CN112500009B - 一种高耐久性再生骨料混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及再生骨料混凝土的技术领域，具体公开了一种高耐久性再生骨料混凝土及其制备方法。一种高耐久性再生骨料混凝土的制备方法为：将再生骨料经破碎筛分处理后进行强化处理，将混合溶液通过真空压力法，借助外力的作用将混合溶液压入再生骨料的缝隙；将强化处理后的再生骨料与其他原料进行混合均匀，得到再生骨料混凝土；本申请的制备方法具有增强再生骨料混凝土耐久性的优点。

Description

一种高耐久性再生骨料混凝土及其制备方法
技术领域
本申请涉及再生骨料混凝土的技术领域，更具体地说，它涉及一种高耐久性再生骨料混凝土及其制备方法。
背景技术
随着混凝土的需求量越来越大，势必要大量开采砂石及消耗各种资源，造成对自然资源的开采和破坏，其次，随着新道路的建立和旧道路的改造，大量废弃混凝土产生，废弃混凝土的循环再生利用是解决上述难题的有效举措。再生骨料混凝土利用了再生骨料的特点，实现了废弃混凝土的再生利用，带来了显著的经济效益和环境效益，对社会发展具有深远意义。
目前，现有的再生骨料混凝土的制备方法包括以下步骤：
S1：废弃混凝土块经破碎筛分处理后得到再生骨料；
S2：将水泥、水、砂、再生骨料放入混凝土搅拌机搅拌得到再生骨料混凝土。
针对上述中的相关技术，发明人认为在实际生产过程中，再生骨料因其本身来源不稳定，经过破碎处理生产的再生骨料表面附有部分硬化的水泥砂浆，由于受到挤压、冲撞等外力的影响，造成损伤累计使骨料内部存在大量的微裂纹，造成再生骨料相对于天然骨料具有表观密度和堆积密度小、吸水率大、压碎指标大的特点，使得生产出的再生骨料混凝土的耐久性下降。
发明内容
为了获得高耐久性的再生骨料混凝土，本申请提供一种高耐久性再生骨料混凝土的制备方法。
为了提高再生骨料混凝土的耐久性，本申请提供一种高耐久性再生骨料混凝土。
本申请提供的一种高耐久性再生骨料混凝土制备方法采用如下的技术方案：
第一方面，本申请提供一种高耐久性再生骨料混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：
一种高耐久性再生骨料混凝土的制备方法，包括以下步骤制备获得：
S1：将再生骨料经破碎筛分处理后进行强化处理，将混合溶液通过真空压力法，借助外力的作用将混合溶液压入再生骨料的缝隙；
S2：将强化处理后的再生骨料与其他原料进行混合均匀，得到再生骨料混凝土；
所述混合溶液包括配制溶液20-30份，所述配制溶液为质量浓度1.0wt％～3.0wt％的聚乙烯醇溶液与微硅粉按质量比1:1的比例进行混合后得到；
所述真空压力法是将混合溶液与再生骨料拌合均匀后，放入真空烘干箱，在温度为30℃～50℃，真空相对压力为-75KPa～-100KPa的条件下，持续真空6小时，取出自然晾干，得到强化处理的再生骨料。
通过采用上述技术方案，由于再生骨料经破碎处理后内部存在缝隙，造成其强度和抗渗性变差，因此需要对再生骨料进行强化处理。本申请中聚乙烯醇是一种水溶性聚合物，采用聚乙烯醇溶液与微硅粉先进行混合后，再通过真空压力法借助外力的作用将聚乙烯醇溶液与微硅粉压入再生骨料的内部，聚乙烯醇溶液做粘合剂，注入再生集料的内部后形成厚度适中的薄膜，使微硅粉进入再生骨料的缝隙后与再生骨料的结合得更加紧密，将再生骨料的缝隙进行封堵，增加再生骨料的表观密度，从而增强再生骨料混凝土的抗渗性能，降低再生骨料的吸水性能并且增强再生骨料的强度，提高再生骨料混凝土的耐久性。
