CN113526889A

CN113526889A - 一种再生骨料及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN113526889A
Application number: CN202110750132.6A
Authority: CN
Inventors: 何真; 刘虎; 樊耀虎; 蔡新华; 刘磊
Original assignee: Shandong Chunhe New Material Research Institute Co ltd
Current assignee: Anyang Tianying New Building Materials Co ltd; Zhuhai Chunhe New Material Research Institute Co ltd
Priority date: 2021-07-02
Filing date: 2021-07-02
Publication date: 2021-10-22
Anticipated expiration: 2041-07-02
Also published as: CN113526889B

Abstract

本发明公开了一种再生骨料及其制备方法和应用，本发明利用新拌混凝土余料制备再生骨料，先向新拌混凝土余料中均匀掺入减水剂；减水剂的用量为新拌混凝土余料的1wt％‑3wt％；再向新拌混凝土余料中投放成球剂，使新拌混凝土余料结团，得到球团；成球剂的用量为新拌混凝土余料的4wt‰‑6wt‰；对球团进行保湿养护，得到再生骨料。本发明将新拌混凝土余料制备成再生骨料，解决了新拌混凝土余料浪费的问题，成本低，效率高，制备的再生骨料具有较高的比表面积和孔隙体积，有较低的表观密度，抗压强度高，压碎值小，级配好，是天然骨料的优良替代品。

Description

一种再生骨料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及再生骨料领域，特别涉及一种再生骨料及其制备方法和应用。

背景技术

目前，再生骨料主要通过建筑固废破碎获得，破碎法制备的再生骨料存在较多缺陷，且大部分建筑固废服役年限较长，风化严重，破碎而成的再生骨料压碎值、吸水率、含泥量均较高，且棱角较多，替代石子制备混凝土存在诸多问题。

近年来，国内外学者将研究方向转向混凝土罐车清洗废渣，将其用作混凝土矿物掺合料进入混凝土生产系统循环使用，研究发现，清洗废渣具有像蜂巢一样的多孔结构，具有较高的比表面积和孔隙体积，有较高的吸水能力且比天然骨料的吸水率大几倍。实际上，混凝土罐车清洗过程中，高压水枪的强力冲刷对水泥浆体产生巨大的晃动和冲击使得原本粘结良好的水泥颗粒群被冲散，废渣直接转变成烂泥状的散渣，并不能替代天然骨料。

发明内容

本发明的目的是提供一种将新拌混凝土余料制备成再生骨料的方法，并提供由该方法制备而成的再生骨料及其应用。

为了实现以上目的，本发明提供如下技术方案：

第一方面，提供一种利用新拌混凝土余料制备再生骨料的方法，其包括如下步骤：

S1、向新拌混凝土余料中均匀掺入减水剂；其中减水剂的用量为新拌混凝土余料的1wt％-3wt％；

S2、向新拌混凝土余料中投放成球剂，使新拌混凝土余料结团，得到球团；其中，成球剂的用量为新拌混凝土余料的4wt‰-6wt‰；

S3、对球团进行保湿养护，得到再生骨料。

该方法能够将新拌混凝土余料制备成高比表面积和高孔隙体积，高抗压强度、低压碎值、级配良好的再生骨料，且成本低，效率高。

作为上述技术方案的优选，使新拌混凝土余料结团的方法为滚动成型法。

作为上述技术方案的优选，使新拌混凝土余料结团的步骤在椭球型的成球装置内进行，以4-20r/min的转速使成球装置围绕其长轴自旋，即得到大小不一的球团。

作为上述技术方案的优选，成球装置长径比≥0.25，其长轴与地平面倾斜角度为1-20°。

作为上述技术方案的优选，成球装置为混凝土搅拌车的搅拌罐，利用新拌混凝土余料制备再生骨料的方法的具体步骤为：混凝土搅拌车卸料后，立即向搅拌罐内均匀喷洒减水剂；搅拌罐启动自旋，使新拌混凝土余料从搅拌罐内壁脱落，在重力的作用下滑落至罐底；向搅拌罐内投入成球剂，使搅拌罐自旋，停止旋转后卸料；对从搅拌罐内卸出的球团进行3-5d的保湿养护，即得到再生骨料。

