CN113387642A - 一种扩孔抗渗式再生混凝土的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种扩孔抗渗式再生混凝土的制备方法，属于再生混凝土技术领域，本发明可以通过对再生骨料进行注水获取到渗透路径，然后混合稀酸溶液后沿渗透路径进行腐蚀，从而对内部孔隙进行合理扩孔，扩孔后塞入抗渗微球，并对抗渗微球进行加热和部分溶解，抗渗微球受热后内部触发气体生成动作，从而自身发生适应性膨胀对扩孔后的孔隙进行高度封闭，有效阻止水分的渗透，同时溶解的部分可以延伸出再生骨料与水泥充分结合，另外水泥也可以通过扩孔后的孔隙进入到再生骨料内部，固化成型后可以显著提高再生骨料与水泥之间的结合强度，同时对再生骨料的抗渗性具有明显改善。

Description

一种扩孔抗渗式再生混凝土的制备方法
技术领域
本发明涉及再生混凝土技术领域，更具体地说，涉及一种扩孔抗渗式再生混凝土的制备方法。
背景技术
近年来，世界建筑业进入高速发展阶段。混凝土作为最大宗的人造材料对自然资源的占用及对环境造成的负面影响也引发了可持续发展问题的讨论。世界每年拆除的废旧混凝土、新建建筑产生的废弃混凝土以及混凝土工厂、预制构建厂排放的废旧混凝土的数量是巨大的。同时，预计今后废弃混凝土排放量将随着世界范围内城市化进程的加快，对原有建筑物的拆除、改造与日俱增。废弃混凝土传统的处理方法主要是将其运往郊外堆放或填埋，不仅要花费大量的运费，给环境造成二次污染，而且要占用大量宝贵的土地资源，并且简单地遗弃也是对自然资源的极大浪费。
再生骨料混凝土的开发和应用，一方面解决了大量废弃混凝土处理困难以及由此造成的生态环境日益恶化等问题；另一方面，用建筑垃圾循环再生骨料替代天然骨料，可以减少建筑业对天然骨料的消耗，从而减少对天然砂石的开采，从根本上解决了天然骨料的日益匮乏和大量砂石开采对生态环境的破坏，保护了人类的生存环境，符合可持续发展的要求。
现有技术中，将废弃建筑物混凝土形成的建筑垃圾通过碎化后形成再生混凝土进行循环利用，不仅处理了大量的建筑垃圾，而且也节省了建筑材料。但在利用废弃混凝土作为再生混凝土的骨料时，其孔隙率较普通混凝土要高，导致防渗性能较差，且再生混凝土的吸水率比较高，这会使得骨料与水泥结合不紧密，使得用废弃混凝土作骨料的再生混凝土容易出现开裂的情况。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种扩孔抗渗式再生混凝土的制备方法，可以通过对再生骨料进行注水获取到渗透路径，然后混合稀酸溶液后沿渗透路径进行腐蚀，从而对内部孔隙进行合理扩孔，扩孔后塞入抗渗微球，并对抗渗微球进行加热和部分溶解，抗渗微球受热后内部触发气体生成动作，从而自身发生适应性膨胀对扩孔后的孔隙进行高度封闭，有效阻止水分的渗透，同时溶解的部分可以延伸出再生骨料与水泥充分结合，另外水泥也可以通过扩孔后的孔隙进入到再生骨料内部，固化成型后可以显著提高再生骨料与水泥之间的结合强度，同时对再生骨料的抗渗性具有明显改善。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种扩孔抗渗式再生混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1、将废弃的混凝土破碎成5-40mm的再生骨料，并除去铁质杂质以及非铁质杂质；
S2、对再生骨料一端进行打磨平整，然后通过该平面向再生骨料内高压注水，当再生骨料出现渗水现象时停止注水；
S3、取稀酸溶液常压注入，迫使其与再生骨料内的渗透水进行混合，然后沿渗透路径进行腐蚀扩孔；