优选的，S1中制备出的配制溶液分多次与再生骨料混合后，通过真空压力法进行强化处理。
通过采用上述技术方案，由于采用真空压力法将配制溶液加入再生骨料的缝隙中后，配制溶液的水分蒸发，使微硅粉粘结在再生骨料的缝隙中，起到增强再生骨料的强度的作用，多次加入配制溶液，使微硅粉对再生骨料的缝隙的填补效果更好，进一步增强再生骨料的强度，提升再生骨料的密度，增强抗渗性能，从而提高再生骨料混凝土的耐久性。
优选的，所述微硅粉为亲水改性后的微硅粉。
通过采用上述技术方案，由于亲水改性后的微硅粉在聚乙烯醇溶液中具有更好的分散性，由于再生骨料在破碎处理后表面仍然会粘附有部分硬化的水泥石，微硅粉能够填充于水泥石的孔隙中，提高再生骨料的强度，同时微硅粉与水化产物生成凝胶体，凝胶体使微硅粉进一步粘结于再生骨料的缝隙中。微硅粉的加入能够有效的抑制碱骨料反应，减少再生骨料混凝土膨胀开裂，进而增强再生骨料混凝土的耐磨性和抗渗性，提高再生骨料混凝土的耐久性。
优选的，所述微硅粉的粒径为90-110nm。
通过采用上述技术方案，由于微硅粉是一种比表面积大，活性很高的火山灰物质，其表面较为光滑，较细粒径的微硅粉能更好的渗入再生骨料的缝隙中，将再生骨料的缝隙进行填堵，增强再生骨料的强度，增大再生骨料的密度，提高再生骨料混凝土的耐久性。
优选的，所述混合溶液还包括环氧树脂水溶液4-10份，所述环氧树脂水溶液包括以下质量份数的原料混合配置：1,4-丁二醇二缩水甘油醚5-10份、十四烷基二甲基叔胺2-4份、水30-50份。
通过采用上述技术方案，由于1,4-丁二醇二缩水甘油醚为水溶性环氧树脂，十四烷基二甲基叔胺为环氧树脂的引发剂，十四烷基二甲基叔胺中的叔胺基团对1,4-丁二醇二缩水甘油醚的环氧基团进行催化开环，使环氧树脂的环氧基团被叔胺开环变成阴离子，这个阴离子又能打开一个新的环氧基环，继续反应下去生成网状或体型结构的大分子，最终环氧树脂固化，固化后的环氧树脂力学性能增强，耐磨性提升。
优选的，所述环氧树脂水溶液的加入方式为随聚乙烯醇和微硅粉的混合溶液共同混合后，注入再生骨料的缝隙中。
通过采用上述技术方案，环氧树脂水溶液中由于加入了引发剂使环氧树脂可以开环发生固化反应，环氧树脂水溶液随聚乙烯醇和微硅粉共同混合后，再加入到再生骨料的缝隙中，聚乙烯醇将微硅粉粘附在再生骨料的缝隙后，环氧树脂水溶液发生固化反应，进一步将微硅粉固定在再生骨料的缝隙中，同时环氧树脂固化使其自身具备一定的强度，因此增强再生骨料的耐磨强度，提高再生骨料混凝土的耐久性。
第二方面，本申请提供一种高耐久性再生骨料混凝土，采用如下的技术方案：
一种高耐久性再生骨料混凝土，由权利要求1～6任意一项所述的高耐久性再生骨料混凝土制备方法制备得到。
通过采用上述技术方案，聚乙烯醇溶液与微硅粉先进行混合后得到配制溶液，再加入环氧树脂水溶液得到混合溶液，混合溶液通过真空压力法压入再生骨料的缝隙中，聚乙烯醇溶液注入再生集料的内部后形成厚度适中的薄膜，将微硅粉粘附于再生骨料的缝隙中，对再生骨料的缝隙进行封堵，同时环氧树脂水溶液由于开环后发生固化，进一步将微硅粉固定于再生骨料的缝隙中，提高再生骨料的强度，进而提高抗渗性能，提高再生骨料混凝土的耐久性。
优选的，其混凝土原料中还包括减水剂15-25份，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
