CN113045251A - 一种抗冻融性再生混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种抗冻融性再生混凝土及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及混凝土领域,具体公开了一种抗冻融性再生混凝土及其制备方法。一种抗冻融性再生混凝土包括如下重量份数的原料:水泥300‑400份、改性再生粗骨料250‑300份、矿渣微粉150‑200份、水100‑150份、粉煤灰150‑200份、微硅粉100‑150份、引气剂20‑30份、减水剂20‑25份、聚丙烯酰胺20‑30份;其制备方法为:将水泥、改性再生粗骨料、矿渣微粉、粉煤灰、微硅粉、引气剂、减水剂和水搅拌均匀后,加入混合均匀的改性再生粗骨料和聚丙烯酰胺,搅拌均匀后得到再生混凝土。本申请的再生混凝土能够降低再生混凝土的孔隙率,减少吸水性,提高再生混凝土的抗冻融性。

Description

一种抗冻融性再生混凝土及其制备方法
技术领域
本申请涉及混凝土领域,更具体地说,它涉及一种抗冻融性再生混凝土及其制备方法。
背景技术
随着我国经济的高速发展,城市基础设施的加快建设,建筑材料混凝土等的需求增加,砂石、水泥等资源巨大的消耗,而且对这些资源的需求仍处于快速增加的状态,对生态环境造成的不可逆转的破坏不利影响将继续发展。而在基础设施的建设中,还产生了大量的建筑垃圾混凝土,因此,为了缓解水泥混凝土原材料资源日益紧缺的状况,解决急剧增加的废弃混凝土所引起的一系列环境、社会问题,人们对于对废弃混凝土进行建材化再生利用,制备了再生混凝土。
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、水等配制而成的新混凝土。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。
目前,由于再生粗骨料高吸水率和孔隙率较大等特点,其配置的混凝土的抗冻融性能往往都不是很理想。因此,急需制备出一种抗冻融性再生混凝土。
发明内容
为了提高再生混凝土的抗冻融性能,从而提高混凝土的耐候性,本申请提供一种抗冻融的再生混凝土及其制备方法。
第一方面,本申请提供的一种抗冻融性再生混凝土采用如下的技术方案:
一种抗冻融性再生混凝土,包括如下重量份数的组分:水泥300-400份、改性再生粗骨料250-300份、矿渣微粉150-200份、水100-150份、粉煤灰150-200份、微硅粉100-150份、引气剂20-30份、减水剂20-25份、聚丙烯酰胺20-30份,其中改性再生粗骨料由再生粗骨料经过有机硅防水剂改性得到。
通过采用上述技术方案,矿渣微粉的加入可以改善混凝土的性能,有利于防止大体积混凝土内部温升引起的裂缝和变形,提高长期强度,具有良好的耐候性;粉煤灰的主要矿物组成是铝硅酸盐玻璃微珠,表面光滑, 颗粒细,质地致密,内比表面积小,对水的吸附力小,流动性好,其填于混凝土的毛细孔隙中,可以降低孔隙率,结构密实,提高混凝土的耐候性;微硅粉能够显著提高抗压、抗折、抗渗、防腐、抗冲击及耐磨性能;聚丙烯酰胺的加入能够提高混凝土的抗磨性能,从而提高混凝土的耐候性;由此可见,通过本申请各个原料的相互配合,共同作用,从而能够降低制备得到的再生混凝土的孔隙率,提高再生混凝土的抗冻融性能。
可选的,所述改性再生粗骨料包括以下制备步骤:将再生粗骨料浸泡到有机硅防水剂中35-55h得到改性再生粗骨料。
通过采用上述技术方案,采用有机硅防水剂改性再生粗骨料,其能够形成一层防水膜,起到良好的抗水渗透性,从而增加再生粗骨料的防水性能。
可选的,所述再生粗骨料浸泡时间为45-50h。
