特征在于：所述S1中，将60-80份水泥、50-60份再生粗集料、40-50份再生细集料、10-15份桑叶粉和1-2份减水剂搅拌混匀，再加入2-4份3-[3,4-双(乙酰氧基)苯基]-2-丙烯酰胺搅拌30-40min，接着加入6-8份羟乙基尿素和40-50份水搅拌均匀，继续添加2-4份苄磺酰胺和0.2-0.4份二亚乙基三胺搅拌均匀并静置15-20min，制得混凝土。
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