CN113213854B - 一种建筑垃圾再生骨料生产的清水混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种建筑垃圾再生骨料生产的清水混凝土及其制备方法，一种建筑垃圾再生骨料生产的清水混凝土包括如下组分：再生细骨料、砂、碎石、水泥、粉煤灰、水、萘系减水剂、十二烷基羟丙基磷酸酯甜菜碱、水性丙烯酸树脂和消泡剂。一种建筑垃圾再生骨料生产的清水混凝土的制备方法为：先对再生细骨料进行改性，再将改性再生细骨料、砂、碎石、水泥和粉煤灰加入搅拌锅中搅拌均匀，再将萘系减水剂、消泡剂、水性丙烯酸树脂和水混合均匀后倒入搅拌锅，最后加入十二烷基羟丙基磷酸酯甜菜碱搅拌均匀得到一种建筑垃圾再生骨料生产的清水混凝土。本申请具有建筑垃圾再生骨料生产的清水混凝土的抗压强度的效果。

Description

一种建筑垃圾再生骨料生产的清水混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及环保混凝土领域，尤其是涉及一种建筑垃圾再生骨料生产的清水混凝土及其制备方法。
背景技术
清水混凝土又称为素混凝土，其特点为混凝土成型后不进行过多的装修，使其展现混凝土原有的朴素质感，常见于高架桥、混凝土工艺品等领域。因清水混凝土对表观的要求较高，不得出现有蜂窝、麻面的情况，因此清水混凝土的含气量不应过高。
目前河砂资源紧缺的环境下，建筑垃圾再生骨料可代替河砂使用，减少资源消耗，在使用建筑垃圾再生骨料生产清水混凝土时，因建筑垃圾再生骨料材质较差，使得再生骨料的压碎值大于河砂，且水泥石与再生骨料表面粘结并不牢固，因此所制得的清水混凝土的抗压强度低于一般石材骨料制得的混凝土。
发明内容
为了提高建筑垃圾再生骨料生产的清水混凝土的抗压强度，本申请提供一种建筑垃圾再生骨料生产的清水混凝土及其制备方法。
第一方面，本发明申请一种建筑垃圾再生骨料生产的清水混凝土，包括以下组分：
再生细骨料300-320份；
河砂480-500份；
碎石1020-1060份；
水泥250-280份；
粉煤灰50-80份；
水130-150份；
萘系减水剂10-15份；
十二烷基羟丙基磷酸酯甜菜碱3-5份；
水性丙烯酸树脂10-20份；
消泡剂0.1-0.2份。
通过采用上述技术方案，十二烷基羟丙基磷酸酯甜菜碱和消泡剂可控制清水混凝土体系内的含气量和气泡孔径，使得清水混凝土之间有害的大气泡减少，进而可提高抗压强度，且另外，可能因为萘系减水剂、十二烷基羟丙基磷酸酯甜菜碱、消泡剂和附着在再生细骨料上的水性丙烯酸树脂之间相互配合，使得清水混凝土的水化进程发生了改变，使得水泥水化结晶形成的水泥石更加致密，且水泥石与再生细骨料的表面粘结的更加紧密，进而可提高清水混凝土的抗压强度。
优选的，所述消泡剂为二甲基硅油或磷酸三丁酯。
通过采用上述技术方案，实验证明二甲基硅油或磷酸三丁酯与十二烷基羟丙基磷酸酯甜菜碱适应性较好，有利于控制清水混凝土体系内的含气量稳定，使得有害气泡减少。
优选的，所述水性丙烯酸树脂粘度为5000-5500MPa.s。
通过采用上述技术方案，粘度适合的水性丙烯酸树脂粘度不仅可以改善再生细骨料的表面性能，还能起到填充细骨料颗粒内部的空隙的效果，可降低再生细骨料的压碎值，进而提升混凝土的强度。
优选的，所述再生细骨料的细度模数为2.6-3.1且为多级配。
通过采用上述技术方案，多级配且细度模数合理的再生细骨料有利于填充混凝土体系中的空隙，提高密实度，进而提高抗压强度。
优选的，所述水泥为PO52.5。
第二方面，本发明还申请一种建筑垃圾再生骨料生产的清水混凝土的制备方法：
将所述萘系减水剂、所述消泡剂、所述水性丙烯酸树脂和水混合均匀，得到外加剂溶液；
将所述再生细骨料与所述水性丙烯酸树脂混合搅拌均匀，风干后得到改性再生细骨料。
将所述再生细骨料、所述砂、所述碎石、所述水泥和所述粉煤灰搅拌均匀，得到混凝土干料；
先将所述外加剂溶液加入所述混凝土干料中搅拌均匀，再加入十二烷基羟丙基磷酸酯甜菜碱，得到一种建筑垃圾再生骨料生产的清水混凝土。
