CN113264702A - 一种多用裹浆体材料及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多用裹浆体材料及其应用，其以重量份数计，包括以下组分：偏高岭土20～30份，硅酸钠10～15份，氢氧化钠5～10份，粉煤灰10～20份，水30～40份，另外提出了应用中裹浆量的计算公式。本发明能有效改善再生粗骨料的各方面性能，提高再生混凝土的强度；抑制混凝土中的碱骨料反应，增强再生混凝土的耐久性；作为再生混凝土的表面防护材料，优化其抗冲磨性能。

Description

一种多用裹浆体材料及其应用

技术领域

本发明涉及预处理工艺，特别是涉及一种裹浆体材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着我国城市化进程的加快，老旧建筑物的拆除会产生大量的建筑垃圾，各类工程也面临着石料匮乏的难题。然而破碎筛分后的再生粗骨料表面粗糙，裂纹较多，其孔隙率及吸水率均较大。若未经处理就运用到再生混凝土的拌制中，将会极大影响混凝土的强度及耐久性，从而影响工程的质量。

目前，对再生粗骨料的强化方法主要分为物理方法和化学方法。其中物理方法包括预湿润、加热研磨及颗粒整形等；化学方法包括水泥裹浆、聚合物裹浆等。上述方法均会不同程度提高再生混凝土的各项力学性能，然而不同工艺的施工可行性及原料的经济性也存有差异。现有技术中物理强化处理方法效果显著，尤其是颗粒整形法，其机械设备易损件少、动力消耗低、体积小、操作简便、安装和维修方便，但是因为机械设备的局限处理效率受到一定的限制，且对机器的依赖性高。而化学强化处理方法代价过高，性能改善却相对不够显著，如现有技术中水泥裹浆的改性效果有限，聚合物裹浆的成本较高，因此缺乏推广应用价值，还需深化和创新方法研究。

发明内容

发明目的：针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种多用裹浆体材料及其应用，材料的成本低，防护效果；能有效改善再生粗骨料的各方面性能，提高再生混凝土的强度；抑制混凝土中的碱骨料反应，增强再生混凝土的耐久性；作为再生混凝土的表面防护材料，优化其抗冲磨性能。

技术方案：本发明所述的一种多用裹浆体材料，以重量份数计，包括以下组分：偏高岭土20～30份，硅酸钠10～15份，氢氧化钠5～10份，粉煤灰10～20份，水30～40份。

优选地，还包括20～30份细砂。

其中，所述再生粗骨料为建筑垃圾破碎筛选所得，粒径介于5mm～20mm，含泥量不大于2.0wt％；所述偏高岭土为优质高岭土原料在700-900℃精确控温下煅烧处理所得；所述硅酸钠为粉状固态硅酸钠，细度为0.7-0.9；所述氢氧化钠为片状固态氢氧化钠，密度为2.13g/cm³左右；所述粉煤灰为II级粉煤灰；所述细砂为粒径介于0.15～5mm且连续级配的天然河砂；所述水为自来水。

其中，该裹浆体材料作为再生骨料裹浆体用时，以重量计包括如下组分，偏高岭土25～30份，硅酸钠10～15份，氢氧化钠5～10份，粉煤灰10～15份，水30～40份。

当该材料应用于再生粗骨料裹浆体，首先通过以下公式计算裹浆量：

其中，V为裹浆量(m³)；M为再生粗骨料的总质量(kg)；h为裹浆层厚度(mm)；δ为修正系数，一般取0.90-0.98；ρ为再生粗骨料的表观密度(kg/m³)；D为再生粗骨料的平均粒径。

然后将预裹浆材料均匀喷淋于再生粗骨料上；具体包括如下步骤：

步骤a1、将硅酸钠和氢氧化钠加入水混合搅拌，制成碱激发溶液；

步骤b1、将偏高岭土和粉煤灰混合，制成原材料；

步骤c1、将步骤a的碱激发溶液加入步骤b的原材料混合均匀；

步骤d1、将步骤c得到的裹浆液倒入再生粗骨料搅拌均匀；

步骤e1、将步骤d中处理后的再生粗骨料平铺晾干备用。

进一步地，所述步骤a1需将碱激发溶液静置陈化。

进一步地，所述步骤d1预裹浆与再生粗骨料的质量比应在1∶50至1∶150，优选为 1∶100。

进一步地，所述步骤d1搅拌时间应大于0.5h，保证再生粗骨料表面地裹浆层均匀致密。

进一步地，所述步骤e1应在室温下晾干，单骨料间的空隙大于5mm。

当多用裹浆体材料用于混凝土表面防护时，再生混凝土表面防护材料以重量计包括如下组分，偏高岭土20～25份，硅酸钠10～15份，氢氧化钠5～10份，粉煤灰15～20份，细砂20～30份，水30～40份。