通过采用上述技术方案,再生粗骨料浸泡45-50h,能够更好的对再生粗骨料进行改性。
可选的,所述改性有机硅防水剂的浓度为5-25%wt。
通过采用上述技术方案,有机硅防水剂使用浓度过低会达不到改性的效果,使用浓度过高会在表面形成白色残留物,从而影响对再生粗骨料的改性,本申请选择5-25%wt能够对再生粗骨料起到很好的改性作用。
可选的,所述改性有机硅防水剂的浓度为10-20%wt。
通过采用上述技术方案,进一步选择机硅防水剂的浓度为10-20%wt,可以更好的对再生粗骨料进行改性。
可选的,所述减水剂包括聚酯型聚羧酸减水剂和聚醚型聚羧酸减水剂中的一种或几种。
通过采用上述技术方案,加入聚酯型聚羧酸减水剂和聚醚型聚羧酸减水剂,使得混凝土内部可冻结的游离水大幅减少,混凝土的抗渗性能得以提高,抗冻融性能得到加强,提升耐候性。
可选的,所述引气剂包括烷基磺酸钠和十二烷基硫酸钠。
通过采用上述技术方案,引气剂的加入可以使热扩散及传导系数降低,提高混凝土的体积稳定性,并提高混凝土的抗冻性、抗渗性以及耐酸碱性,从而提升制备得到的混凝土的耐候性。
可选的,所述烷基磺酸钠和十二烷基硫酸钠的重量比为(2-8):1。
通过采用上述技术方案,采用(2-8):1的烷基磺酸钠和十二烷基硫酸钠的重量比,能够很好的提升制备得到的混凝土的性能。
可选的,所述烷基磺酸钠和十二烷基硫酸钠的重量比为(3-5):1。
通过采用上述技术方案,采用烷基磺酸钠和十二烷基硫酸钠的重量比为(3-5):1,能够更好的提升混凝土的性能。
第二方面,本申请提供抗冻融性再生混凝土的制备方法,采用如下的技术方案:
一种抗冻融性再生混凝土的制备方法,包括以下步骤:
(1)按重量份数准备抗冻融性再生混凝土的各个原料;
(2)将改性再生粗骨料和聚丙烯酰胺混合均匀,得到第一混合物;
(3)将水泥、矿渣微粉、粉煤灰、微硅粉、引气剂、减水剂和水搅拌均匀,得到第二混合物;
(4)将第一混合物加入到第二混合物中,搅拌均匀,得到再生混凝土。
通过采用上述技术方案,将改性再生粗骨料与聚丙烯酰胺混合后,再加入到水泥、矿渣微粉、粉煤灰、微硅粉、引气剂、减水剂和水的混合物中,使再生粗骨料在混凝土中分布均匀,从而使混凝土内部受力均匀,减少混凝土由于受力不均匀而产生裂缝的现象,从而提高混凝土的抗冻融性。
综上所述,本申请具有以下有益效果:
1、由于本申请采用水泥、改性再生粗骨料、矿渣微粉、水、粉煤灰、微硅粉、引气剂、减水剂和聚丙烯酰胺相互作用,相互配合,不仅能够降低再生混凝土的孔隙率,减少吸水性,而且还能够减少裂缝和变形,提高再生混凝土的抗冻融性,从而使混凝土更耐用。
2、本申请中再生粗骨料浸泡到有机硅防水剂中进行改性,使再生粗骨料上形成一层防水膜,从而减少再生粗骨料的吸水性,降低制备得到的再生混凝土的吸水率,提高再生混凝土的使用寿命。
3、本申请的制备方法,各个成份混合均匀,均匀分布于制备得到的再生混凝土中,进一步提升了再生混凝土的强度、抗冻性、耐磨性等,从而延长使用寿命。
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。
水泥:生产厂家:浙江三狮集团特种水泥有限公司,生产型号:C40;
矿渣微粉:生产厂家:唐山成业建材有限公司,生产型号:S95;
粉煤灰:生产厂家:灵寿县图恒矿产品有限公司,生产型号:图恒矿品;
微硅粉:生产厂家:朗天资源综合利用有限责任公司,生产型号:92%混凝土专用;
聚丙烯酰胺:生产厂家:常州耀圣美环保科技有限公司,生产型号:爱森;
聚酯型聚羧酸减水剂:生产厂家:山东安泉化工科技有限公司,生产型号:01;
聚醚型聚羧酸减水剂:生产厂家:济南旭顺化工有限公司,生产型号:AL-161;
烷基磺酸钠:生产厂家:上海凯茵化工有限公司,生产型号:Hostapur SAS60;