通过采用上述技术方案，改性再生细骨料的表面覆盖有水性丙烯酸树脂膜，有利于改善混凝土体系中细骨料与水泥石连接界面的粘结力，使得清水混凝土的抗压强度提高，且采用先消后引的外加剂复配技术，其中十二烷基羟丙基磷酸酯甜菜碱可在混凝土体系中引入气泡，先加入消泡剂再加入十二烷基羟丙基磷酸酯甜菜碱，使得引入清水混凝土体系中的气泡更加稳定，可细化气泡直径，改善外观的同时还能提升强度。
优选的，所述混凝土干料加入外加剂溶液之前开始搅拌，且外加剂溶液和十二烷基羟丙基磷酸酯甜菜碱加入过程中持续搅拌混凝土干料。
通过采用上述技术方案，使得外加剂溶液与混凝土干料充分接触，混合均匀。
优选的，加完外加剂溶液后间隔1-2min再加入十二烷基羟丙基磷酸酯甜菜碱。
通过采用上述技术方案，通过搅拌将消泡剂成份均匀分布于混凝土体系后再加入十二烷基羟丙基磷酸酯甜菜碱进行引气，有利于更好的引入稳定的气泡。
综上所述，本申请具有至少如下两个有益效果：
1.十二烷基羟丙基磷酸酯甜菜碱和消泡剂可控制清水混凝土体系内的含气量和气泡孔径，使得清水混凝土之间有害的大气泡减少，进而可提高抗压强度，且另外，可能因为萘系减水剂、十二烷基羟丙基磷酸酯甜菜碱、水性丙烯酸树脂和消泡剂之间相互配合，使得清水混凝土的水化进程发生了改变，使得水泥水化结晶形成的水泥石更加致密，进而水泥石与再生骨料之间粘结更加紧密，可提高建筑垃圾再生骨料生产的清水混凝土的抗压强度。
2.采用先消后引的外加剂复配技术使得引入清水混凝土体系中的气泡更加稳定，可细化气泡直径，改善外观的同时还能提升强度。
具体实施方式
以下结合制备例、实施例和对比例对本发明进行进一步的说明。
以下制备例、实施例及对比例中所用原料的来源信息如下：
再生细骨料选购自承德盛源铸造材料有限公司，分别选购细度模数为2.6和3.1的两批再生细骨料，其中细度模数为2.6的再生细骨料2.36mm，1.18mm，0.600mm，0.300mm的标准筛的筛余量均大于10%，其中细度模数为3.1的再生细骨料2.36mm标准筛的筛余量为100%。
河砂选购自河北宝廷工程建设有限公司，河砂的细度模数为2.6。
碎石选购自广西中俊石材有限公司，碎石粒径为5mm-25mm。
水泥选购自广州珠江水泥有限公司，水泥为PO52.5。
粉煤灰选购自河北宝廷工程建设有限公司。
萘系减水剂选购自广东科之杰新材料有限公司，萘系减水剂的型号为Point-N200。
水性丙烯酸树脂选购自开普勒生物科技有限公司，水性丙烯酸树脂的型号为kpl-63666。
二甲基硅油选购自上海凯茵化工有限公司，二甲基硅油的型号为PMX 200100CST。
磷酸三丁酯选购自西安道尔达化工有限公司。
十二烷基羟丙基磷酸酯甜菜碱选购自济南千奇化工有限公司，十二烷基羟丙基磷酸酯甜菜碱中活性物质含量大于等于50%。
聚羧酸减水剂选购自广东科之杰新材料集团有限公司，型号为Point-400，该聚羧酸减水剂的减水率与上述的萘系减水剂相当。
实施例
实施例1-5
一种建筑垃圾再生骨料生产的清水混凝土，包括如下组分：
再生细骨料、砂、碎石、水泥、粉煤灰、水、萘系减水剂、十二烷基羟丙基磷酸酯甜菜碱、水性丙烯酸树脂、磷酸三丁酯。
实施例1-5中各组份的用量（g）见表1。
表1用量表
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
再生细骨料 3000 3200 3000 3200 3200
河砂 5000 4900 4800 4900 4900
碎石 10200 10600 10500 10600 10600
水泥 2600 2800 2650 2800 2800
粉煤灰 500 600 800 600 600
水 1350 1400 1500 1400 1400
萘系减水剂 140 140 140 100 150
十二烷基羟丙基磷酸酯甜菜碱 38 38 38 30 35
水性丙烯酸树脂 200 200 200 100 200