调整裹浆体配合比制成的表面防护材料，其制备方法同裹浆体制备步骤a1、b1、c1。利用偏高岭土为原料制备再生混凝土表面防护材料时，为提高表面防护材料的强度，在原配合比的基础上提高粉煤灰的掺量并加入部分细砂。

进一步地，所述表面防护材料采取涂层形式，通过SN型混凝土界面粘接剂粘合在混凝土块体表面；再生混凝土表面防护材料的具体应用步骤为：

步骤a2、使用设备对再生混凝土表面进行处理，除去表面灰尘和浮浆；

步骤b2、将SN型混凝土界面粘接剂涂抹在再生混凝土表面；

步骤c2、将步骤c1得到的浆体均匀涂覆再生混凝土表面；

进一步地，所述步骤a2中的处理设备为吹气及喷砂设备。

进一步地，所述步骤c2中的浆体涂层应综合考虑经济成本及防护效果，设计厚度为 12mm。

发明原理：本发明以偏高岭土为原料，通过碱激发的方式，制成多用途的浆状材料。适用于再生混凝土的制备及再生混凝土护面块体的施工。偏高岭土是在高温煅烧下的脱水产物，介于稳态的无定形硅铝化合物，在碱激发下，硅铝化合物由解聚到再聚合，形成一种硅铝酸盐网络结构。偏高岭土掺入再生粗骨料混凝土中，偏高岭土除了含有一定活性的SiO₂外，还含有较多的可溶出活性Al₂O₃，可与水泥水化析出的Ga(OH)₂发生二次水化反应，从而促进了水泥的水化反应。偏高岭土除了可以加速水泥水化反应，还可以加强填充效应和火山灰效应，其中加速水泥水化是它能大幅度提高轻骨料混凝土强度的重要原因。

所述预裹浆材料运用在再生粗骨料的预先处理中。所述预裹浆材料调整配合比后能同时作为再生混凝土的表面防护材料。所述表面防护材料与再生混凝土之间利用混凝土表面粘接剂结合。

为解决再生粗骨料吸水率大，微缝隙多的缺点，拌制再生混凝土前需对再生粗骨料进行预处理。

本发明公开了一种用于处理再生粗骨料的浆体，所述浆体由原材料及碱激发材料构成。本发明的裹浆体可有效降低再生粗骨料的孔隙率和吸水率，提高再生粗骨料的力学性能；裹浆处理后制作的再生混凝土，其早期及后期强度均有明显提高；裹浆体中的偏高岭土可有效抑制混凝土的碱骨料反应，提高再生混凝土的耐久性；裹浆体同时可应用于再生混凝土的表面处理，提高其抗冲磨性能；裹浆体原料充足，制作简单，经济性好。

