CN112876153B - 一种再生混凝土及其制备方法 - Google Patents

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CN112876153B CN202110428274.0A CN202110428274A CN112876153B CN 112876153 B CN112876153 B CN 112876153B CN 202110428274 A CN202110428274 A CN 202110428274A CN 112876153 B CN112876153 B CN 112876153B
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Abstract

本申请公开了一种再生混凝土及其制备方法，其技术要点是：包括粗集料900‑1100份；水泥170‑220份；细骨料500‑750份；减水剂9‑12份；木质素纤维15‑30份；硅烷偶联剂10‑20份；水150‑180份；掺合料70‑90份；上述的900‑1100份所述粗集料的原料包括如下重量份数的组分：再生骨料600‑700份；石蜡40‑60份；超细硅粉50‑70份；水泥150‑190份；水60‑80份。本申请的再生混凝土具有在受到压力时不容易开裂的优点。

Description

一种再生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，尤其是涉及一种再生混凝土及其制备方法。
背景技术
再生混凝土是指将废弃的混凝土块经过破碎、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集料(主要是粗集料)，再加入水泥、水等配而成的新混凝土。再生混凝土按集料的组合形式可以有以下几种情况：集料全部为再生集料；粗集料为再生集料、细集料为天然砂；粗集料为天然碎石或卵石、细集料为再生集料；再生集料替代部分粗集料或细集料。
在申请号为CN201910409435.4的中国发明专利公开了一种C25级再生混凝土，再生混凝土中含有的组份和配比为：水泥：再生粗骨料：细集料：水：减水剂；310～350：555：1147～1245：186～210：1.40～2.17；采用废弃建筑废弃物制成的再生粗骨料全部替代混凝土成分中的粗集料。
针对上述中现有技术，发明人认为存在以下缺陷：采用的再生粗骨料由于表面粗糙，且在破碎时因损伤而产生大量的微裂缝，直接作为再生骨料使用，导致再生骨料自身的孔隙率大、吸水率大以及压碎指标高。这种再生骨料制备的再生混凝土硬化后的强度较低。
发明内容
为了提高混凝土的强度，使再生混凝土具有在受到压力时不容易开裂，本申请提供一种再生混凝土的制备方法。
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，由包括如下重量份数的原料制成：
粗集料900-1100份；
水泥170-220份；
细骨料500-750份；
减水剂9-12份；
木质素纤维15-30份；
硅烷偶联剂10-20份；
水150-180份；
掺合料70-90份；
上述的900-1100份所述粗集料的原料包括如下重量份数的组分：
再生骨料600-700份；
石蜡40-60份；
超细硅粉50-70份；
水泥150-190份；
水60-80份；
所述再生骨料为废混凝土块与废黏土砖块中的一种或两种的混合物。
通过采用上述技术方案，通过以建筑垃圾废混凝土块与废黏土砖块作为再生骨料来带代替天然石子来作为粗集料，提高了建筑垃圾的利用率，通过采用超细硅粉对再生骨料进行表面改性，对再生骨料表面的孔隙以及裂缝进行填充封堵，通过超细硅粉与氢氧化钙反应生成凝胶对再生骨料表面的裂缝起到填充作用，进而提高再生骨料的强度，通过将再生骨料与水泥浆混合后，在相互粘接作用下，再生骨料表面具有凹孔结构，通过将石蜡填充在改性后的再生骨料表面的凹孔中作为相变材料，吸收混凝土水化产生的热，降低混凝土的温峰，进而降低混凝土结构的内外温差，避免由于内外温差导致再生骨料表面的裂缝进一步扩大，从而提高再生骨料的抗裂性能以及抗压强度。