磷酸三丁酯 2 2 2 1 2
在实施例1-5中，一种建筑垃圾再生骨料生产的清水混凝土的制备方法包括如下步骤：
1、将2kg的水性丙烯酸树脂加入30kg的再生细骨料中，于第一搅拌锅内混合均匀，120r/min条件下搅拌15min，搅拌完成后倒出自然风干，得到改性再生细骨料。
2、将称量好的萘系减水剂、磷酸三丁酯和水于烧杯中混合后于60r/min转速下搅拌1min，得到外加剂溶液；
3、将改性再生细骨料、砂、碎石、水泥和粉煤灰加入第二搅拌锅中，于120r/min条件下搅拌2min，得到混凝土干料；
4、保持混凝土干料处于搅拌状态，先将外加剂溶液加入混凝土干料中，搅拌1min后再将十二烷基羟丙基磷酸酯甜菜碱加入混凝土中，再搅拌2min，即可得到一种建筑垃圾再生骨料生产的清水混凝土。
在实施例1-5中，使用的水泥为PO52.5，再生细骨料为细度模数3.1的再生细骨料，步骤1中使用的是粘度为4000MPa.s（25℃）的水性丙烯酸树脂。
实施例6
本实施例与实施例2的区别在于：
使用等量的二甲基硅油替换磷酸三丁酯。
实施例7
本实施例与实施例2的区别在于：
再生细骨料的细度模数为2.6的再生细骨料。
实施例8
本实施例与实施例2的区别在于：
步骤1使用的是粘度为5500MPa.s（25℃）的水性丙烯酸树脂。
对比例
对比例1
本对比例与实施例2的区别在于：
组分中不含有十二烷基羟丙基磷酸酯甜菜碱。
对比例2
本对比例与实施例2的区别在于:
组分中不含有磷酸三丁酯。
对比例3
本对比例与实施例2的区别在于：
省略步骤1，即直接将再生骨料与河砂、碎石水泥和粉煤灰混合，且组分中不含有水性丙烯酸树脂。
对比例4
本对比例与实施例2的区别在于：
步骤4中的十二烷基羟丙基磷酸酯甜菜碱和外加剂溶液同时加入混凝土干料中。
对比例5
本对比例与实施例2的区别在于：
步骤1中的外加剂溶液不包括水性丙烯酸树脂，将再生细骨料与河砂、碎石水泥和粉煤灰混合后再加入水性丙烯酸树脂。
对比例6
本对比例与实施例2的区别在于：
组分中的再生细骨料替换为等量的河砂。
对比例7
本对比例与实施例2的区别在于：
组分中的萘系减水剂等量替换为聚羧酸减水剂。
性能检测试验
实验1
根据GB/T50476-2019《混凝土结构耐久性设计标准规范》，检测各实施例和对比例的抗冻耐久性指数。
实验2
根据GB/T50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》检测各实施例及对比例所制得的建筑垃圾再生骨料生产的清水混凝土试样的7d抗压强度（MPa）、28d抗压强度（MPa）和粘结强度（MPa）。
实验1的实验数据见表2。
表2 抗冻耐久性指数
抗冻耐久性指数（高度饱水）
实施例1 66%
实施例2 70%
实施例3 68%
实施例4 65%
实施例5 69%
实施例6 78%
实施例7 74%
实施例8 73%
对比例1 56%
对比例2 59%
对比例3 53%
对比例4 41%
对比例5 51%
对比例6 66%
实验2的实验数据见表3。
表3 抗压强度数据（Mpa）和粘结强度（MPa）
7d 28d 粘结强度
实施例1 19.6 33.3 10.21
实施例2 20.1 34.1 11.35
实施例3 19.8 32.9 11.08
实施例4 18.1 30.7 9.67
实施例5 19.3 31.3 9.48
实施例6 21.7 35.6 13.65
实施例7 22.6 37.4 13.57
实施例8 23.8 38.8 14.24
对比例1 13.1 26.3 9.13
对比例2 16.6 24.4 8.94
对比例3 12.2 22.1 7.65
对比例4 16.7 28.7 9.45
对比例5 14.5 25.6 8.12
对比例6 21.7 34.6 10.67