有益效果：

(1)本发明提供的裹浆体可有效填补再生粗骨料表面微缝隙，降低再生粗骨料的吸水率和孔隙率；

(2)本发明提供的再生粗骨料裹浆体能增强再生粗骨料的各项性能，提高再生混凝土抗压强度；

(3)本发明提供的再生粗骨料裹浆体能有效抑制混凝土中的碱骨料反应，提高混凝土的耐久性；

(4)本发明提供的再生混凝土表面防护材料能有效抵御流水的冲刷侵蚀，提高混凝土的抗冲磨性能；

(5)本发明提供的骨料裹浆体，原材料价格低廉，清洁环保。降低了预处理工艺及混凝土表面处理的成本。

附图说明

图1是实施例1的再生骨料裹浆体的结构示意图。

图2是表面覆盖防护材料的再生混凝土结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步地详细描述。

本发明的裹浆体材料用于再生粗骨料裹浆体时，制备方法包括以下步骤：

步骤a1、将硅酸钠和氢氧化钠加入水混合搅拌，制成碱激发溶液并陈化；

步骤b1、将偏高岭土、粉煤灰及细砂混合搅拌，制成原材料；

步骤c1、将步骤a1的碱激发溶液加入步骤b1的原料搅拌均匀；

当用于再生混凝土表面防护材料，具体使用步骤为：

步骤a2、使用吹气及喷砂设备对再生混凝土表面进行处理，除去表面灰尘和浮浆；

步骤b2、将SN型混凝土界面粘接剂涂抹在再生混凝土表面；

步骤c2、将步骤c1得到的浆体均匀涂覆再生混凝土表面。

实施例1：

本实施例提供一种以偏高岭土为原料再生粗骨料裹浆体1的制备及应用方法，该裹浆体1均匀包裹于再生粗骨料2表面。如图1所示。

具体施工步骤为：

步骤a1、将硅酸钠和氢氧化钠混合，加入半量水搅拌，静置10min后加入剩余水搅拌，制成碱激发溶液，于室温下陈化8h待用；

步骤b1、将偏高岭土和粉煤灰加入容器混合，制成混合原材料；

步骤c1、将步骤a的碱激发溶液加入步骤b的混合原材料，利用机器均匀搅拌5min制得裹浆液1；

步骤d1、将步骤c得到的裹浆液1倒入待处理的再生粗骨料中搅拌10min，直至裹浆液1于再生粗骨料2表面形成均匀浆壳；

其中，预裹浆与再生粗骨料的质量比为1∶100；

步骤e1、将步骤d处理后的再生粗骨料从容器中取出，置于玻璃板上平铺晾干。

本实施例组分以重量计如下：偏高岭土25份，硅酸钠10份，氢氧化钠10份，粉煤灰10份，水35份。

上述多用裹浆体材料应用于再生粗骨料裹浆体时，所需的裹浆量为：

其中，V为裹浆量(m³)；M为再生粗骨料的总质量(kg)；h为裹浆层厚度(mm)；δ为修正系数，一般取0.90-0.98；ρ为再生粗骨料的表观密度(kg/m³)；D为再生粗骨料的平均粒径。

采用本实施例处理后的再生粗骨料制作再生混凝土，其配合比组分以重量计为：水泥15份，天然河砂30份，处理后再生粗骨料45份，拌和用水10份。利用混凝土搅拌机制成150mm*150mm*150mm的立方体试块。

以本实施例1制得的再生混凝土，其3d、7d、28d的立方体抗压强度经万能试验机测试分别为18.5Mpa、21.3Mpa及34.6Mpa，相较于常规方法，其抗压强度有明显提高。

