CN112645658A - 一种高强度再生混凝土及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本申请涉及建筑材料领域，具体公开了一种高强度再生混凝土及其生产工艺，高强度再生混凝土包括下列重量份物质：45～50份水泥、15～20份水、10～15份粉煤灰、90～120份复配再生骨料、8～12份减水剂；所述复配再生骨料为按质量比2～3:10～13，将卵石与再生骨料混合破碎制备而成。本申请通过将卵石与再生骨料混合破碎来制备再生骨料，将再生骨料的表面存在的尖锐棱角进行研磨，改善再生混凝土材料的表面结构，使再生料填充至混凝土内部后形成良好的密实结构，从而提高了再生混凝土材料的力学性能和机械强度。

Description

一种高强度再生混凝土及其生产工艺

技术领域

本申请涉及建筑材料领域，更具体地说，它涉及一种高强度再生混凝土及其生产工艺。

背景技术

再生混凝土是将废弃混凝土经过破碎清洗分级处理后，按一定的颗粒级配混合之后从而形成再生粗骨料，部分或完全替代天然粗骨料配制而成的新型绿色环保混凝土技术。再生混凝土技术的绿色、创新优势既能促进环保效能，又能提高经济效益。然而，建筑废弃物中可循环利用的再生骨料具有强度低、孔隙率大、吸水率高等缺点，如今直接利用再生骨料制备的水泥基混凝土的总体性能不佳。

相关技术中，申请号为CN201810581623.0的中国发明专利申请文件中公开了一种掺加废旧电缆的高强再生混凝土及其制备方法，每立方米的再生混凝土由以下配比的原料组成：水168～180kg、水泥300kg～330kg、超细矿粉63～70kg、粉煤灰63～70kg、细骨料860～900kg、再生粗骨料560～600kg、天然粗骨料560～600kg、减水剂4.3～9.4kg、引气剂85.2～141g、废旧电缆4.3～7.1kg。制备方法为：先将自来水总量的50％、再生粗骨料、天然粗骨料、细骨料以及废旧电缆依次倒入混凝土搅拌机；将超细矿粉、粉煤灰倒入搅拌机；加入水泥；把引气剂与减水剂溶解于剩余的50％自来水中，倒入搅拌机；将搅拌好的新拌混凝土卸在钢板上，搅拌，即得再生混凝土。

针对上述中的相关技术，发明人认为现有针对再生混凝土高强改性的方案中，仅仅通过简单添加各种再生材料的方案会导致改性材料与混凝土基体之间的结合强度不高，导致再生混凝土材料力学性能降低的问题。

发明内容

为了克服再生混凝土改性过程中简单添加再生材料导致混凝土材料力学性能提高有限，机械强度不能有效增强的缺陷，本申请提供一种高强度再生混凝土及其生产工艺，采用如下的技术方案：

第一方面，本申请提供一种高强度再生混凝土，采用如下的技术方案：

一种高强度再生混凝土，包括下列重量份物质：包括下列重量份物质：

45～50份水泥、15～20份水、10～15份粉煤灰、90～120份复配再生骨料、8～12份减水剂；所述复配再生骨料为按质量比2～3:10～13，将卵石与再生骨料混合破碎制备而成。

通过采用上述技术方案，由于本申请通过将卵石与再生骨料混合破碎来制备再生骨料，通过卵石在破碎过程中作为良好的破碎材料，将再生骨料的表面存在的尖锐棱角进行研磨，改善再生混凝土材料的表面结构，从而使再生料填充至混凝土内部后形成良好的密实结构，改善再生混凝土由于再生骨料之间结合强度不高导致混凝土力学性能下降的问题，从而进一步改善了再生混凝土内部结构的密实性，从而提高了再生混凝土材料的力学性能和机械强度。