十二烷基硫酸钠:生产厂家:济南鑫旺化工有限公司,生产型号:K12。
实施例
实施例1
一种抗冻融性再生混凝土,包括以下原料:水泥300kg、改性再生粗骨料300kg、矿渣微粉150kg、水150kg、粉煤灰150kg份、微硅粉150kg、引气剂20kg、减水剂25kg、聚丙烯酰胺20kg。
其中引气剂烷基磺酸钠,减水剂为聚酯型聚羧酸减水剂。
一种抗冻融性再生混凝土的制备方法,包括以下步骤:将水泥、改性再生粗骨料、矿渣微粉、粉煤灰、微硅粉、引气剂、减水剂和水搅拌均匀后,加入混合均匀的改性再生粗骨料和聚丙烯酰胺,搅拌均匀后得到再生混凝土。
改性再生粗骨料的改性步骤为将再生粗骨料用1mol/L的盐酸浸泡24h。
实施例2
与实施例1的区别:水泥350kg、改性再生粗骨料280kg、矿渣微粉180kg、水120kg、粉煤灰170kg份、微硅粉130kg、引气剂25kg、减水剂23kg、聚丙烯酰胺25kg。
实施例3
与实施例1的区别:水泥400kg、改性再生粗骨料250kg、矿渣微粉200kg、水100kg、粉煤灰200kg份、微硅粉100kg、引气剂30kg、减水剂20kg、聚丙烯酰胺30kg。
实施例4
与实施例2的区别:改性再生粗骨料为将再生粗骨料浸泡到浓度为5%的有机硅防水剂中55h得到。
实施例5
与实施例2的区别:改性再生粗骨料为将再生粗骨料浸泡到浓度为10%的有机硅防水剂中50h得到。
实施例6
与实施例2的区别:改性再生粗骨料为将再生粗骨料浸泡到浓度为25%的有机硅防水剂中35h得到。
实施例7
与实施例5的区别:改性再生粗骨料为将再生粗骨料浸泡到浓度为15%的有机硅防水剂中48h得到。
实施例8
与实施例5的区别:改性再生粗骨料为将再生粗骨料浸泡到浓度为20%的有机硅防水剂中45h得到。
实施例9
与实施例7的区别:减水剂为聚醚型聚羧酸减水剂。
实施例10
与实施例7的区别:减水剂为聚酯型聚羧酸减水剂10kg和聚醚型聚羧酸减水剂13kg。
实施例11
与实施例10的区别:引气剂为重量比为2:1的烷基磺酸钠和十二烷基硫酸钠。
实施例12
与实施例10的区别:引气剂为重量比为5:1的烷基磺酸钠和十二烷基硫酸钠。
实施例13
与实施例10的区别:引气剂为重量比为8:1的烷基磺酸钠和十二烷基硫酸钠。
实施例14
与实施例12的区别:引气剂为重量比为4:1的烷基磺酸钠和十二烷基硫酸钠。
实施例15
与实施例12的区别:引气剂为重量比为3:1的烷基磺酸钠和十二烷基硫酸钠。
实施例16
与实施例14的区别:矿渣微粉150kg。
实施例17
与实施例14的区别:矿渣微粉200kg。
对比例
对比例1
与实施例14的区别:用再生粗骨料替换改性再生粗骨料。
对比例2
与实施例14的区别:不添加引气剂。
对比例3
与实施例14的区别:不添加减水剂。
对比例4
与实施例14的区别:改性再生粗骨料添加500kg。
对比例5
与实施例14的区别:改性再生粗骨料添加50kg。
对比例6
与实施例14的区别:将水泥、改性再生粗骨料、矿渣微粉、水、粉煤灰、微硅粉、引气剂、减水剂和聚丙烯酰胺混合并搅拌均匀后得到再生混凝土。
性能检测试验
检测实施例1-17和对比例1-6所制备得到的抗冻融性再生混凝土的抗冻性、早期抗裂性、抗压强度。
检测方法/试验方法混凝土抗冻性采用《公路工程水泥及水泥混凝土测验规程》(JTGE30-2005)T565-2005中给出的快冻法进行测定并记录最大抗冻循环次数,循环次数越大,抗冻融效果越好,再生混凝土的耐候性越好;早期抗裂性采用《GBT50082-2009 普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中的9早期抗裂试验进行测定裂缝(mm/m2)大小,裂缝(mm/m2)越大抗裂性能越差;抗压强度采用《混凝土强度检验评定标准》 GB/T 50107-2010进行测定混凝土标准养护28d的强度。检测结果见表1。