对比例1：

本对比例采用未包覆裹浆体材料的粗骨料制备混凝土试块，

采用水泥15份，天然河砂30份，常规粗骨料45份，拌和用水10份，利用混凝土搅拌机制成150mm*150mm*150mm的立方体试块。

将实施例1和对比例1得到的试块相对比，实施例1制备得到的再生混凝土抗压强度提高了10％以上。

实施例2：

本实施例提供一种以偏高岭土为原料再生粗骨料裹浆体1的制备及应用方法，该裹浆体1均匀包裹于再生粗骨料2表面。

以重量份数计，本实施例包括如下组分：偏高岭土28份，硅酸钠13份，氢氧化钠8份，粉煤灰13份，水30份。

具体施工步骤为：

步骤a1、将硅酸钠和氢氧化钠混合，加入半量水搅拌，静置10min后加入剩余水搅拌，制成碱激发溶液，于室温下陈化8h待用；

步骤b1、将偏高岭土和粉煤灰加入容器混合，制成混合原材料；

步骤c1、将步骤a的碱激发溶液加入步骤b的混合原材料，利用机器均匀搅拌5min制得裹浆液1；

步骤d1、将步骤c得到的裹浆液1倒入待处理的再生粗骨料中搅拌10min，直至裹浆液1于再生粗骨料2表面形成均匀浆壳；

其中，预裹浆与再生粗骨料的质量比为1∶150；

步骤e1、将步骤d处理后的再生粗骨料从容器中取出，置于玻璃板上平铺晾干。

实施例3：

本实施例提供一种以偏高岭土为原料再生粗骨料裹浆体1的制备及应用方法，该裹浆体1均匀包裹于再生粗骨料2表面。

以重量份数计，本实施例包括如下组分：偏高岭土30份，硅酸钠15份，氢氧化钠5份，粉煤灰15份，水40份。

具体施工步骤为：

步骤a1、将硅酸钠和氢氧化钠混合，加入半量水搅拌，静置10min后加入剩余水搅拌，制成碱激发溶液，于室温下陈化8h待用；

步骤b1、将偏高岭土和粉煤灰加入容器混合，制成混合原材料；

步骤c1、将步骤a的碱激发溶液加入步骤b的混合原材料，利用机器均匀搅拌5min制得裹浆液1；

步骤d1、将步骤c得到的裹浆液1倒入待处理的再生粗骨料中搅拌10min，直至裹浆液1于再生粗骨料2表面形成均匀浆壳；

其中，预裹浆与再生粗骨料的质量比为1∶50；

步骤e1、将步骤d处理后的再生粗骨料从容器中取出，置于玻璃板上平铺晾干。

实施例3和4采用与实施例1相同的方法，将处理后的再生粗骨料制作再生混凝土，并测试立方体试块的性能，测试结果与实施例1相符，抗压强度有明显提高。

实施例4：

本实施例提供了一种以偏高岭土为原料的再生混凝土表面防护材料3，表面防护材料 3均匀覆盖于再生混凝土块体5表面，两者之间设有粘接剂4，如图2所示。

具体施工步骤为：

步骤a2、将硅酸钠和氢氧化钠混合，加入半量水搅拌，静置10min后加入剩余水搅拌，制成碱激发溶液，并于室温下陈化8h；

步骤b2、将偏高岭土和粉煤灰加入容器混合，制成混合原材料；

步骤c2、将步骤a的碱激发溶液加入步骤b的地聚物原材料，同时加入部分细砂，利用机器均匀搅拌5min得到稠密浆体，即再生混凝土表面防护材料3；

步骤d2、使用吹气及喷砂设备对再生混凝土表面进行处理，除去表面灰尘和浮浆，留下较为粗糙的界面方便粘接剂的使用；

步骤e2、将SN型混凝土界面粘接剂4均匀涂抹在再生混凝土5表面；

步骤f2、将步骤c得到的表面防护材料3均匀涂覆于再生混凝土表面，形成厚度为为12mm的涂层，静置2h后将再生混凝土块体运至施工场地备用；

本实施例选用SN型混凝土界面粘接剂4，防护材料各组分以重量计如下：偏高岭土20份，硅酸钠10份，氢氧化钠10份，粉煤灰15份，细砂20份，水35份。

所述多用裹浆体材料应用于混凝土表面防护时，所需的裹浆量为：

其中，V为裹浆量(m³)；S为混凝土的总表面积(m²)；h为裹浆层厚度(mm)。

以本实施例得到的再生混凝土护面块体表面防护材料能有效抵御流水的冲刷侵蚀，提高混凝土的抗冲磨性能，可有效提高再生混凝土块体的使用年限。

相较于未涂覆表面防护材料的混凝土，实施例4的抗冲磨性能提高了20％，使用年限延长了5年。

Claims (10)

1.一种多用裹浆体材料，其特征在于，以重量份数计，包括以下组分：偏高岭土20～30份，硅酸钠10～15份，氢氧化钠5～10份，粉煤灰10～20份，水30～40份。

2.根据权利要求1所述的多用裹浆体材料，其特征在于，以重量份数计，还包括20～30份细砂。

3.根据权利要求1所述的多用裹浆体材料，其特征在于，所述偏高岭土以高岭土原料在700-900℃高温下煅烧处理所得；硅酸钠为粉状固态硅酸钠，细度为0.7-0.9；氢氧化钠为片状固态氢氧化钠；粉煤灰为II级粉煤灰。

4.根据权利要求2所述的多用裹浆体材料，其特征在于，所述细砂为粒径介于0.15～5mm且连续级配的天然河砂。

5.一种权利要求1所述的多用裹浆体材料用于再生粗骨料裹浆体或混凝土表面防护的应用。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述多用裹浆体材料用于再生粗骨料裹浆体，包括以下步骤：

(1)将10～15份硅酸钠和5～10份氢氧化钠加入30～40份水混合搅拌，制成碱激发溶液并陈化处理；将25～30份偏高岭土和10～15份粉煤灰混合，制成原材料；向碱激发溶液加入原材料并混合均匀，得到裹浆液；

(2)向裹浆液中倒入再生粗骨料后搅拌均匀，进行裹浆处理；其中，裹浆液与再生粗骨料的质量比为1∶50-150；

(3)将裹浆处理后的再生粗骨料平铺晾干备用。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述多用裹浆体材料应用于再生粗骨料裹浆体时，所需的裹浆量为：

其中，V为裹浆量(m3)；M为再生粗骨料的总质量(kg)；h为裹浆层厚度(mm)；δ为修正系数，一般取0.90-0.98；ρ为再生粗骨料的表观密度(kg/m³)；D为再生粗骨料的平均粒径。

8.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述多用裹浆体材料用于混凝土表面防护，包括以下步骤：

(1)将10～15份硅酸钠和5～10份氢氧化钠加入30～40份水混合搅拌，制成碱激发溶液并陈化处理；将20～25份偏高岭土、15～20份粉煤灰及20～30份细砂混合搅拌，制成原材料；碱激发溶液加入原材料并搅拌均匀，得到防护浆体；

(2)对再生混凝土进行表面处理，并涂抹SN型混凝土界面粘接剂；

(3)将防护浆体均匀涂覆于的再生混凝土表面，形成防护涂层。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述多用裹浆体材料应用于混凝土表面防护时，所需的裹浆量为：

其中，V为裹浆量(m³)；S为混凝土的总表面积(m²)；h为裹浆层厚度(mm)。

10.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：防护涂层的厚度为10～12mm。

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