进一步地，所述高强度再生混凝土包括按质量比1:2混合的复配细骨料和复配粗骨料，所述复配细骨料粒径为0.1～3.8mm，所述复配粗骨料粒径为5～15mm。

通过采用上述技术方案，由于本申请采用粗细骨料的双集料配置，粗细混合后的再生骨料形成了良好的密实结构，从而改善了混凝土内部再生骨料的力学强度，同时本申请通过细集料有效包覆在粗集料的表面，改善了再生骨料表面的新水泥砂浆的水化效果，从而改善了再生混凝土内部结构的密实性，提高了再生混凝土材料的力学性能和机械强度。

进一步地，所述复配再生骨料采用以下方法制成：（1）取再生骨料并将卵石与再生骨料混合并置于烘箱中，保温处理；（2）待保温处理完成后，再在研磨机中，研磨处理并收集研磨颗粒，筛分研磨颗粒并收集得复配粗骨料和复配细骨料；（3）将复配细骨料与复配粗骨料按质量比1:2混合，制备得所述复配再生骨料。

通过采用上述技术方案，由于本申请通过采用卵石进行添加改性处理，卵石一方面可作为破碎研磨的介质，对再生骨料形成良好的破碎研磨的作用，将再生骨料的表面棱角有效去除，密实再生骨料混凝土材料的结构性能，提高力学强度，另一方面，卵石作为骨料中的替代材料，改善传统骨料强度不高的缺陷，提高再生骨料所需的性能，使制备的再生混凝土的机械强度进一步提高。

进一步地，所述保温处理为在250～300℃下加热处理45～60min。

通过采用上述技术方案，由于本申请通过在研磨开始前进行加热保温处理，由于包裹在再生骨料表面强度较低的旧水泥砂浆在加热研磨中得到了有效剥离，表面较为干净，提升了再生骨料表面的新水泥砂浆的水化效果，从而改善了再生混凝土材料的力学强度和结构性能，使制备的再生混凝土的机械强度进一步提高。

进一步地，所述高强度再生混凝土还包括：10～15份改性胶粉颗粒，所述改性胶粉颗粒为废弃橡胶胶粉经四氯化碳改性制备而成。

通过采用上述技术方案，由于橡胶粉经过四氯化碳处理后，降低了胶粉的极性，胶粉粒子形状发生改变，粒子表面出现更多的凹凸，变得更加粗糙，导致其比表面积相对变得很大，改善了胶粉与水泥基体的界面结构，提高粘结强度，大幅度改善水泥砂浆力学性能，可以提高胶粉与水泥基体的相容性，橡胶颗粒与水泥浆体的结合更为紧密，橡胶颗粒之间也被水泥浆体填充，同时由于橡胶颗粒周围富集了水泥水化产物，在橡胶颗粒表面也有部分水泥水化产物包覆，使改性的橡胶颗粒表面与水泥水化产物形成了化学键结合，从而增强了界面结合，这种结合使掺橡胶颗粒水泥砂浆的强度得以显著提高，改善了橡胶颗粒与混凝土基体之间的结合强度，从而使制备的再生混凝土的机械强度进一步提高。

进一步地，所述改性胶粉颗粒采用以下方法制成：（1）选取废弃橡胶轮胎并对其粉碎处理，收集废弃胶粉并对其筛选处理，筛选出小粒径胶粉颗粒、正常粒径胶粉颗粒和大粒径胶粉颗粒；（2）将小粒径胶粉颗粒、正常粒径胶粉颗粒和大粒径胶粉颗粒均洗涤后，自然晾干并分别按质量比1:6～8，将废弃胶粉颗粒均浸泡至质量分数10％四氯化碳乙醇溶液中，静置改性并过滤并分别收集下层沉淀，洗涤后干燥，收集各粒径活化胶粉；（3）按质量比3:2:1，将小粒径活化胶粉、正常粒径活化胶粉和大粒径活化胶粉混合，制备得改性胶粉颗粒。

通过采用上述技术方案，本申请破碎橡胶颗粒添加至四氯化碳溶液中的改性方案对橡胶颗粒进行改性，改善传统橡胶颗粒与混凝土基体之间的结合强度，同时本申请采用的改性方案简单易行，能有效提高再生混凝土的机械强度。