进一步优选为，所述粗集料的制备包括以下步骤：
步骤一：将超细硅粉与再生骨料进行混合，然后负压搅拌得到改性骨料；
步骤二：将改性骨料进行预加热，然后将石蜡加热成熔融态后加入半制品中进行混合搅拌，再进行过筛后自然晾干得到半制品；
步骤三：将水泥与水混合形成浆液，将半制品加入浆液中进行搅拌均匀，然后进行过筛后烘干得到粗集料。
通过采用上述技术方案，通过将超细硅粉进行混合，在负压条件下与再生骨料进行搅拌，在负压状态下时，方便将超细硅粉压入再生骨料表面的孔隙以及裂缝中，对再生骨料上的孔隙以及裂缝进行封堵，提高再生骨料的强度，实现防止再生混凝土开裂的效果。
进一步优选为，所述石蜡的熔点为30-60℃。
通过采用上述技术方案，通过采用石蜡作为相变材料与再生骨料进行结合，兼备普通建筑骨料和相变材料两者的优点，通过混凝土水化产生的温度达到相应石蜡的熔点时，石蜡发生相变，来吸收水化产生的热，对混凝土内外温差进行调节，进而提高混凝土的强度。
进一步优选为，当所述再生骨料中含有废黏土砖块时，所述掺合料为废黏土砖粉。
通过采用上述技术方案，当再生骨料中包括废黏土砖块时，通过采用掺合料为废黏土砖粉，由于在破碎废黏土砖时会产生较细的废黏土砖粉末，通过将产生的废黏土砖粉末再次进行粉碎后，即可作为掺合料进行使用，不但解决了废黏土砖粉的废置问题，且水泥、粉煤灰等与废黏土砖粉复配使用，能生成具有水硬胶凝性能的化合物，与粗集料形成紧密的连接结构，使得再生混凝土具有较好的力学性能，进而提高再生混凝土的抗压强度。
进一步优选为，所述粗集料的原料还包括重量份数为30-60份的混凝土界面剂。
通过采用上述技术方案，通过采用界面剂，可以增强粗集料与水泥浆体间的粘结强度，进而提高再生混凝土的强度。
进一步优选为，所述粗集料的制备包括以下步骤：
步骤一：将超细硅粉与再生骨料进行混合，然后负压搅拌得到改性骨料；
步骤二：将半制品进行预加热，然后将石蜡加热成熔融态后加入半制品中进行混合搅拌，再进行过筛后自然晾干得到半制品；
步骤三：将水泥与水混合形成浆液，将改性骨料加入浆液中进行搅拌均匀，然后进行过筛后自然晾干得到半成品；
步骤四：在混凝土界面剂中加水搅拌均匀得到浆液，将浆液均匀地涂抹在半成品表面后进行自然晾干得到粗集料。
通过采用上述技术方案，通过在界面剂中加水后形成的浆液，涂覆在粗集料的表面，进而使得界面剂均匀的附着在粗集料的整个表面，有效提高粗集料表面与水泥浆体间的粘结强度，进而进一步提高再生混凝土的强度。
进一步优选为，所述混凝土界面剂与水的质量比为(1.5-2):1。
通过采用上述技术方案，通过控制界面剂与水的比例，使得的界面剂与水混合产生较为粘稠的液体，涂抹在粗集料的表面上时，可使界面剂完全包裹在粗集料表面。
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，包括以下步骤：
步骤一：将粗集料、细骨料加入水中进行搅拌，同时缓慢加入水泥以及掺合料，搅拌的过程中加入减水剂得到第一混合物；
步骤二：将硅烷偶联剂加入第一混合物中，持续进行搅拌得到第二混合物；
步骤三：将木质素纤维打散后缓慢加入第二混合物中，搅拌均匀得到再生混凝土。
通过采用上述技术方案，通过首先将粗集料、细骨料以及水泥等混合搅拌均匀后，再加入硅烷偶联剂，提高粗集料、细骨料以及水泥等之间的粘结强度，最后加入木质素纤维可缓解和抑制混凝土早期塑性收缩易裂缝的产生与发展，进而提高混凝土的抗裂性能。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
(1)由于本申请采用超细硅粉对再生骨料进行改性，提高再生骨料的强度，在通过引入石蜡作为相变材料，通过将石蜡添加到粗集料表面的凹孔内，吸收混凝土水化产生的热，进而降低混凝土结构的内外温差，避免由于内外温差导致再生骨料表面的裂缝进一步扩大，提高混凝土的抗裂性能以及抗压强度；
(2)本申请中优选采用在粗集料表面涂抹界面剂，增强粗集料与水泥浆体间的粘结强度，进而提高再生混凝土的强度；
(3)本申请的方法，通过首先将粗集料、细骨料以及水泥等混合搅拌均匀，最后再加入硅烷偶联剂以及木质素纤维，来缓解和抑制混凝土早期塑性收缩易裂缝的产生与发展。