通过采用上述技术方案，聚羧酸减水剂增强再生骨料与混凝土中其他原料的相容性，同时减水率高，收缩小，大幅度提高混凝土的早期、后期强度。聚羧酸减水剂的氯离子含量低、碱含量低，有利于提升混凝土的耐久性。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用再生骨料，加入的再生骨料经破碎处理后内部存在缝隙，造成其强度和抗渗性变差，因此需要对再生骨料进行强化处理，强化处理后的再生骨料的强度提升，抗渗性能提升，因此获得了高耐久性再生骨料混凝土。
2、本申请中优选采用混合溶液，由于混合溶液包括配制溶液和环氧树脂水溶液，聚乙烯醇溶液与微硅粉先进行混合后得到配制溶液，再加入环氧树脂水溶液得到混合溶液，混合溶液通过真空压力法压入再生骨料的缝隙中，聚乙烯醇溶液注入再生集料的内部后形成厚度适中的薄膜，将微硅粉粘附于再生骨料的缝隙中，对再生骨料的缝隙进行封堵，同时环氧树脂水溶液由于开环后发生固化，进一步将微硅粉固定于再生骨料的缝隙中，提高再生骨料的强度，进而提高抗渗性能，提高再生骨料混凝土的耐久性。
3、本申请的方法，通过真空压力法将混合溶液压入再生骨料的缝隙中，因此获得了强度提升的再生骨料，得到高耐久性的再生骨料混凝土。
具体实施方式
原料来源：
水泥为济南鑫森源化工有限公司的市售产品，粒度为325目，牌号为1344-09-8，水泥强度等级为42.5。
粉煤灰为灵寿县泰岳矿产品加工厂的市售产品。
砂为武汉鑫亚力涂料有限公司的市售产品。
聚羧酸减水剂为重庆博锐达建材有限公司的市售产品。
聚乙烯醇为上海源叶生物科技有限公司的市售产品。
普通微硅粉为上海麦克林生化科技有限公司的市售产品，牌号为69012-64-2。
亲水改性后的微硅粉为宣城晶瑞新材料有限公司的市售产品，牌号为14808-60-7。
1,4-丁二醇二缩水甘油醚为南京元邦贸易有限公司的市售产品，牌号为2425-79-8。
十四烷基二甲基叔胺为上海金锦乐实业有限公司的市售产品，牌号为112-75-4。
实施例1
一种高耐久性再生骨料混凝土，包括以下质量份数的原料通过混合得到：
水泥130份，
再生骨料300份，平均粒径为1.5cm，
砂200份，平均粒径为1mm，
混凝土混合用水125份，
减水剂20份，
粉煤灰50份，
混合溶液30份，
混合溶液包括配制溶液25份和环氧树脂水溶液5份，
其中减水剂为聚羧酸减水剂，
再生骨料是将废弃的混凝土块经反击式破碎机反复的旋转击打后形成的再生骨料颗粒，配制溶液包括以下质量份数的原料混合配制：质量浓度为1.5wt％的聚乙烯醇溶液与亲水改性后的微硅粉按质量比1:1的比例进行混合，微硅粉的粒径为100nm；
环氧树脂水溶液包括以下质量份数的原料混合配制：1,4-丁二醇二缩水甘油醚6份、十四烷基二甲基叔胺3份、水35份；
其中配制溶液通过混合溶液通过真空压力法，压入再生骨料的缝隙，对再生骨料进行强化处理；
所述真空压力法是将混合溶液与再生骨料拌合均匀后，放入真空烘干箱，在温度为40℃，真空相对压力为-75KPa的条件下，持续真空6小时，取出自然晾干，得到强化处理的再生骨料。
以上高强度混凝土制备方法，包括以下步骤：
S1：将再生骨料经破碎筛分处理后进行强化处理，将混合溶液通过真空压力法，借助外力的作用将混合溶液压入再生骨料的缝隙；
S2：将强化处理后的再生骨料与水泥、砂、混凝土混合用水、粉煤灰和聚羧酸减水剂进行混合均匀，得到再生骨料混凝土。
实施例2～5
一种高耐久性再生骨料混凝土的制备方法，基于实施例1的基础上，其区别在于原料用量不同。
实施例1～实施例5的原料用量如下表所示。
表一，实施例1～实施例5的原料用量
Figure BDA0002837323680000051
Figure BDA0002837323680000061
对比例1
一种高耐久性再生骨料混凝土的制备方法，基于实施例1的基础上，其区别在于再生骨料未经处理直接进行使用。