进一步地，所述小粒径胶粉颗粒、正常粒径胶粉颗粒和大粒径胶粉颗粒的粒径分别为1～3mm、3～5mm和5～10mm。

通过采用上述技术方案，本申请采用多粒径的胶粉颗粒进行改性处理，目的在于使制备的混凝土内部孔隙中填充各种粒径大小的颗粒，来改善再生混凝土材料的力学性能，从而使制备的再生混凝土具有良好的结构性能和力学强度。

第二方面，本申请提供一种高强度再生混凝土的生产工艺，包括下列制备步骤：S1、按配方分别称量水泥、水、粉煤灰、复配粗骨料、复配细骨料、减水剂和改性胶粉颗粒，先取配方中的复配粗骨料、复配细骨料置于搅拌机中，搅拌混合，收集混合骨料；S2、再将混合骨料与水泥、粉煤灰和改性胶粉颗粒添加至搅拌机中，搅拌混合得中间料；S3、最后现将外加剂添加至水中，搅拌混合后将其与中间料混合，可制备得所述高强度再生混凝土。

通过采用上述技术方案，由于本申请将颗粒料、粉料和液体料进行分批混合，防止共混过程中颗粒料、粉料之间形成团聚和黏附，保证最终混凝土各组分之间的分散均匀性能，从而使制备的再生混凝土具有良好的结构性能和力学强度。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

第一、本申请通过将卵石与再生骨料混合破碎来制备再生骨料，通过卵石在破碎过程中作为良好的破碎材料，将再生骨料的表面存在的尖锐棱角进行研磨，改善再生混凝土材料的表面结构，从而使再生料填充至混凝土内部后形成良好的密实结构，改善再生混凝土由于再生骨料之间结合强度不高导致混凝土力学性能下降的问题，从而进一步改善了再生混凝土内部结构的密实性，从而提高了再生混凝土材料的力学性能和机械强度。

第二、本申请通过在研磨开始前进行加热保温处理，由于包裹在再生骨料表面强度较低的旧水泥砂浆在加热研磨中得到了有效剥离，表面较为干净，提升了再生骨料表面的新水泥砂浆的水化效果，从而改善了再生混凝土材料的力学强度和结构性能，使制备的再生混凝土的机械强度进一步提高。

第三、本申请通过对橡胶粉经过四氯化碳处理，降低了胶粉的极性，改变胶粉粒子形状，使胶粉颗粒变得更加粗糙，提高其比表面积，改善了胶粉与水泥基体的界面结构，提高粘结强度，改善胶粉与水泥基体的相容性，使橡胶颗粒与水泥浆体的结合更为紧密，同时由于橡胶颗粒周围富集了水泥水化产物，在橡胶颗粒表面也有部分水泥水化产物包覆，使改性的橡胶颗粒表面与水泥水化产物形成了化学键结合，从而增强了界面结合，这种结合使掺橡胶颗粒水泥砂浆的强度得以显著提高，改善了橡胶颗粒与混凝土基体之间的结合强度，从而使制备的再生混凝土的机械强度进一步提高。

第四、本申请将颗粒料、粉料和液体料进行分批混合，防止共混过程中颗粒料、粉料之间形成团聚和黏附，保证最终混凝土各组分之间的分散均匀性能，从而使制备的再生混凝土具有良好的结构性能和力学强度。

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，所用的原料和仪器设备如下所示，但不以此为限：

本申请中各原料和仪器设备均可通过市售获得，具体型号如下：

表1 原料和仪器设备的型号

制备例1

选取废弃橡胶轮胎并对其粉碎处理，收集废弃胶粉并对其筛选处理，控制筛选粒径为1mm、3mm和5mm三类废弃胶粉颗粒；将三类废弃胶粉颗粒均洗涤后，自然晾干并分别将1kg废弃胶粉颗粒均浸泡至6kg质量分数10％四氯化碳乙醇溶液中，在室温下静置6h，过滤并分别收集下层沉淀，将三类下层沉淀分别洗涤后干燥，分别收集1mm、3mm和5mm的干燥活化胶粉，将3kg的5mm干燥活化胶粉、2kg的3mm的干燥活化胶粉和1kg的5mm的干燥活化胶粉混合，制备得改性胶粉颗粒1；