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3％-6％，生石灰10％-20％，硫铝酸钙25％-35％，铝氧熟料40％-60％。

作为上述技术方案的优选，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，投入成球剂后，搅拌罐的自旋时间为2-5min。

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中的任意一种。

作为上述技术方案的优选，减水剂为聚羧酸高效减水剂。

第二方面，提供一种通过上述利用新拌混凝土余料制备再生骨料的方法制备而成的再生骨料。

第三方面，提供上述再生骨料在建筑、轨道交通、公路、铁路领域中的应用。

本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：

1、本发明提供的利用新拌混凝土余料制备再生骨料的方法能够充分利用新拌混凝土余料，达到混凝土固废“零排放”的效果，减少建筑垃圾对环境造成的污染。

2、本发明制备的再生骨料具有较高的比表面积和孔隙体积，有较低的表观密度，抗压强度高，压碎值小，级配好，是天然骨料的优良替代品。

具体实施方式

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。

本发明的新拌混凝土余料如下所述。

新拌混凝土余料为超出使用量的未凝结混凝土或粘接在搅拌罐内壁不易脱落的未凝结混凝土，和易性良好，流动度优选为520-580mm，扩展度优选为580-620mm，新拌混凝土余料可选自C10、C20、C30、C40、C50、C60、C70、C80、C100中的任意一种。新拌混凝土余料中石子的含量为40wt％左右，粒径为5-31.5mm。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。

本发明的减水剂如下所述。

减水剂优选为聚羧酸高效减水剂，进一步优选为粉末状聚羧酸高效减水剂；其掺量优选为新拌混凝土余料重量的1％-3％，其掺量低于1％时，成球效果不明显。

本发明的成球剂如下所述。

为了使混凝土快速粘结成团，本发明添加的成球剂主要成分为具有速凝作用的铝氧熟料、具有早强作用的硫铝酸钙、钒泥和提高混凝土粘结效果的生石灰，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％；作为上述技术方案的进一步优选，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％。本发明成球剂的掺量为新拌混凝土余料重量的4wt‰-6wt‰。成球剂的掺量为4wt‰时，成球效果不明显，球团尺寸为2-10mm，尺寸为2-5mm的球团占比较大，约占20wt％，尺寸为5-10mm的球团约占80wt％。成球剂的掺量为5wt‰时，成球效果明显，搅拌罐内新拌混凝土余料100％成球，球团尺寸为5-20mm，混凝土球养护一段时间后可全部用作再生粗骨料，搅拌罐内壁干净无粘料。成球剂的掺量为6wt‰时，球团尺寸与前两种相比偏大，球团尺寸为10-31.5mm。建议成球剂掺量为5‰，也可视情况而定。

本发明的钒泥如下所述。

钒渣焙烧熟料经过浓密浸出，硅、磷等可溶性杂质随着钒酸钠的溶解而进入到浸出钒液中。本发明的钒泥为在碱性条件下，采用铝系絮凝剂絮凝钒液中杂质元素及悬浮在钒液中的细小离子团的沉降物。

本发明的铝氧熟料如下所述。

本发明的铝氧熟料是由铝矾土矿(主要成分为NaAlO₂，其中NaAlO₂含量可达60％-80％)经过煅烧而成。

本发明使新拌混凝土余料结团的方法如下所述。

可通过挤压成型或滚动成型的方法使新拌混凝土余料结团，球团大小、形状可不一致，但球团尺寸需满足养护后能作为骨料使用。优选为滚动成型法。优选地，使新拌混凝土余料结团的步骤在椭球型的成球装置内进行，以4-20r/min的转速使成球装置自旋，即得到大小不一的不规则球团。成球装置长径比≥0.25，其长轴与地平面倾斜角度为1-20°，球团可自动滚至成球装置底部。

本发明的养护步骤如下所述。

球团经过3-5d的保湿养护，但不限于5d，可以养护至28d及以上，即成为配制不同强度等级的再生骨料。

下文将基于实施方式更详细地描述本发明。本发明可以各种不同的方式进行修改，并且可具有各种实施方式。

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

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。

以下实施例均按如下步骤制备再生骨料：

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，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入成球剂，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，球团进行5天的保湿养护，得到再生骨料。

