CN113387668B - 一种再生混凝土 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种再生混凝土，其粗集料由石子和再生骨料组成，再生骨料由混凝土湿球团经养护形成，占粗集料总量的10wt％‑100wt％。该再生混凝土解决了废弃新拌混凝土余料产生建筑垃圾的问题，节约了天然粗集料资源，降低了成本。本发明提供的再生混凝土，一方面能够解决新拌混凝土余料的处理问题，可以达到新拌混凝土“零排放”的效果，减少对环境造成的污染。另一方面，再生骨料可以替代石子制备混凝土，节约了资源和成本。再一方面，再生混凝土相对仅使用石子作为粗集料的混凝土，力学性能更高，抗碳化性更强。

Description

一种再生混凝土
技术领域
本发明涉及再生混凝土领域，特别涉及一种再生混凝土。
背景技术
近年来，随着城市化进程的加快，混凝土原材料消耗巨大，预拌混凝土企业也随城市建设加快需求量逐渐加大。自然资源严重短缺，供给不足，而废旧建筑的拆迁和翻新势必会带来巨大的建筑垃圾。目前，再生骨料的主要来源就是建筑固废的破碎，破碎生成的再生骨料存在细小裂纹，强度不高，加之部分建筑固废服役年限较长，风化严重，替代石子制备混凝土存在诸多问题，主要表现在再生骨料压碎值、吸水率高、含泥量较大，棱角较多。
发明内容
针对以上技术问题，本发明将废弃的新拌混凝土余料制备成粗集料，用于替代部分或者完全取代混凝土中的石子，不仅解决了废弃新拌混凝土余料产生建筑垃圾的问题，节约了天然粗集料资源，降低了成本，还能使混凝土的力学性能和抗碳化性能有所提升。
本发明提供的技术方案具体如下：
一种再生混凝土，其粗集料由石子和再生骨料组成，再生骨料由混凝土湿球团经养护形成，占粗集料总量的10wt％-100wt％。进一步地，其细集料部分或全部为再生骨料，可以替代天然河砂。该再生混凝土解决了废弃新拌混凝土余料产生建筑垃圾的问题，节约了天然集料资源，降低了成本。
作为上述技术方案的优选，混凝土湿球团在自然条件下洒水养护不少于3d。
作为上述技术方案的优选，混凝土湿球团包含如下组分：新拌混凝土余料100重量份、减水剂1-3重量份、成球剂0.4-0.6重量份；按重量百分比计，成球剂包括如下组分：钒泥3％-6％，生石灰10％-20％，硫铝酸钙25％-35％，铝氧熟料40％-60％。成球剂起粘结、速凝的作用，使新拌混凝土余料快速固化成球。
作为上述技术方案的优选，按重量百分比计，成球剂包括如下组分：钒泥5％，生石灰15％，硫铝酸钙30％，铝氧熟料50％。
作为上述技术方案的优选，新拌混凝土余料为C10、C20、C30、C40、C50、C60、C70、C80、C100中的至少一种的余料。优选为C30混凝土。
作为上述技术方案的优选，新拌混凝土余料的流动度为520-580mm，扩展度为580-620mm。新拌混凝土余料为未硬化的混凝土，要求具有一定的和易性。
作为上述技术方案的优选，新拌混凝土余料中，石子的含量为40％，石子粒径为5-31.5mm。
作为上述技术方案的优选，混凝土湿球团通过滚动成型法制备而成，其制备方法具体如下：将新拌混凝土余料置于椭球型的成球装置内，以4-20r/min的转速使成球装置围绕其长轴自旋，即得到大小不一的混凝土湿球团。该成球装置优选为混凝土搅拌车搅拌罐，新拌混凝土余料优选为混凝土搅拌车刚卸料后残留在搅拌罐内壁上的新拌混凝土余料，该制备方法优选为在混凝土搅拌车返程过程中实施。
作为上述技术方案的优选，再生混凝土为C10、C20、C30、C40、C50、C60、C70、C80、C100中的任意一种。
作为上述技术方案的优选，再生骨料占粗集料总量的10wt％-50wt％，优选地，再生骨料占粗集料总量的5wt％-10wt％、10wt％-20wt％、20wt％-30wt％、30wt％-40wt％、40wt％-50wt％。
作为上述技术方案的优选，再生骨料占粗集料总量的10wt％。
本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：
本发明提供的再生混凝土，一方面能够解决新拌混凝土余料的处理问题，可以达到新拌混凝土余料“零排放”的效果，减少对环境造成的污染。另一方面，制备混凝土时，粒径≥5mm的再生骨料可以部分或全部替代石子，粒径＜5mm的再生骨料可以部分或全部替代河砂，节约了天然资源和运输成本。再一方面，再生混凝土相对仅使用石子作为粗集料的混凝土，力学性能更高，抗碳化性更强。
具体实施方式
本发明提供的技术方案如下所述。
混凝土搅拌车卸料后，立即向搅拌罐内均匀喷洒减水剂；使搅拌罐绕其长轴自旋，新拌混凝土余料从搅拌罐内壁脱落并滑至罐底；向新拌混凝土余料投成球剂，使搅拌罐绕其长轴自旋，新拌混凝土余料滚动成型，形成粒径为1～40mm的混凝土湿球团；对从搅拌罐内卸出的混凝土湿球团进行3-5d的保湿养护，即得到再生骨料。利用粒径≥5mm的再生骨料部分或者完全取代石子制备再生混凝土，研究再生骨料不同掺量对不同强度等级再生混凝土的力学性能、抗碳化性能影响。研究发现：利用成球剂制作的再生骨料制备不同强度等级混凝土时，不仅能极大改善再生混凝土拌合物的和易性、可泵性。其次，对再生混凝土的力学性能和抗碳化性能也有所改善，再生骨料的合理掺配对再生混凝土的各项指标也有所影响，低标号混凝土再生骨料掺量不超过50％，高标号混凝土掺量不超过10％时，与天然材料混合后能使新制备的再生混凝土更加趋于密实，力学性能、抗碳化性能等得到进一步的提高。