将20kg卵石与100kg再生骨料混合并置于烘箱中，在250℃下保温处理45min后，再在研磨机中，研磨处理并收集研磨颗粒，筛分研磨颗粒并收集5mm研磨颗粒为复配粗骨料1，筛分研磨颗粒并收集0.1mm研磨颗粒为复配细骨料1。

制备例2

选取废弃橡胶轮胎并对其粉碎处理，收集废弃胶粉并对其筛选处理，控制筛选粒径为2mm、4mm和7mm三类废弃胶粉颗粒；将三类废弃胶粉颗粒均洗涤后，自然晾干并分别将1kg废弃胶粉颗粒均浸泡至7kg质量分数10％四氯化碳乙醇溶液中，在室温下静置7h，过滤并分别收集下层沉淀，将三类下层沉淀分别洗涤后干燥，分别收集2mm、4mm和7mm的干燥活化胶粉，将3kg的7mm干燥活化胶粉、2kg的4mm的干燥活化胶粉和1kg的7mm的干燥活化胶粉混合，制备得改性胶粉颗粒2；

取20kg卵石与120kg再生骨料混合并置于烘箱中，在275℃下保温处理52min后，再在研磨机中，研磨处理并收集研磨颗粒，筛分研磨颗粒并收集10mm研磨颗粒为复配粗骨料2，筛分研磨颗粒并收集2.0mm研磨颗粒为复配细骨料2。

制备例3

选取废弃橡胶轮胎并对其粉碎处理，收集废弃胶粉并对其筛选处理，控制筛选粒径为3mm、5mm和10mm三类废弃胶粉颗粒；将三类废弃胶粉颗粒均洗涤后，自然晾干并分别将1kg废弃胶粉颗粒均浸泡至8kg质量分数10％四氯化碳乙醇溶液中，在室温下静置8h，过滤并分别收集下层沉淀，将三类下层沉淀分别洗涤后干燥，分别收集3mm、5mm和10mm的干燥活化胶粉，将3kg的10mm干燥活化胶粉、2kg的5mm的干燥活化胶粉和1kg的10mm的干燥活化胶粉混合，制备得改性胶粉颗粒3；

将30kg卵石与130kg再生骨料混合并置于烘箱中，在300℃下保温处理60min后，再在研磨机中，研磨处理并收集研磨颗粒，筛分研磨颗粒并收集15mm研磨颗粒为复配粗骨料3，筛分研磨颗粒并收集3.8mm研磨颗粒为复配细骨料3。

实施例

实施例1

分别称量45kg水泥、15kg水、10kg粉煤灰、60kg复配粗骨料1、30kg复配细骨料1、8kg减水剂和10kg改性胶粉颗粒1，先取配方中的复配粗骨料、复配细骨料置于搅拌机中，搅拌混合，收集混合骨料，再将混合骨料与水泥、粉煤灰和改性胶粉颗粒添加至搅拌机中，搅拌混合得中间料，最后现将外加剂添加至水中，搅拌混合后将其与中间料混合，可制备得所述高强度再生混凝土。

实施例2

分别称量47kg水泥、17kg水、12kg粉煤灰、70kg复配粗骨料1、35kg复配细骨料1、10kg减水剂和12kg改性胶粉颗粒1，先取配方中的复配粗骨料、复配细骨料置于搅拌机中，搅拌混合，收集混合骨料，再将混合骨料与水泥、粉煤灰和改性胶粉颗粒添加至搅拌机中，搅拌混合得中间料，最后现将外加剂添加至水中，搅拌混合后将其与中间料混合，可制备得所述高强度再生混凝土。