表1再生混凝土性能检测结果
循环次数(次) 裂缝(mm/m<sup>2</sup>) 抗压强度(MPa)
实施例1 251 42.35 58.26
实施例2 255 38.27 60.15
实施例3 252 40.63 59.17
实施例4 258 37.54 62.34
实施例5 259 36.28 63.18
实施例6 257 38.12 61.57
实施例7 263 35.83 65.84
实施例8 260 36.18 63.76
实施例9 261 35.92 64.28
实施例10 265 35.27 68.76
实施例11 266 34.87 69.25
实施例12 268 34.26 70.12
实施例13 267 34.51 69.53
实施例14 270 33.52 72.36
实施例15 267 34.16 69.82
实施例16 265 36.28 68.93
实施例17 266 35.73 69.34
对比例1 186 80.25 40.26
对比例2 175 83.72 38.27
对比例3 180 81.69 41.53
对比例4 169 87.29 36.29
对比例5 172 85.37 37.59
对比例6 237 59.26 42.16
结合实施例1-3并结合表1可以看出,抗冻融性再生混凝土的各个原料成份改变均会对最终制备得到的混凝土的性能产生影响,而在本申请实施例中选择水泥350kg、改性再生粗骨料280kg、矿渣微粉180kg、水120kg、粉煤灰170kg份、微硅粉130kg、引气剂25kg、减水剂23kg、聚丙烯酰胺25kg作为原料,其制备得到的再生混凝土的最大抗冻循环次数、裂缝大小和抗压强度达到最好。
结合实施例2和实施例4-8并结合表1可以看出,改变再生骨料改性剂机硅防水剂的浓度以及改性时间会对最终得到的改性骨料的性质产生影响,从而影响制备得到的抗冻融性再生混凝土的性能,而在本申请实施例中选择实施例7的再生粗骨料的改性方式,将再生粗骨料浸泡到浓度为15%的有机硅防水剂中48h制备得到的改性再生粗骨料,制备得到的再生混凝土的最大抗冻循环次数为263次,裂缝为35.83mm/m2,抗压强度为65.84MPa。
结合实施例7和实施例9-10并结合表1可以看出,改变减水剂的使用的种类,会对最终制备得到的抗冻融性再生混凝土的最大抗冻循环次数、裂缝以及抗压强度均有影响。而在本申请中,选择聚酯型聚羧酸减水剂10kg和聚醚型聚羧酸减水剂13kg作为减水剂,其制备得到的再生混凝土的各项性能最佳。
结合实施例9和实施例11-15并结合表1可以看出,引气剂选择不同重量比的烷基磺酸钠和十二烷基硫酸钠,其对最终制备得到的抗冻融性再生混凝土的各项性能均有影响。而在本申请实施例中可以看出,在其他原料成份不变的情况下,选择本申请实施例14中的技术方案,即选择重量比为4:1的烷基磺酸钠和十二烷基硫酸钠作为引起剂,其最终制备得到的抗冻融性再生混凝土各项性能最佳。
结合实施例14和实施例16-17并结合表1可以看出,在其他原料成份不变的情况下,改变矿渣微粉的用量均会对最终得到的抗冻融性再生混凝土的各项性能产生影响。而在本申请实施例中,在其他条件不变的情况下,选择添加180kg矿渣微粉其最终得到的抗冻融性再生混凝土的各项性能最佳。
结合实施例14和对比例1并结合表1可以看出,在其他原料成份不变的情况下,将改性再生粗骨料用再生粗骨料替代,其会影响最终得到的抗冻融性混凝土的各项性能,可见,本申请中选择对再生粗骨料改性,能有效提高再生混凝土的最大抗冻循环次数、裂缝以及抗压强度,从而提升制备得到再生混凝土的抗冻融性。