S4、扩孔结束后迅速注水进行淡化冲洗，然后将抗渗微球塞入至扩孔的渗透路径中部附近区域，然后将再生骨料浸泡在80-90℃的热水里，并在渗透路径两侧施加磁场迫使其展开延伸出再生骨料；
S5、充分烘干再生骨料，另取普通硅酸盐水泥、天然细骨料、粉煤灰、聚羧酸减水剂、葡萄糖酸钠和水进行混合即得再生混凝土。
进一步的，所述抗渗微球包括气胀球、一对限制块以及一对磁伸纤维，一对所述限制块对称连接于气胀球的外表面，且磁伸纤维镶嵌连接于限制块内，气胀球可以对再生骨料内扩孔后的孔隙进行封堵，限制块起到对磁伸纤维的包覆作用，避免其干扰到气胀球的填塞，磁伸纤维可以在限制块溶解后恢复自由状态，并在磁场作用下延伸出再生骨料与水泥进行结合。
进一步的，所述限制块采用水溶性材料制成，所述磁伸纤维弯曲设置于限制块内，且磁伸纤维的长度为再生骨料粒径的1.5-2倍，限制块遇水后会溶解恢复磁伸纤维的自由状态，磁伸纤维的长度可以充分满足其延伸出再生骨料并与水泥进行结合，可以减少水泥与再生骨料结合界面的开裂情况。
进一步的，所述气胀球包括外膨胀球膜、内多孔球壳以及制气囊，所述内多孔球壳位于外膨胀球膜的内侧，所述制气囊连接于内多孔球壳内端，且制气囊与其中一个磁伸纤维相对应，制气囊在受到加热后会触发化学分解反应生成气体，随着气体的不断产生，外膨胀球膜会发生相应的膨胀来充分对再生骨料的孔隙进行封堵，显著提高再生骨料的抗渗性。
进一步的，所述外膨胀球膜采用弹性不透气材料制成，所述内多孔球壳采用硬质导热材料制成，所述制气囊采用透气材料制成，且制气囊内侧填充有碳酸氢钠粉末，碳酸氢钠粉末在受热后会加速分解生成二氧化碳，从而对外膨胀球膜内侧空间进行填充迫使其进行膨胀。
进一步的，所述磁伸纤维包括依次连接的连接端、延伸端以及磁吸端，所述延伸端和磁吸端镶嵌于限制块内端，所述连接端贯穿外膨胀球膜延伸至内侧并与内多孔球壳连接，连接端起到提供高强度连接点的作用，延伸端则用于提供长度延伸再生骨料，磁吸端则可以在磁场作用下牵引延伸端向再生骨料外侧进行延伸。
进一步的，所述外膨胀球膜和内多孔球壳之间还连接有多根均匀分布的自变撑柱，所述自变撑柱包括中空膜管、导热块以及导热丝，所述中空膜管连接于外膨胀球膜和内多孔球壳之间，所述导热块位于中空膜管内侧并与外膨胀球膜连接，所述导热丝连接于内多孔球壳和导热块之间，自变撑柱可以跟随外膨胀球膜的膨胀而同步拉伸，保证外膨胀球膜可以较为均匀的膨胀来实现有效的封堵，并且可以将外界的热量传导至内多孔球壳上从而对制气囊进行有效加热。
进一步的，所述中空膜管采用弹性材料制成管状结构，所述中空膜管内侧填充有热熔性材料，受热状态下热熔性材料会熔化，然后自变撑柱软化跟随外膨胀球膜的膨胀而形变拉伸，并在冷却后热熔性材料固化强度上升，使得自变撑柱可以永久性的对膨胀后的外膨胀球膜进行高强度的支撑，保证气胀球对孔隙的封堵效果。
进一步的，所述步骤S2中的稀酸溶液为稀硫酸、稀硝酸、稀盐酸溶液中的一种。
进一步的，所述步骤S5中的原料按重量份数计为：普通硅酸盐水泥75-85份、天然细骨料50-60份、再生骨料90-100份、粉煤灰8-10份、聚羧酸减水剂1-2份、葡萄糖酸钠8-12份和水35-45份。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本方案可以通过对再生骨料进行注水获取到渗透路径，然后混合稀酸溶液后沿渗透路径进行腐蚀，从而对内部孔隙进行合理扩孔，扩孔后塞入抗渗微球，并对抗渗微球进行加热和部分溶解，抗渗微球受热后内部触发气体生成动作，从而自身发生适应性膨胀对扩孔后的孔隙进行高度封闭，有效阻止水分的渗透，同时溶解的部分可以延伸出再生骨料与水泥充分结合，另外水泥也可以通过扩孔后的孔隙进入到再生骨料内部，固化成型后可以显著提高再生骨料与水泥之间的结合强度，同时对再生骨料的抗渗性具有明显改善。