本发明的成球剂包括如下组分：钒泥3％-6％，生石灰10％-20％，硫铝酸钙25％-35％，铝氧熟料40％-60％。钒泥含量高于此范围时，其他组分含量相应下降，成球效果差，含泥量提高，钒泥提升至50％左右时，新拌混凝土余料根本不能成球。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的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。
以下实施例中使用的成球剂均由如下组分组成(重量百分比)：钒泥5％，生石灰15％，硫铝酸钙30％，铝氧熟料50％。减水剂均采用江苏苏博特新材料股份有限公司生产的
Figure BDA0003146296470000041
聚羧酸高效减水剂。
由本发明得到的再生骨料的性能检测主要依据《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ52-2006进行。
实施例1
本实施例分别将运输C30、C40、C50混凝土的混凝土搅拌车卸料后，搅拌罐内剩余的新拌混凝土余料制备成再生骨料。新拌混凝土余料中石子的含量均为40wt％左右，粒径为5-31.5mm。
表1不同新拌混凝土余料的水胶比及和易性
Figure BDA0003146296470000051
本实施例制备再生骨料的步骤如下：
混凝土搅拌车卸料后，立即向罐内均匀喷洒减水剂，其中减水剂的用量为新拌混凝土余料的3wt％；返程过程中，使搅拌罐以10r/min的转速绕其长轴自旋，使新拌混凝土余料从搅拌罐内壁脱落，并滑落至罐底；按新拌混凝土余料的5wt‰，通过压缩空气向罐底投成球剂，使搅拌罐以10r/min的转速绕其长轴自旋，新拌混凝土余料在搅拌罐自旋过程中滚动成型，停止自旋后卸料，得到大小不一、形状不规则的混凝土湿球团；对混凝土湿球团进行5天的保湿养护，得到再生骨料。新拌混凝土余料重量＝混凝土搅拌车满载重量－工地卸料重量－混凝土搅拌车净重。
按再生骨料取代率0％、10％、50％、100％取代石子，分别进行再生骨料的颗粒级配、吸水率、表观密度等试验，试验结果见表2-表6。
表2 C30再生骨料的颗粒级配
Figure BDA0003146296470000052
Figure BDA0003146296470000061
表3 C40再生骨料的颗粒级配
Figure BDA0003146296470000062
表4 C50再生骨料的颗粒级配
Figure BDA0003146296470000063
表5再生骨料压碎指标
Figure BDA0003146296470000064
表6不同集料的物理指标
Figure BDA0003146296470000065
Figure BDA0003146296470000071
实施例2
由本发明得到的再生骨料的性能检测主要依据《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ52-2006进行。
按照表7配合比称量材料。
表7 C30再生混凝土配合比
Figure BDA0003146296470000072
将水泥、粉煤灰、矿粉、砂、石子、再生骨料加入搅拌机搅拌2min至均匀，然后加入水和减水剂(减水剂掺量依据再生混凝土拌合物状态实时调整，并记录最终用量)，继续搅拌2min，即形成再生混凝土拌合物。对再生混凝土拌合物的扩展度、坍落度等指标进行测试，测得再生混凝土的初始坍落度为220mm，扩展度520mm，容重为2350kg/m3。同时将再生混凝土拌合物进行装模、振捣，静置24h后拆模并标记，放入标准养护室养护至28d。
依据《混凝土物理力学性能试验方法标准》GB/T 50081-2019，对28d龄期试样进行抗压强度、劈裂抗拉强度、弹性模量、28d快速碳化深度等进行检测，具体结果见表8。
表8 C30再生混凝土试验结果
Figure BDA0003146296470000081
由试验结果可知：新拌混凝土(C30)余料制备的再生骨料制备的C30再生混凝土与空白对照组相比，再生骨料取代率不大于50％时，再生混凝土物理力学性能略微提高但不明显，且10％取代率时力学性能最好；当再生骨料取代率达到100％时，各项力学性能指标明显降低，如再生骨料取代率为100％时，再生混凝土的抗压强度与对照组相比降低了17.9％。28d碳化深度随着再生骨料取代率先增大后减小，如再生骨料为100％时，28d碳化深度减小了24.5％，总的来说，再生骨料的掺入对再生混凝土的抗碳化性能起到一定的改善作用。
实施例3
按照表9配合比称量材料。
表9 C40再生混凝土配合比