对比例2
一种高耐久性再生骨料混凝土的制备方法，基于实施例1的基础上，其区别在于混合溶液未经真空压力法注入再生骨料的缝隙中。
对实施例1～5和对比例1～2的高耐久性再生骨料混凝土进行测试。
测试包括：
1.抗压强度测试：
将尺寸为150mm*150mm*150mm的再生骨料混凝土标养28d后测试其抗压强度，按照GB/T50081-2019中规定的方法进行测试。
2.耐久性能测试：
将尺寸为150mm*150mm*150mm的再生骨料混凝土试样块放置于室外进行风化实验，6个月后测试其抗压强度。
测试结果如下表。
表二，实施例1～5和对比例1的高耐久性再生骨料混凝土测试结果
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对比例1 对比例2
抗压强度(MPa) 38 35 34 37 36 30 28
6个月后的抗压强度(MPa) 36 34 33 35 33 25 24
实施例1～5的抗压强度优于对比例1～对比例2，故本申请中加入的混合溶液包括配制溶液，配制溶液中的聚乙烯醇是一种水溶性聚合物，采用聚乙烯醇溶液与微硅粉先进行混合后，再通过真空压力法借助外力的作用将聚乙烯醇溶液与微硅粉压入再生骨料的内部，将再生骨料的缝隙进行封堵，增加再生骨料的表观密度，降低再生骨料的吸水性能并且增强再生骨料的强度，提高再生骨料混凝土的耐久性。
实施例6
一种高耐久性再生骨料混凝土的制备方法，基于实施例1的基础上，其区别在于S1中制备出的配制溶液与再生骨料进行一次混合后，通过真空压力法进行强化处理。
实施例7
一种高耐久性再生骨料混凝土的制备方法，基于实施例1的基础上，其区别在于所述微硅粉为未亲水改性的普通微硅粉。
实施例8
一种高耐久性再生骨料混凝土的制备方法，基于实施例1的基础上，其区别在于微硅粉的粒径为200nm。
对实施例6-8的再生骨料混凝土进行测试。
测试结果如下表。
表三，实施例6-8混凝土测试结果
实施例6 实施例7 实施例8
抗压强度(MPa) 32 33 32
6个月后的抗压强度(MPa) 30 30 30
结合实施例1和实施例6并结合表二、三可以看出，本申请中采用真空压力法将配制溶液加入再生骨料的缝隙中后，配制溶液的水分蒸发，使微硅粉粘结在再生骨料的缝隙中，起到增强再生骨料的强度的作用，多次加入配制溶液，使微硅粉对再生骨料的缝隙的填补效果更好，进一步增强再生骨料的强度，提升再生骨料的密度，增强抗渗性能，从而提高再生骨料混凝土的耐久性。
结合实施例1和实施例7并结合表二、三可以看出，本申请中亲水改性后的微硅粉在聚乙烯醇溶液中具有更好的分散性，由于再生骨料在破碎处理后表面仍然会粘附有部分硬化的水泥石，微硅粉能够填充于水泥石的孔隙中，提高再生骨料的强度，同时微硅粉与水化产物生成凝胶体，凝胶体使微硅粉进一步粘结于再生骨料的缝隙中。微硅粉的加入能够有效的抑制碱骨料反应，减少再生骨料混凝土膨胀开裂，进而增强再生骨料混凝土的耐磨性和抗渗性，提高再生骨料混凝土的耐久性。
结合实施例1和实施例8并结合表二、三可以看出，本申请中微硅粉是一种比表面积大，活性很高的火山灰物质，其表面较为光滑，较细粒径的微硅粉能更好的渗入再生骨料的缝隙中，将再生骨料的缝隙进行填堵，增强再生骨料的强度，增大再生骨料的密度，提高再生骨料混凝土的耐久性。
实施例9
一种高耐久性再生骨料混凝土的制备方法，基于实施例1的基础上，其区别在于混合溶液中未加入环氧树脂水溶液。
实施例10
一种高耐久性再生骨料混凝土的制备方法，基于实施例1的基础上，其区别在于环氧树脂水溶液的加入方式为直接与混凝土的原料混合。