(2)抗渗微球包括气胀球、一对限制块以及一对磁伸纤维，一对限制块对称连接于气胀球的外表面，且磁伸纤维镶嵌连接于限制块内，气胀球可以对再生骨料内扩孔后的孔隙进行封堵，限制块起到对磁伸纤维的包覆作用，避免其干扰到气胀球的填塞，磁伸纤维可以在限制块溶解后恢复自由状态，并在磁场作用下延伸出再生骨料与水泥进行结合。
(3)限制块采用水溶性材料制成，磁伸纤维弯曲设置于限制块内，且磁伸纤维的长度为再生骨料粒径的1.5-2倍，限制块遇水后会溶解恢复磁伸纤维的自由状态，磁伸纤维的长度可以充分满足其延伸出再生骨料并与水泥进行结合，可以减少水泥与再生骨料结合界面的开裂情况。
(4)气胀球包括外膨胀球膜、内多孔球壳以及制气囊，内多孔球壳位于外膨胀球膜的内侧，制气囊连接于内多孔球壳内端，且制气囊与其中一个磁伸纤维相对应，制气囊在受到加热后会触发化学分解反应生成气体，随着气体的不断产生，外膨胀球膜会发生相应的膨胀来充分对再生骨料的孔隙进行封堵，显著提高再生骨料的抗渗性。
(5)外膨胀球膜采用弹性不透气材料制成，内多孔球壳采用硬质导热材料制成，制气囊采用透气材料制成，且制气囊内侧填充有碳酸氢钠粉末，碳酸氢钠粉末在受热后会加速分解生成二氧化碳，从而对外膨胀球膜内侧空间进行填充迫使其进行膨胀。
(6)磁伸纤维包括依次连接的连接端、延伸端以及磁吸端，延伸端和磁吸端镶嵌于限制块内端，连接端贯穿外膨胀球膜延伸至内侧并与内多孔球壳连接，连接端起到提供高强度连接点的作用，延伸端则用于提供长度延伸再生骨料，磁吸端则可以在磁场作用下牵引延伸端向再生骨料外侧进行延伸。
(7)外膨胀球膜和内多孔球壳之间还连接有多根均匀分布的自变撑柱，自变撑柱包括中空膜管、导热块以及导热丝，中空膜管连接于外膨胀球膜和内多孔球壳之间，导热块位于中空膜管内侧并与外膨胀球膜连接，导热丝连接于内多孔球壳和导热块之间，自变撑柱可以跟随外膨胀球膜的膨胀而同步拉伸，保证外膨胀球膜可以较为均匀的膨胀来实现有效的封堵，并且可以将外界的热量传导至内多孔球壳上从而对制气囊进行有效加热。
(8)中空膜管采用弹性材料制成管状结构，中空膜管内侧填充有热熔性材料，受热状态下热熔性材料会熔化，然后自变撑柱软化跟随外膨胀球膜的膨胀而形变拉伸，并在冷却后热熔性材料固化强度上升，使得自变撑柱可以永久性的对膨胀后的外膨胀球膜进行高强度的支撑，保证气胀球对孔隙的封堵效果。
附图说明
图1为本发明再生骨料加工的流程示意图；
图2为本发明抗渗微球的结构示意图；
图3为本发明抗渗微球的剖视图；
图4为本发明磁伸纤维的结构示意图；
图5为本发明自变撑柱的结构示意图；
图6为本发明抗渗微球变化前后的结构示意图。
图中标号说明：
1气胀球、11外膨胀球膜、12内多孔球壳、13制气囊、2限制块、3磁伸纤维、31连接端、32延伸端、33磁吸端、4自变撑柱、41中空膜管、42导热块、43导热丝。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
请参阅图1，一种扩孔抗渗式再生混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1、将废弃的混凝土破碎成5-40mm的再生骨料，并除去铁质杂质以及非铁质杂质；
S2、对再生骨料一端进行打磨平整，然后通过该平面向再生骨料内高压注水，当再生骨料出现渗水现象时停止注水；
S3、取稀酸溶液常压注入，迫使其与再生骨料内的渗透水进行混合，然后沿渗透路径进行腐蚀扩孔；
S4、扩孔结束后迅速注水进行淡化冲洗，然后将抗渗微球塞入至扩孔的渗透路径中部附近区域，然后将再生骨料浸泡在80-90℃的热水里，并在渗透路径两侧施加磁场迫使其展开延伸出再生骨料；