Figure BDA0003146296470000082
将水泥、粉煤灰、矿粉、砂、石子、再生骨料加入搅拌机搅拌2min至均匀，然后加入水和减水剂(减水剂掺量依据再生混凝土拌合物状态实时调整，并记录最终用量)，继续搅拌2min，即形成再生混凝土拌合物。对再生混凝土拌合物的扩展度、坍落度等指标进行测试，测得再生混凝土的初始坍落度为220mm，扩展度530mm，容重为2365kg/m3。同时将再生混凝土拌合物进行装模、振捣，静置24h后拆模并标记，放入标准养护室养护至28d。
依据《混凝土物理力学性能试验方法标准》GB/T 50081-2019，对28d龄期试样进行抗压强度、劈裂抗拉强度、弹性模量、28d快速碳化深度等进行检测，具体结果见表10。
表10 C40再生混凝土试验结果
Figure BDA0003146296470000091
由试验结果可知：新拌混凝土(C40)余料制备的再生骨料制备的C40再生混凝土与空白对照组相比，再生骨料取代率不大于10％时，再生混凝土物理力学性能略微提高但不明显，且10％取代率时力学性能最好；当再生骨料取代率为50％时，再生混凝土的各项力学性能指标降低幅度不明显，当再生骨料取代率为100％时，再生混凝土的抗压强度与对照组相比降低了9.2％。28d碳化深度随着再生骨料取代率增大而加深，如再生骨料为100％时，28d碳化深度减小了32.6％。
实施例4
按照表11配合比称量材料。
表11 C50再生混凝土配合比
Figure BDA0003146296470000092
Figure BDA0003146296470000101
将水泥、粉煤灰、矿粉、砂、石子、再生骨料加入搅拌机搅拌2min至均匀，然后加入水和减水剂(减水剂掺量依据再生混凝土拌合物状态实时调整，并记录最终用量)，继续搅拌2min，即形成再生混凝土拌合物。对再生混凝土拌合物的扩展度、坍落度等指标进行测试，测得再生混凝土的初始坍落度为215mm，扩展度520mm，容重为2370kg/m3。同时将再生混凝土拌合物进行装模、振捣，静置24h后拆模并标记，放入标准养护室养护至28d。
依据《混凝土物理力学性能试验方法标准》GB/T 50081-2019，对28d龄期试样进行抗压强度、劈裂抗拉强度、弹性模量、28d快速碳化深度等进行检测，具体结果见表12。
表12 C50再生混凝土试验结果
Figure BDA0003146296470000102
由试验结果可知：新拌混凝土(C50)余料制备的再生骨料制备C50再生混凝土，再生骨料掺量10％时，再生混凝土的力学性能和抗碳化性能均优于空白对照组。原因可能是由于再生骨料和天然砂石之间的紧密堆积效应，促使再生混凝土趋于密实，能对再生混凝土的力学性能和抗碳化性能起到一定的改善作用。当再生骨料掺量为100％时，再生混凝土的抗压强度与对照组相比差别不大，但抗碳化性能与空白对照组相比降低了24.1％，下降较为明显。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种再生混凝土，其特征在于：其粗集料由石子和再生骨料组成，所述再生骨料由混凝土湿球团经养护形成，占粗集料总量的10wt％-100wt％；所述混凝土湿球团包含如下组分：新拌混凝土余料100重量份、减水剂1-3重量份、成球剂0.4-0.6重量份；按重量百分比计，所述成球剂包括如下组分：钒泥3％-6％，生石灰10％-20％，硫铝酸钙25％-35％，铝氧熟料40％-60％。
2.根据权利要求1所述的再生混凝土，其特征在于：其细集料部分或全部为再生骨料。
3.根据权利要求1所述的再生混凝土，其特征在于：按重量百分比计，所述成球剂包括如下组分：钒泥5％，生石灰15％，硫铝酸钙30％，铝氧熟料50％。
4.根据权利要求1所述的再生混凝土，其特征在于：所述新拌混凝土余料为C10、C20、C30、C40、C50、C60、C70、C80、C100中的至少一种的余料；所述再生混凝土为C10、C20、C30、C40、C50、C60、C70、C80、C100中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的再生混凝土，其特征在于：所述新拌混凝土余料的流动度为520-580mm，扩展度为580-620mm。
6.根据权利要求1所述的再生混凝土，其特征在于：所述新拌混凝土余料中，石子的含量为35wt％-45wt％，石子粒径为5-31.5mm。
7.根据权利要求1所述的再生混凝土，其特征在于：所述混凝土湿球团通过滚动成型法制备而成，其制备方法具体如下：将新拌混凝土余料置于椭球型的成球装置内，以4-20r/min的转速使所述成球装置围绕其长轴自旋，即得到混凝土湿球团。
8.根据权利要求1所述的再生混凝土，其特征在于：所述再生骨料占粗集料总量的10wt％-50wt％。
9.根据权利要求8所述的再生混凝土，其特征在于：所述再生骨料占粗集料总量的10wt％。
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