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。
粗集料的制备例
制备例1
粗集料的原料及其相应的重量份数如表1所述，通过以下步骤获得：
步骤一：将超细硅粉与再生骨料进行混合，然后在密闭的减压器容器内进行负压搅拌15min得到改性骨料；
步骤二：将改性骨料进行预加热至40±5℃，然后将石蜡加热成熔融态后加入半制品中进行混合搅拌10min，再进行过筛后自然晾干得到半制品；
步骤三：将水泥与水混合搅拌均匀形成浆液，将半制品加入浆液中进行搅拌均匀，然后进行过筛后自然晾干得到粗集料。
本制备例中石蜡采用全精制石蜡，石蜡的熔点为49℃；再生骨料为废混凝土块与废黏土砖块1:1混合且粒径不大于30mm；水泥为市售硅酸盐水泥。
表1制备例1-4中粗集料各原料及其重量(千克)
组分 制备例1 制备例2 制备例3
再生骨料 600 650 700
石蜡 60 50 40
超细硅粉 70 60 50
水泥 150 170 190
水 60 70 80
制备例2-3
与制备例1的不同之处在于，其原料各组分及其相应的重量份数如表1所示。
制备例4
本制备例与制备例1不同之处在于石蜡的熔点为51℃。
制备例5
本制备例与制备例1不同之处在于，还包括15kg的混凝土界面剂，并通过如下步骤制备获得：
步骤一：将超细硅粉与再生骨料进行混合，然后负压搅拌15min得到改性骨料；
步骤二：将半制品进行预加热至40±5℃，然后将石蜡加热成熔融态后加入半制品中进行混合搅拌10min，再进行过筛后自然晾干得到半制品；
步骤三：将水泥与水混合形成浆液，将改性骨料加入浆液中进行搅拌均匀，然后进行过筛后自然晾干得到半成品；
步骤四：在混凝土界面剂中加水搅拌均匀得到浆液，将浆液均匀地涂抹在半成品表面后自然晾干得到粗集料。
本制备例步骤四中混凝土界面剂与水的质量比为1:1。
制备例6
本制备例与制备例5不同之处在于，包括30kg的混凝土界面剂。
制备例7
本制备例与制备例5不同之处在于，包括45kg的混凝土界面剂。
制备例8
本制备例与制备例5不同之处在于，包括60kg的混凝土界面剂。
制备例9
本制备例与制备例5不同之处在于，包括80kg的混凝土界面剂。
制备例10
本制备例与制备例5不同之处在于，步骤四中混凝土界面剂与水的质量比为1.5:1。
制备例11
本制备例与制备例5不同之处在于，步骤四中混凝土界面剂与水的质量比为2:1。
制备例12
本制备例与制备例5不同之处在于，步骤四中混凝土界面剂与水的质量比为2.5:1。
对比制备例1
本制备例与制备例1不同之处在于粗集料的原料中不包括石蜡，并且通过以下步骤获得：
步骤一：将超细硅粉与再生骨料进行混合，然后在密闭的减压器容器内进行负压搅拌15min得到改性骨料；
步骤二：将水泥与水混合形成浆液，将改性骨料加入浆液中进行搅拌均匀，然后进行过筛后烘干得到粗集料。
对比制备例2
本制备例与制备例1不同之处在于粗集料的原料中不包括超细硅粉，并且通过以下步骤获得：
步骤一：将再生骨料进行预加热至40±5℃，然后将石蜡加热成熔融态后加入半制品中进行混合搅拌10min，再进行过筛后自然晾干得到半制品；
步骤二：将水泥与水混合形成浆液，将半制品加入浆液中进行搅拌均匀，然后进行过筛后烘干得到粗集料。
对比制备例3
本制备例与制备例1不同之处在于粗集料的原料中不包括水泥与水，并且通过以下步骤获得：
步骤一：将超细硅粉与再生骨料进行混合，然后在密闭的减压器容器内进行负压搅拌得到改性骨料；
步骤二：将改性骨料进行预加热，然后将石蜡加热成熔融态后加入半制品中进行混合搅拌，再进行过筛后自然晾干得到粗集料。
对比制备例4
本制备例与制备例1不同之处在于粗集料的原料中不包括石蜡与超细硅粉，并且通过以下步骤获得：
将水泥与水混合搅拌均匀形成浆液，将再生骨料加入浆液中进行搅拌均匀，然后进行过筛后烘干得到粗集料。
实施例
实施例1
一种再生混凝土，其原料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：
步骤一：将粗集料、细骨料加入水中进行搅拌，同时缓慢加入水泥以及掺合料，搅拌的过程中加入减水剂得到第一混合物；
步骤二：将硅烷偶联剂加入第一混合物中，持续进行搅拌得到第二混合物；