S5、充分烘干再生骨料，另取普通硅酸盐水泥、天然细骨料、粉煤灰、聚羧酸减水剂、葡萄糖酸钠和水进行混合即得再生混凝土。
步骤S2中的稀酸溶液为稀硫酸、稀硝酸、稀盐酸溶液中的一种。
步骤S5中的原料按重量份数计为：普通硅酸盐水泥75-85份、天然细骨料50-60份、再生骨料90-100份、粉煤灰8-10份、聚羧酸减水剂1-2份、葡萄糖酸钠8-12份和水35-45份。
请参阅图2-3，抗渗微球包括气胀球1、一对限制块2以及一对磁伸纤维3，一对限制块2对称连接于气胀球1的外表面，且磁伸纤维3镶嵌连接于限制块2内，气胀球1可以对再生骨料内扩孔后的孔隙进行封堵，限制块2起到对磁伸纤维3的包覆作用，避免其干扰到气胀球1的填塞，磁伸纤维3可以在限制块2溶解后恢复自由状态，并在磁场作用下延伸出再生骨料与水泥进行结合。
限制块2采用水溶性材料制成，磁伸纤维3弯曲设置于限制块2内，且磁伸纤维3的长度为再生骨料粒径的1.5-2倍，限制块2遇水后会溶解恢复磁伸纤维3的自由状态，磁伸纤维3的长度可以充分满足其延伸出再生骨料并与水泥进行结合，可以减少水泥与再生骨料结合界面的开裂情况。
气胀球1包括外膨胀球膜11、内多孔球壳12以及制气囊13，内多孔球壳12位于外膨胀球膜11的内侧，制气囊13连接于内多孔球壳12内端，且制气囊13与其中一个磁伸纤维3相对应，制气囊13在受到加热后会触发化学分解反应生成气体，随着气体的不断产生，外膨胀球膜11会发生相应的膨胀来充分对再生骨料的孔隙进行封堵，显著提高再生骨料的抗渗性。
外膨胀球膜11采用弹性不透气材料制成，内多孔球壳12采用硬质导热材料制成，制气囊13采用透气材料制成，且制气囊13内侧填充有碳酸氢钠粉末，碳酸氢钠粉末在受热后会加速分解生成二氧化碳，从而对外膨胀球膜11内侧空间进行填充迫使其进行膨胀。
请参阅图4，磁伸纤维3包括依次连接的连接端31、延伸端32以及磁吸端33，延伸端32和磁吸端33镶嵌于限制块2内端，连接端31贯穿外膨胀球膜11延伸至内侧并与内多孔球壳12连接，连接端31起到提供高强度连接点的作用，延伸端32则用于提供长度延伸再生骨料，磁吸端33则可以在磁场作用下牵引延伸端32向再生骨料外侧进行延伸。
请参阅图5，外膨胀球膜11和内多孔球壳12之间还连接有多根均匀分布的自变撑柱4，自变撑柱4包括中空膜管41、导热块42以及导热丝43，中空膜管41连接于外膨胀球膜11和内多孔球壳12之间，导热块42位于中空膜管41内侧并与外膨胀球膜11连接，导热丝43连接于内多孔球壳12和导热块42之间，自变撑柱4可以跟随外膨胀球膜11的膨胀而同步拉伸，保证外膨胀球膜11可以较为均匀的膨胀来实现有效的封堵，并且可以将外界的热量传导至内多孔球壳12上从而对制气囊13进行有效加热。
中空膜管41采用弹性材料制成管状结构，中空膜管41内侧填充有热熔性材料，受热状态下热熔性材料会熔化，然后自变撑柱4软化跟随外膨胀球膜11的膨胀而形变拉伸，并在冷却后热熔性材料固化强度上升，使得自变撑柱4可以永久性的对膨胀后的外膨胀球膜11进行高强度的支撑，保证气胀球1对孔隙的封堵效果。
请参阅图1和图6，本发明可以通过对再生骨料进行注水获取到渗透路径，然后混合稀酸溶液后沿渗透路径进行腐蚀，从而对内部孔隙进行合理扩孔，扩孔后塞入抗渗微球，并对抗渗微球进行加热和部分溶解，抗渗微球受热后内部触发气体生成动作，从而自身发生适应性膨胀对扩孔后的孔隙进行高度封闭，有效阻止水分的渗透，同时溶解的部分可以延伸出再生骨料与水泥充分结合，另外水泥也可以通过扩孔后的孔隙进入到再生骨料内部，固化成型后可以显著提高再生骨料与水泥之间的结合强度，同时对再生骨料的抗渗性具有明显改善。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种扩孔抗渗式再生混凝土的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将废弃的混凝土破碎成5-40mm的再生骨料，并除去铁质杂质以及非铁质杂质；
