CN112960953A - 一种纳米偏高岭土再生混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及到一种纳米偏高岭土再生混凝土及其制备方法。纳米偏高岭土再生混凝土的原料如下重量份数的组分：纳米偏高岭土11‑19份、再生粗骨料361‑1203份、天然粗骨料601‑842份、水泥354‑373份、砂619份、水211‑225份；本发明具有抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度、韧性好的优点，并且原材料成本低，为再生混凝土的广泛应用奠定了基础。

Description

一种纳米偏高岭土再生混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于混凝土技术领域，尤其涉及一种纳米偏高岭土再生混凝土及其制备方法。
背景技术
社会的快速发展，使得一些基础性建筑设施或旧、危房逐渐被淘汰，在这些混凝土结构建筑物拆除重建过程中会产生不可估量的建筑垃圾，其中大部分为水泥基固体废料。对待如此多的建筑垃圾，传统意义的处理方式莫过于填埋或随处堆放。废弃混凝土等建筑垃圾与生活垃圾不同，通过这种传统的处理方式很难自我消化，生态环境及周围的生活环境受到巨大影响。
为解决拆除旧建筑形成的废弃混凝土，以减少污染和浪费，利用再生混凝土技术用再生粗骨料部分取代或全部取代天然粗骨料。但再生骨料存在着天然的缺陷，因此利用其制备的再生混凝土由于再生骨料的天然缺陷，再生混凝土7、14、28d抗压强度明显比普通混凝土低，且其流动性、粘聚性、保水性都不及普通混凝土。
纳米材料可填充、桥联以及充当纳米核诱导水化反应，且一些纳米粒子具有较高的火山灰效应。此类纳米材料依靠填充效应改善水泥砂浆及混凝土材料的微观孔结构，降低孔隙率，使其具有更致密的结构，增强材料的机械性能。目前研究中通常添加的各种纳米材料虽对再生混凝土的工作性能、力学性能、耐久性能有所改善，但大多造价较高，因此，应用前景受到限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纳米偏高岭土再生混凝土及其制备方法，本发明提供的纳米偏高岭土再生混凝土具有力学性能好、经济成本低等优点。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种纳米偏高岭土再生混凝土，由包括以下重量份组分的原料制成：
纳米偏高岭土 11～19份
再生粗骨料 361～1203份
天然粗骨料 601～842份
水泥 354～373份
砂 619份
水 211～225份
优选的，所述天然粗骨料中，石子最大公称直径31.5mm，级配良好。
优选的，所述砂为细度模数为2.5～3.0的水洗中级河砂，经水洗晾晒后含泥量小于2.5％。
优选的，所述水泥选用强度等级不低于42.5级的P.O水泥。
优选的，根据权利要求1所述的纳米偏高岭土再生混凝土，其特征在于：所述纳米偏高岭土平均粒径小于50nm、比表面积大于15m2/g、纯度大于95％、白度大于60％。
本发明提供了上述技术方案所述纳米偏高岭土再生混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1、将试验所需量的纳米偏高岭土与水加入搅拌桶内，用搅拌仪对其进行搅拌分散，制得纳米偏高岭土分散液。
S2、将水泥、砂、天然粗骨料、再生粗骨料加入到混凝土搅拌机中混合均匀。
S3、将上述制得纳米偏高岭土分散液倒入混凝土搅拌机中搅拌，装模、振捣后，得到纳米再生混凝土。
优选的，所述再生粗骨料的制备方法如下步骤：
步骤一：再生粗骨料先由人工破碎成大块之后，再使用颚式破碎机进行进一步破碎处理。
步骤二：选择不同尺寸的方孔筛及底筛，对破碎后的骨料进行细筛，筛分后得到不同骨料粒径范围的骨料，此骨料为实验所需再生粗骨料。
本发明通过添加纳米偏高岭土对再生混凝土的抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度、延性都具有较好的改善效果，且纳米偏高岭土比其他纳米材料的成本更低，应用前景更好；为再生混凝土的广泛应用奠定了基础。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进行详细描述。
实施例1：一种纳米偏高岭土再生混凝土，其原料包括如下重量份数的组分：
水泥 361.81份；
纳米偏高岭土 11.19份；
砂 619份；
天然粗骨料 842份；
再生粗骨料 361份；
水 211份；
再生粗骨料的制备方法如下步骤：
步骤一：再生粗骨料先由人工破碎成大块之后，再使用颚式破碎机进行进一步破碎处理，使破碎后的骨料大致为31mm以下。
步骤二：破碎后先过4.75mm方孔筛，小于4.75mm的颗粒直接舍弃，选择4.75mm、9.5mm、19.0mm、31.5mm的方孔筛及底筛各一个，对破碎后的骨料进行细筛，筛分后的骨料粒径范围分别为5～10mm、10～20mm、20～31.5mm，得到实验所需再生粗骨料。
所述纳米偏高岭土再生混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1、将试验所需量的纳米偏高岭土与水加入搅拌桶内，用手持电动搅拌仪对其进行搅拌分散；分散搅拌时间在6～18分钟之间,制得纳米偏高岭土分散液。
S2、将水泥、砂、天然粗骨料、再生粗骨料加入到混凝土搅拌机中混合均匀。
S3、将上述制得纳米偏高岭土分散液倒入混凝土搅拌机中搅拌2min，装模、振捣；试件浇筑完成后，在标养室内养护24h后拆模，拆模后继续标养至规定测试龄期，得到纳米再生混凝土。