步骤三：将木质素纤维打散后缓慢加入第二混合物中，搅拌均匀得到再生混凝土。
本实施例中减水剂为山东煌梓新材料有限公司的聚羧酸减水剂HZ002，硅烷偶联剂具体为异丁基三乙氧基硅烷；掺合料为废黏土砖粉，废黏土砖粉由废黏土砖进行粉碎得到，水泥为市售硅酸盐水泥；木质素纤维购自大城县付庄兴华建筑材料助剂厂的B-500；采用制备例1制备的粗集料。
实施例2-3
一种再生混凝土，与实施例1的不同之处在于，其原料各组分及其相应的重量份数如表2所示。
表2实施例1-3中各原料及其重量(千克)
组分 实施例1 实施例2 实施例3
粗集料 900 1000 1100
水泥 170 190 220
细骨料 750 600 500
减水剂 12 11 9
木质素纤维 15 27 30
硅烷偶联剂 10 15 20
水 150 165 180
掺合料 90 80 70
实施例4：一种再生混凝土，与实施例1的不同之处在于，采用制备例4制备的粗集料。
实施例5：一种再生混凝土，与实施例1的不同之处在于，采用制备例5制备的粗集料。
实施例6：一种再生混凝土，与实施例1的不同之处在于，采用制备例6制备的粗集料。
实施例7：一种再生混凝土，与实施例1的不同之处在于，采用制备例7制备的粗集料。
实施例8：一种再生混凝土，与实施例1的不同之处在于，采用制备例8制备的粗集料。
实施例9：一种再生混凝土，与实施例1的不同之处在于，采用制备例9制备的粗集料。
实施例10：一种再生混凝土，与实施例1的不同之处在于，采用制备例10制备的粗集料。
实施例11：一种再生混凝土，与实施例1的不同之处在于，采用制备例11制备的粗集料。
实施例12：一种再生混凝土，与实施例1的不同之处在于，采用制备例12制备的粗集料。
对比例1：一种再生混凝土，与实施例1的不同之处在于，采用对比制备例1制备的粗集料。
对比例2：一种再生混凝土，与实施例1的不同之处在于，采用对比制备例2制备的粗集料。
对比例3：一种再生混凝土，与实施例1的不同之处在于，采用对比制备例3制备的粗集料。
对比例4：一种再生混凝土，与实施例1的不同之处在于，采用对比制备例4制备的粗集料。
对比例5：一种再生混凝土，与实施例1的不同之处在于，原料中不包括木质素纤维，且硅烷偶联剂的重量为25kg，并通过如下步骤制备获得：
步骤一：将粗集料、细骨料加入水中进行搅拌，同时缓慢加入水泥以及掺合料，搅拌的过程中加入减水剂得到第一混合物；
步骤二：将硅烷偶联剂加入第一混合物中，持续进行搅拌均匀得到再生混凝土。
对比例6：一种再生混凝土，与实施例1的不同之处在于，原料中不包括硅烷偶联剂，且木质素纤维的重量为25kg，并通过如下步骤制备获得：
步骤一：将粗集料、细骨料加入水中进行搅拌，同时缓慢加入水泥以及掺合料，搅拌的过程中加入减水剂得到第一混合物；
步骤二：将木质素纤维打散后缓慢加入第一混合物中，搅拌均匀得到再生混凝土。
对比例7：
性能测试试验
对实施例1-12及对比例1-6制备的再生混凝土进行试验，具体如下：
测试样品：将各实施例以及对比例所制得的混凝土制备成15cm×15cm×15cm的立方体试块。
实验方法：
一、按照规范《GB/T50081-2002普通混凝土力学性能试验方准》对各样品进行7d抗压强度以及28d抗压强度测验。
二、根据ASTMC1585-2013《测量水硬水泥混凝土吸水率的标准试验方法》检测再生混凝土的吸水率(％)。
检测结果如表3所示。
表3实施例1-12、对比例1-6试验检测结果
试样编号 7d抗压强度Mpa 28d抗压强度Mpa 吸水率％
实施例1 26.5 39.4 5.5
实施例2 27.1 40.3 5.8
实施例3 26.3 39.1 5.2
实施例4 26.4 39.2 5.3
实施例5 27 39.7 5.1
实施例6 27.9 40.2 5.2
实施例7 28.3 41.6 5.4
实施例8 28.5 41.2 5
实施例9 28.4 41.2 5.2
实施例10 28.7 41.5 5.5
实施例11 28.4 41.4 5.2
实施例12 28.3 41 5.3
对比例1 24.2 37 7
对比例2 24.8 38.4 7.2
对比例3 25 37.9 7.3
对比例4 23.9 36.3 7.8