实施例3

分别称量50kg水泥、20kg水、15kg粉煤灰、80kg复配粗骨料1、40kg复配细骨料1、12kg减水剂和15kg改性胶粉颗粒1，先取配方中的复配粗骨料、复配细骨料置于搅拌机中，搅拌混合，收集混合骨料，再将混合骨料与水泥、粉煤灰和改性胶粉颗粒添加至搅拌机中，搅拌混合得中间料，最后现将外加剂添加至水中，搅拌混合后将其与中间料混合，可制备得所述高强度再生混凝土。

实施例4～5

实施例4～5：一种高强度再生混凝土，与实施例1的区别在于，其分别采用了制备例2中的改性胶粉颗粒2、再生粗骨料2、再生细骨料2和改性胶粉颗粒3、再生粗骨料3、再生细骨料3.

实施例6：一种高强度再生混凝土，与实施例1的区别在于，高强度再生混凝土中未添加改性胶粉颗粒。

实施例7：

一种高强度再生混凝土，与实施例1的区别在于，高强度再生混凝土中采用的是10kg粒径为3mm的改性胶粉颗粒。

对比例

对比例1：一种高强度再生混凝土，与实施例1的区别在于，高强度再生混凝土中采用60kg未添加卵石的粗骨料、30kg未添加卵石的细骨料代替实施例4中采用的复配粗骨料和复配细骨料。

对比例2：一种高强度再生混凝土，与实施例1的区别在于，高强度再生混凝土中采用10kg未经改性的胶粉颗粒。

对比例3：种高强度再生混凝土，与实施例1的区别在于，高强度再生混凝土中采用10kg质量分数5％氢氧化钠溶液改性的胶粉颗粒。

对比例4：一种高强度再生混凝土，与实施例1的区别在于，高强度再生混凝土中只采用10kg的3mm的改性胶粉颗粒代替实施例1中的改性胶粉颗粒。

性能检测试验

分别对实施例1～7、对比例1～4进行力学强度检测。

检测方法/试验方法

将制备的混凝土浇筑至模具中，24h后拆模，拆模完毕后将试件置于标准养护室28d后取出进行试验，采用MTS强度试验机，加载速度设定为5kN/s。

具体检测结果如下表表2所示：

表2力学性能检测表

参考表2的性能检测对比可以发现：

（1）将实施例1～3直接进行性能对比，实施例1～3中各组分的添加量不断升高，但是从表2中可以看出，实施例2中的抗压强度和抗折性能均为最优，说明在实施例1～3中，实施例2中的各个组分配比最优，同时也说明本申请采用卵石添加改性再生混凝土力学强度的方案是可以实施的。

（2）将实施例1和实施例4～5进行对比，结合表2数据可以发现，表2中实施例4～5中的力学强度略有提高，这说明本申请技术方案提高了再生混凝土骨料的配方组分，能有效改善本申请制备的再生混凝土的力学强度。

（3）将实施例1和实施例6～7进行性能对比，结合表2数据可以发现，实施例6～7的力学性能有所下降，由于实施例6～7改变了改性胶粉颗粒添加量，所以可以说明，本申请采用橡胶粉经过四氯化碳处理后，改变胶粉结构，从而增强了界面结合，这种结合使掺橡胶颗粒水泥砂浆的强度得以显著提高，从而使制备的再生混凝土的机械强度进一步提高。

（4）将实施例1～3与对比例1进行性能对比，由于对比例采用的是未添加卵石的再生骨料，且其力学性能下降显著，说明了本申请通过将卵石与再生骨料混合破碎来制备再生骨料，使再生料填充至混凝土内部后形成良好的密实结构，改善再生混凝土由于再生骨料之间结合强度不高导致混凝土力学性能下降的问题，从而进一步改善了再生混凝土内部结构的密实性，从而提高了再生混凝土材料的力学性能和机械强度。