S2、对再生骨料一端进行打磨平整，然后通过该平面向再生骨料内高压注水，当再生骨料出现渗水现象时停止注水；
S3、取稀酸溶液常压注入，迫使其与再生骨料内的渗透水进行混合，然后沿渗透路径进行腐蚀扩孔；
S4、扩孔结束后迅速注水进行淡化冲洗，然后将抗渗微球塞入至扩孔的渗透路径中部附近区域，然后将再生骨料浸泡在80-90℃的热水里，并在渗透路径两侧施加磁场迫使其展开延伸出再生骨料；
S5、充分烘干再生骨料，另取普通硅酸盐水泥、天然细骨料、粉煤灰、聚羧酸减水剂、葡萄糖酸钠和水进行混合即得再生混凝土。
2.根据权利要求1所述的一种扩孔抗渗式再生混凝土的制备方法，其特征在于：所述抗渗微球包括气胀球(1)、一对限制块(2)以及一对磁伸纤维(3)，一对所述限制块(2)对称连接于气胀球(1)的外表面，且磁伸纤维(3)镶嵌连接于限制块(2)内。
3.根据权利要求2所述的一种扩孔抗渗式再生混凝土的制备方法，其特征在于：所述限制块(2)采用水溶性材料制成，所述磁伸纤维(3)弯曲设置于限制块(2)内，且磁伸纤维(3)的长度为再生骨料粒径的1.5-2倍。
4.根据权利要求2所述的一种扩孔抗渗式再生混凝土的制备方法，其特征在于：所述气胀球(1)包括外膨胀球膜(11)、内多孔球壳(12)以及制气囊(13)，所述内多孔球壳(12)位于外膨胀球膜(11)的内侧，所述制气囊(13)连接于内多孔球壳(12)内端，且制气囊(13)与其中一个磁伸纤维(3)相对应。
5.根据权利要求4所述的一种扩孔抗渗式再生混凝土的制备方法，其特征在于：所述外膨胀球膜(11)采用弹性不透气材料制成，所述内多孔球壳(12)采用硬质导热材料制成，所述制气囊(13)采用透气材料制成，且制气囊(13)内侧填充有碳酸氢钠粉末。
6.根据权利要求4所述的一种扩孔抗渗式再生混凝土的制备方法，其特征在于：所述磁伸纤维(3)包括依次连接的连接端(31)、延伸端(32)以及磁吸端(33)，所述延伸端(32)和磁吸端(33)镶嵌于限制块(2)内端，所述连接端(31)贯穿外膨胀球膜(11)延伸至内侧并与内多孔球壳(12)连接。
7.根据权利要求4所述的一种扩孔抗渗式再生混凝土的制备方法，其特征在于：所述外膨胀球膜(11)和内多孔球壳(12)之间还连接有多根均匀分布的自变撑柱(4)，所述自变撑柱(4)包括中空膜管(41)、导热块(42)以及导热丝(43)，所述中空膜管(41)连接于外膨胀球膜(11)和内多孔球壳(12)之间，所述导热块(42)位于中空膜管(41)内侧并与外膨胀球膜(11)连接，所述导热丝(43)连接于内多孔球壳(12)和导热块(42)之间。
8.根据权利要求7所述的一种扩孔抗渗式再生混凝土的制备方法，其特征在于：所述中空膜管(41)采用弹性材料制成管状结构，所述中空膜管(41)内侧填充有热熔性材料。
9.根据权利要求1所述的一种扩孔抗渗式再生混凝土的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中的稀酸溶液为稀硫酸、稀硝酸、稀盐酸溶液中的一种。
10.根据权利要求1所述的一种扩孔抗渗式再生混凝土的制备方法，其特征在于：所述步骤S5中的原料按重量份数计为：普通硅酸盐水泥75-85份、天然细骨料50-60份、再生骨料90-100份、粉煤灰8-10份、聚羧酸减水剂1-2份、葡萄糖酸钠8-12份和水35-45份。
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