实施例2：一种纳米偏高岭土再生混凝土，与实施例1的不同之处在于，水泥的重量份数为354.35份，纳米偏高岭土的重量份数为18.65份。
实施例3：一种纳米偏高岭土再生混凝土，与实施例1的不同之处在于，天然粗骨料的重量份数为601.5份，再生粗骨料的重量份数为601.5份，水的重量份数为215份。
实施例4：一种纳米偏高岭土再生混凝土，与实施例3的不同之处在于，水泥的重量份数分别为354.35份，纳米偏高岭土的重量份数分别为18.65份。
实施例5：一种纳米偏高岭土再生混凝土，与实施例1的不同之处在于，未加入天然粗骨料，再生粗骨料的重量份数为1203份，水的重量份数为225份。
实施例6：一种纳米偏高岭土再生混凝土，与实施例5的不同之处在于，水泥的重量份数分别为354.35份，纳米偏高岭土的重量份数分别为18.65份。
为了能够与实施例1～6形成对比，从而将各组分以及其重量份数的变化所带来的的效果凸显，设置了如下各组对比例。
对比例1：一种再生混凝土，与实施例1(或实施例2)的不同之处在于，其中未掺加纳米偏高岭土，其原料中的水泥质量与实施例1(或实施例2)中的水泥和纳米偏高岭土的质量之和，其原料包括如下重量份数的组分：
水泥 373份；
砂 619份；
再生粗骨料 361份；
天然粗骨料 842份；
水 211份；
对比例2：一种再生混凝土，与实施例3(或实施例4)的不同之处在于，其中未掺加纳米偏高岭土，其原料中的水泥质量与实施例3(或实施例4)中的水泥和纳米偏高岭土的质量之和。
对比例3：一种再生混凝土，与实施例5(或实施例6)的不同之处在于，其中未掺加纳米偏高岭土，其原料中的水泥质量与实施例5(或实施例6)中的水泥和纳米偏高岭土的质量之和。
性能测试
将实施例1～实施例6制备得到的纳米偏高岭土再生混凝土试件及对比例1～对比例3制备得到的再生混凝土试件按照混凝土物理力学性能试验方法标准(GB/T 50081-2019)进行28天的立方体抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度进行测试，并记录在表1：
表1
Figure BDA0002961181340000041
由表1可知，对比例1未掺入纳米偏高岭土，且其余组分都与实施例1、实施例2相同。实施例1～2与对比例1相比，实施例1～2的抗压强度均大于对比例1，且实施例2的抗压强度大于实施例1，说明随着纳米偏高岭土增加，纳米偏高岭土再生混凝土的抗压强度增强。实施例2与实施例1相比，实施例2的抗折强度、劈裂抗拉强度均大于实施例1，说明随着纳米偏高岭土增加，纳米偏高岭土再生混凝土的抗折强度、劈裂抗拉强度增强。把实施例3～4与对比例2、实施例5～6与对比例3相比，也能得到相同的结论。综上所述，随着纳米偏高岭土的掺入对不同取代量的再生混凝土立方体抗压强度、抗折强度及劈裂抗拉强度均有较好的改善作用。
通过对比实施例1～6可知，实施例1的折压比最大，说明实施例1制备的再生混凝土脆性最小、韧性最强。实施例1与实施例2相比，随着纳米偏高岭土的增加，折压比呈下降趋势，脆性增强，韧性降低；对比实施例3与实施例4，也能得出相同的结论，这一特点在配置纳米偏高岭土再生混凝土时需要注意。
通过对比实施例1～6可知，实施例4的拉压比最大，说明实施例4制备的再生混凝土延性最好。对比实施例1与实施例2可知，随着纳米偏高岭土的增加，拉压比逐渐增大，延性逐渐增强。对比实施例3与实施例4、实施例5与实施例6，也能得出相同的结论。说明纳米偏高岭土的掺入对不同取代量的再生混凝土立方体的延性均有较好的改善作用。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种纳米偏高岭土再生混凝土，其特征在于，由包括以下重量份组分的原料制成：
纳米偏高岭土11～19份；
再生粗骨料361～1203份；
天然粗骨料601～842份；
水泥354～373份；
砂619份；
水211～225份。
2.根据权利要求1所述的纳米偏高岭土再生混凝土，其特征在于：所述天然粗骨料中，石子最大公称直径31.5mm，级配良好。
3.根据权利要求1所述的纳米偏高岭土再生混凝土，其特征在于：所述砂为细度模数为2.5～3.0的水洗中级河砂，经水洗晾晒后含泥量小于2.5％。
4.根据权利要求1所述的纳米偏高岭土再生混凝土，其特征在于：所述水泥选用强度等级不低于42.5级的P.O水泥。
5.根据权利要求1所述的纳米偏高岭土再生混凝土，其特征在于：所述纳米偏高岭土平均粒径小于50nm、比表面积大于15m2/g、纯度大于95％、白度大于60％。
6.一种权利要求1所述的纳米偏高岭土再生混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1、将试验所需量的纳米偏高岭土与水加入搅拌桶内，用搅拌仪对其进行搅拌分散，制得纳米偏高岭土分散液；
S2、将水泥、砂、天然粗骨料、再生粗骨料加入到混凝土搅拌机中混合均匀；
S3、将上述制得纳米偏高岭土分散液倒入混凝土搅拌机中搅拌，装模、振捣后，得到纳米再生混凝土。
7.根据权利要求6所述的纳米偏高岭土再生混凝土的制备方法，其特征在于，所述再生粗骨料的制备方法如下步骤：
步骤一：再生粗骨料先由人工破碎成大块之后，再使用颚式破碎机进行进一步破碎处理；
步骤二：选择不同尺寸的方孔筛及底筛，对破碎后的骨料进行细筛，筛分后得到不同骨料粒径范围的骨料，此骨料为实验所需再生粗骨料。
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