对比例5 25.1 38.2 5.6
对比例6 25.4 38.4 5.9
实验结果分析：
结合实施例1-12并结合表3可以看出，实施例1-12的吸水率均低于8％。
结合实施例1-4和对比例1并结合表3可以看出，实施例1-4的28d抗压强度高于对比例1的28d抗压强度，且实施例1-4的吸水率高于对比例1的吸水率，说明在制备粗集料时加入石蜡，可提高混凝土的强度，还可减少混凝土的吸水率。
结合实施例1-4和对比例2并结合表3可以看出，实施例1-4的28d抗压强度高于对比例1的28d抗压强度，且实施例1-4的吸水率高于对比例2的吸水率，说明在制备粗集料时加入超细硅粉，可提高混凝土的强度，可明显减少混凝土的吸水率。
结合实施例1-4和对比例3并结合表3可以看出，实施例1-4的28d抗压强度高于对比例1的28d抗压强度，且实施例1-4的吸水率高于对比例3的吸水率，说明在制备粗集料时加入水泥浆，可提高混凝土的强度，亦可减少混凝土的吸水率。
结合实施例1-4和对比例1-4并结合表3可以看出，实施例1-4的28d抗压强度高于对比例1-4的28d抗压强度，且实施例1-4的吸水率高于对比例1-4的吸水率，说明在制备粗集料同时加入石蜡以及超细硅粉具有协同增效的效果，提高混凝土的强度，减少混凝土的吸水率。
结合实施例1-3和对比例5-6并结合表3可以看出，实施例1-3的28d抗压强度高于对比例5-6的28d抗压强度，且实施例1-3的吸水率高于对比例5-6的吸水率，说明在混凝土中加入木质素纤维以及硅烷偶联剂有协同增效的效果，可提高混凝土的强度，减少混凝土的吸水率。
结合实施例1-9并结合表3可以看出，实施例5-9的28d抗压强度高于实施例1-4的28d抗压强度，说明在制备粗集料时加入混凝土界面剂，可提高混凝土的强度。
结合实施例5-12并结合表3可以看出，实施例10-11的28d抗压强度高于实施例5-9以及12的28d抗压强度，说明在制备粗集料时，混凝土界面剂与水与(1.5-2):1的比例范围内进行混合后对粗集料处理后效果较佳。
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 (5)

1.一种再生混凝土，其特征在于，由如下重量份数的原料制成：
粗集料900-1100份；
水泥170-220份；
细骨料500-750份；
减水剂9-12份；
木质素纤维15-30份；
硅烷偶联剂10-20份；
水150-180份；
掺合料70-90份；
上述的900-1100份所述粗集料的原料包括如下重量份数的组分：
再生骨料600-700份；
石蜡40-60份；
超细硅粉50-70份；
水泥150-190份；
水60-80份；
混凝土界面剂30-60份；
所述再生骨料为废混凝土块与废黏土砖块中的一种或两种的混合物；
所述粗集料的制备包括以下步骤：
步骤一：将超细硅粉与再生骨料进行混合，然后负压搅拌得到改性骨料；
步骤二：将改性骨料进行预加热，然后将石蜡加热成熔融态后加入改性骨料中进行混合搅拌，再进行过筛后自然晾干得到半制品；
步骤三：将水泥与水混合形成浆液，将半制品加入浆液中进行搅拌均匀，然后进行过筛后自然晾干得到半成品；
步骤四：在混凝土界面剂中加水搅拌均匀得到浆液，将浆液均匀地涂抹在半成品表面后进行自然晾干得到粗集料。
2.根据权利要求1所述的一种再生混凝土，其特征在于，所述石蜡的熔点为30-60℃。
3.根据权利要求1所述的一种再生混凝土，其特征在于，当所述再生骨料中含有废黏土砖块时，所述掺合料为废黏土砖粉。
4.根据权利要求1所述的一种再生混凝土，其特征在于，所述混凝土界面剂与水的质量比为（1.5-2）:1。
5.如权利要求1-4中任意一项所述的一种再生混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将粗集料、细骨料加入水中进行搅拌，同时缓慢加入水泥以及掺合料，搅拌的过程中加入减水剂得到第一混合物；
步骤二：将硅烷偶联剂加入第一混合物中，持续进行搅拌得到第二混合物；
步骤三：将木质素纤维打散后缓慢加入第二混合物中，搅拌均匀得到再生混凝土。
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