结合实施例14和对比例2并结合表1可以看出,在不添加引气剂的情况下,其制备得到的再生混凝土的最大抗冻循环次数、裂缝以及抗压强度均显著下降,因此,本申请中选择添加合适、适量的引气剂能够有效提高制备得到的再生混凝土的各项性能。
结合实施例14和对比例3并结合表1可以看出,在不添加减水剂的情况下,制备得到的再生混凝土的各项性能均下降,减水剂保障混凝土能够具有流变性及可塑性,因此,添加减水剂能够有效提高制备得到的混凝土的强度等各项性能,从而延长混凝土的使用寿命。
结合实施例14和对比例4-5并结合表1可以看出,在其他原料成份不变的情况下,改变水泥和改性再生粗骨料的添加量,即改变各原料之间的配比,均会影响制备得到的再生混凝土的性能。
结合实施例14和对比例6-7并结合表1可以看出,改变再生混凝土的制备方式,会影响各个成份在混凝土中的分布,从而影响制备得到的混凝土的各项性能,而在本申请实施例中,选择本申请中将水泥、改性再生粗骨料、矿渣微粉、粉煤灰、微硅粉、引气剂、减水剂和水搅拌均匀后,加入混合均匀的改性再生粗骨料和聚丙烯酰胺,搅拌均匀后得到再生混凝土,能够进一步提升制备得到的再生混凝土的各项性能,从而提升混凝土的抗冻融性以及使用寿命。
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 (10)

1.一种抗冻融性再生混凝土,其特征在于,包括如下重量份数的组分:水泥300-400份、改性再生粗骨料250-300份、矿渣微粉150-200份、水100-150份、粉煤灰150-200份、微硅粉100-150份、引气剂20-30份、减水剂20-25份、聚丙烯酰胺20-30份;其中改性再生粗骨料由再生粗骨料经过有机硅防水剂改性得到。
2.根据权利要求1所述的一种抗冻融性再生混凝土,其特征在于:所述改性再生粗骨料包括以下制备步骤:将再生粗骨料浸泡到有机硅防水剂中35-55h得到改性再生粗骨料。
3.根据权利要求2所述的一种抗冻融性再生混凝土,其特征在于:所述再生粗骨料浸泡时间为45-50h。
4.根据权利要求2所述的一种抗冻融性再生混凝土,其特征在于:所述改性有机硅防水剂的浓度为5-25%wt。
5.根据权利要求2所述的一种抗冻融性再生混凝土,其特征在于:所述改性有机硅防水剂的浓度为10-20%wt。
6.根据权利要求1所述的一种抗冻融性再生混凝土,其特征在于:所述减水剂包括聚酯型聚羧酸减水剂和聚醚型聚羧酸减水剂中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的一种抗冻融性再生混凝土,其特征在于:所述引气剂包括烷基磺酸钠和十二烷基硫酸钠。
8.根据权利要求7所述的一种抗冻融性再生混凝土,其特征在于:所述烷基磺酸钠和十二烷基硫酸钠的重量比为(2-8):1。
9.根据权利要求8所述的一种抗冻融性再生混凝土,其特征在于:所述烷基磺酸钠和十二烷基硫酸钠的重量比为(3-5):1。
10.根据权利要求1-9所述的一种抗冻融性再生混凝土的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)按重量份数准备抗冻融性再生混凝土的各个原料;
(2)将改性再生粗骨料和聚丙烯酰胺混合均匀,得到第一混合物;
(3)将水泥、改性再生粗骨料、矿渣微粉、粉煤灰、微硅粉、引气剂、减水剂和水搅拌均匀,得到第二混合物;
(4)将第一混合物加入到第二混合物中,搅拌均匀,得到再生混凝土。
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