（5）结合对比例2～3和实施例1进行对比，对比例2～3中调整了胶粉颗粒的改性方案，其性能有所降低，说明了本申请采用的胶粉颗粒经过四氯化碳处理后，降低了胶粉的极性，改提高胶粉与水泥基体的相容性，使改性的橡胶颗粒表面与水泥水化产物形成了化学键结合，从而增强了界面结合，从而使制备的再生混凝土的机械强度进一步提高。

（6）结合对比例4和实施例1进行对比，对比例4中只采用10kg的3mm的改性胶粉颗粒代替实施例1中的改性胶粉颗粒，且由表2中可知，其力学性能有所降低，说明本申请采用多粒径的胶粉颗粒进行改性处理，目的在于使制备的混凝土内部孔隙中填充各种粒径大小的颗粒，来改善再生混凝土材料的力学性能，从而使制备的再生混凝土具有良好的结构性能和力学强度。

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)

1.一种高强度再生混凝土，其特征在于，所述高强度再生混凝土包括下列重量份物质：

45～50份水泥；

15～20份水；

10～15份粉煤灰；

90～120份复配再生骨料；

8～12份减水剂；所述复配再生骨料为按质量比2～3:10～13，将卵石与再生骨料混合破碎制备而成。

2.根据权利要求1所述的一种高强度再生混凝土，其特征在于，所述复配再生骨料包括按质量比1:2混合的复配细骨料和复配粗骨料，所述复配细骨料粒径为0.1～3.8mm，所述复配粗骨料粒径为5～15mm。

3.根据权利要求1所述的一种高强度再生混凝土，其特征在于，所述复配再生骨料采用以下方法制成：

（1）取再生骨料并将卵石与再生骨料混合并置于烘箱中，保温处理；

（2）待保温处理完成后，再在研磨机中，研磨处理并收集研磨颗粒，筛分研磨颗粒并收集得复配粗骨料和复配细骨料；

（3）将复配细骨料与复配粗骨料按质量比1:2混合，制备得所述复配再生骨料。

4.根据权利要求3所述的一种高强度再生混凝土，其特征在于，所述保温处理为在250～300℃下加热处理45～60min。

5.根据权利要求1所述的一种高强度再生混凝土，其特征在于，所述高强度再生混凝土还包括：10～15份改性胶粉颗粒，所述改性胶粉颗粒为废弃橡胶胶粉经四氯化碳改性制备而成。

6.根据权利要求5所述的一种高强度再生混凝土，其特征在于，所述改性胶粉颗粒采用以下方法制成：

（1）选取废弃橡胶轮胎并对其粉碎处理，收集废弃胶粉并对其筛选处理，筛选出小粒径胶粉颗粒、正常粒径胶粉颗粒和大粒径胶粉颗粒；

（2）将小粒径胶粉颗粒、正常粒径胶粉颗粒和大粒径胶粉颗粒均洗涤后，自然晾干并分别按质量比1:6～8，将废弃胶粉颗粒均浸泡至质量分数10％四氯化碳乙醇溶液中，静置改性并过滤并分别收集下层沉淀，洗涤后干燥，收集各粒径活化胶粉；

（3）按质量比3:2:1，将小粒径活化胶粉、正常粒径活化胶粉和大粒径活化胶粉混合，制备得改性胶粉颗粒。

7.根据权利要求6所述的一种高强度再生混凝土，其特征在于，所述小粒径胶粉颗粒、正常粒径胶粉颗粒和大粒径胶粉颗粒的粒径分别为1～3mm、3～5mm和5～10mm。

8.根据权利要求1～6任一项所述的一种高强度再生混凝土的生产工艺，其特征在于，所述生产工艺包括以下步骤：

S1、按配方分别称量水泥、水、粉煤灰、复配粗骨料、复配细骨料、减水剂和改性胶粉颗粒，先取配方中的复配粗骨料、复配细骨料置于搅拌机中，搅拌混合，收集混合骨料；

S2、再将混合骨料与水泥、粉煤灰和改性胶粉颗粒添加至搅拌机中，搅拌混合得中间料；

S3、最后现将外加剂添加至水中，搅拌混合后将其与中间料混合，可制备得所述高强度再生混凝土。