结合实施例2和对比例1-3并结合表2和表3可以看出，当萘系减水剂、十二烷基羟丙基磷酸酯甜菜碱、磷酸三丁酯和水性丙烯酸树脂四组分缺失任何一组分时，清水混凝土的强度和抗冻耐久性指数有明显的下降，即清水混凝土的抗压强度和抗冻性能可因萘系减水剂、十二烷基羟丙基磷酸酯甜菜碱、磷酸三丁酯和水性丙烯酸树脂相互配合作用而提升。
另外，同时使用萘系减水剂、十二烷基羟丙基磷酸酯甜菜碱、磷酸三丁酯和水性丙烯酸树脂四组分时，可提升清水混凝土的粘结强度。
结合实施例2和对比例4并结合表3可以看出，采用先消后引的外加剂复配技术可以有效的提升混凝土的抗压强度。
结合实施例2和对比例5并结合表4可以看出，水性丙烯酸树脂先与再生骨料结合成为改性再生骨料，改性再生骨料对清水混凝土的抗压强度和粘结强度提升效果明显。
结合实施例2和对比例6并结合表2和表3可以看出，使用萘系减水剂、十二烷基羟丙基磷酸酯甜菜碱、磷酸三丁酯和水性丙烯酸树脂之后，再生骨料制得的清水混凝土也可达到使用纯河砂制得的清水混凝土的强度和抗冻性能，还能有优于纯河砂制得的清水混凝土的粘结强度。
结合实施例2和对比例7并结合表2和表3可以看出，使用聚羧酸减水剂与组分中的其他物质配合对清水混凝土性能的提升小于使用萘系减水剂。
结合实施例2和实施例6并结合表2和表3可以看出。消泡剂选用二甲基硅油时，混凝土强度的提升最大，且清水混凝土的抗冻耐久性指数也有所提升，另外还能明显提升清水混凝土的粘结强度。
结合实施例2和实施例7并结合表3可以看出，细度模数为2.6的再生骨料对本申请的配合比更为合适，使得清水混凝土的强度和抗冻性能都有所提高。
结合实施例2和实施例8并结合表2和表3可以看出，水性丙烯酸树脂的粘度为5500MPa.s（25℃）时，相较于4000MPa.s（25℃）粘度的水性丙烯酸树脂制得的改性再生细骨料更能提高清水混凝土的抗压强度和粘结强度。
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 (6)

1.一种建筑垃圾再生骨料生产的清水混凝土，其特征在于：包括以下质量份数的组分：
再生细骨料300-320份；
河砂480-500份；
碎石1020-1060份；
水泥250-280份；
粉煤灰50-80份；
水130-150份；
萘系减水剂10-15份；
十二烷基羟丙基磷酸酯甜菜碱3-5份；
水性丙烯酸树脂10-20份；
消泡剂0.1-0.2份；
所述消泡剂为二甲基硅油或磷酸三丁酯；
所述水性丙烯酸树脂粘度为5500mPa.s；
其中，将所述萘系减水剂、所述消泡剂和所述水混合均匀，得到外加剂溶液；
将所述再生细骨料与所述水性丙烯酸树脂混合搅拌均匀，风干后得到改性再生细骨料。
2.根据权利要求1所述的一种建筑垃圾再生骨料生产的清水混凝土，其特征在于：所述再生细骨料的细度模数为2.6-3.1且为多级配。
3.根据权利要求1所述的一种建筑垃圾再生骨料生产的清水混凝土，其特征在于：所述水泥为PO52.5。
4.一种权利要求1-3任一所述的一种建筑垃圾再生骨料生产的清水混凝土的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
将所述萘系减水剂、所述消泡剂和所述水混合均匀，得到外加剂溶液；
将所述再生细骨料与所述水性丙烯酸树脂混合搅拌均匀，风干后得到改性再生细骨料；
将所述改性再生细骨料、所述河砂、所述碎石、所述水泥和所述粉煤灰搅拌均匀，得到混凝土干料；
先将所述外加剂溶液加入所述混凝土干料中搅拌均匀，再加入十二烷基羟丙基磷酸酯甜菜碱搅拌均匀，得到一种建筑垃圾再生骨料生产的清水混凝土。
5.根据权利 要求4中的一种建筑垃圾再生骨料生产的清水混凝土的制备方法，其特征在于：所述混凝土干料加入外加剂溶液之前开始搅拌，且外加剂溶液和十二烷基羟丙基磷酸酯甜菜碱加入过程中持续搅拌混凝土干料。
6.根据权利 要求5中的一种建筑垃圾再生骨料生产的清水混凝土的制备方法，其特征在于：加完外加剂溶液后间隔1-2min再加入十二烷基羟丙基磷酸酯甜菜碱。
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