实施例11
一种高耐久性再生骨料混凝土，基于实施例1的基础上，其区别在于混凝土原料中未加入减水剂。
对实施例9-11再生骨料混凝土进行测试。
测试结果如下表。
表四，实施例9-11再生骨料混凝土测试结果
实施例9 实施例10 实施例11
抗压强度(MPa) 30 31 31
6个月后的抗压强度(MPa) 27 26 28
结合实施例1和实施例9并结合表二、四可以看出，本申请中环氧树脂水溶液中的1,4-丁二醇二缩水甘油醚为水溶性环氧树脂，十四烷基二甲基叔胺为环氧树脂的引发剂，十四烷基二甲基叔胺中的叔胺基团对1,4-丁二醇二缩水甘油醚的环氧基团进行催化开环，使环氧树脂的环氧基团被叔胺开环变成阴离子，这个阴离子又能打开一个新的环氧基环，继续反应下去生成网状或体型结构的大分子，最终环氧树脂固化，固化后的环氧树脂力学性能增强，耐磨强度提升。
结合实施例1和实施例10并结合表二、四可以看出，本申请中环氧树脂水溶液中由于加入了引发剂使环氧树脂可以开环发生固化反应，环氧树脂水溶液随聚乙烯醇和微硅粉共同混合后，再加入到再生骨料的缝隙中，聚乙烯醇将微硅粉粘附在再生骨料的缝隙后，环氧树脂水溶液发生固化反应，进一步将微硅粉固定在再生骨料的缝隙中，同时环氧树脂固化使其自身具备一定的强度，因此增强再生骨料的耐磨强度，提高再生骨料混凝土的耐久性。
结合实施例1和实施例11并结合表二、四可以看出，本申请中聚羧酸减水剂增强再生骨料与混凝土中其他原料的相容性，同时减水率高，收缩小，大幅度提高混凝土的早期、后期强度。聚羧酸减水剂的氯离子含量低、碱含量低，有利于提升混凝土的耐久性。
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 (4)

1.一种高耐久性再生骨料混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤制备获得：
S1：将再生骨料经破碎筛分处理后进行强化处理，将混合溶液通过真空压力法，借助外力的作用将混合溶液压入再生骨料的缝隙；
S2：将强化处理后的再生骨料300份与水泥130份、砂200份、混凝土混合用水125份、粉煤灰50份和聚羧酸减水剂20份，进行混合均匀，得到再生骨料混凝土；
所述混合溶液包括配制溶液20-30份，所述配制溶液为质量浓度1wt％~3.0 wt％的聚乙烯醇溶液与微硅粉按质量比1:1的比例进行混合后得到；
所述真空压力法是将混合溶液与再生骨料拌合均匀后，放入真空烘干箱，在温度为30℃~50℃，真空相对压力为-75KPa~-100KPa的条件下，持续真空6小时，取出自然晾干，得到强化处理的再生骨料；
所述微硅粉为亲水改性后的微硅粉；
所述混合溶液还包括环氧树脂水溶液4-10份，所述环氧树脂水溶液包括以下质量份数的原料混合配制：1,4-丁二醇二缩水甘油醚5-10份、十四烷基二甲基叔胺2-4份、水30-50份；
所述环氧树脂水溶液的加入方式为随聚乙烯醇和微硅粉的混合溶液共同混合后，注入再生骨料的缝隙中。
2.根据权利要求1所述的一种高耐久性再生骨料混凝土的制备方法，其特征在于：S1中制备出的配制溶液分多次与再生骨料混合后，通过真空压力法进行强化处理。
3.根据权利要求1所述的一种高耐久性再生骨料混凝土的制备方法，其特征在于：所述微硅粉的粒径为90-110nm。
4.一种高耐久性再生骨料混凝土，其特征在于：由权利要求1~3任意一项所述的高耐久性再生骨料混凝土的制备方法制备得到。
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