实施例1

本实施例将混凝土搅拌车刚卸下C40混凝土剩余的新拌混凝土余料制备成再生骨料，刚卸下的C30混凝土的水胶比为0.46，减水剂掺量为2％，石子的含量为40wt％左右，坍落度为230mm，扩展度为590mm。其次，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1-表3。

表1再生骨料的颗粒级配

表2再生骨料压碎指标

表3再生骨料物理指标

实施例2

本实施例将混凝土搅拌车刚卸下C40混凝土剩余的新拌混凝土余料制备成再生骨料，刚卸下的C40混凝土的水胶比为0.38，减水剂掺量为2％，石子的含量为40wt％左右，坍落度为240mm，扩展度为655mm。其次，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4-表6。

表4再生骨料的颗粒级配

表5再生骨料压碎指标

表6再生骨料物理指标

实施例3

本实施例将混凝土搅拌车刚卸下C50混凝土剩余的新拌混凝土余料制备成再生骨料，刚卸下的C50混凝土的水胶比为0.34，减水剂掺量为2％，石子的含量为40wt％左右，坍落度为220mm，扩展度为620mm。其次，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7-表9。

表7再生骨料的颗粒级配

表8再生骨料压碎指标

表9再生骨料物理指标

综上所述，由试验数据可知，利用C30、C40、C50新拌混凝土余料制备成的再生骨料主要性能为：表观密度＞2350kg/m³、压碎指标＜20％、吸水率＜5.0％。根据《再生混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ52-2006的分类与技术要求，该再生骨料属于Ⅱ类骨料，适用于制备C30-C60强度等级普通混凝土以及抗渗、抗冻和其他要求的特种混凝土。

对比例1

在实施例1其他参数不变的基础上，本实施例改变成球剂的组分，研究成球剂对成球效果的影响：

本对比例所用成球剂按重量百分比计，由以下组分组成：钒泥86％，生石灰4.75％，硫铝酸钙0.2％，铝氧熟料0.02％。

实验发现，采用本对比例的成球剂时，C30混凝土的新拌混凝土余料根本不能成球。

综上所述，本发明利用新拌混凝土余料制备再生骨料的方法能“变废为宝”，实现资源二次利用，达到“零排放”的目的，再生骨料可部分取代或完全取代天然骨料进一步制备再生混凝土，应用前景广阔。

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

1.一种利用新拌混凝土余料制备再生骨料的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S3、对球团进行保湿养护，得到再生骨料。

2.根据权利要求1所述的利用新拌混凝土余料制备再生骨料的方法，其特征在于：使新拌混凝土余料结团的方法为滚动成型法。

3.根据权利要求2所述的利用新拌混凝土余料制备再生骨料的方法，其特征在于：使新拌混凝土余料结团的步骤在椭球型的成球装置内进行，以4-20r/min的转速使所述成球装置围绕其自身长轴自旋。

4.根据权利要求3所述的利用新拌混凝土余料制备再生骨料的方法，其特征在于：所述成球装置长径比≥0.25，其长轴与地平面倾斜角度为1-20°。

5.根据权利要求1-4任一项所述的利用新拌混凝土余料制备再生骨料的方法，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3％-6％，生石灰10％-20％，硫铝酸钙25％-35％，铝氧熟料40％-60％。

6.根据权利要求5所述的利用新拌混凝土余料制备再生骨料的方法，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％。

7.根据权利要求6所述的利用新拌混凝土余料制备再生骨料的方法，其特征在于：所述新拌混凝土余料为C10、C20、C30、C40、C50、C60、C70、C80、C100中的任意一种；所述减水剂为聚羧酸高效减水剂。

8.根据权利要求1所述的利用新拌混凝土余料制备再生骨料的方法，其特征在于：所述新拌混凝土余料为混凝土罐车刚卸料完粘附在搅拌罐内壁上的残留物。

9.一种再生骨料，其特征在于：通过权利要求1-8任一项所述的利用新拌混凝土余料制备再生骨料的方法制备而成。

10.权利要求9所述的再生骨料在建筑、轨道交通、公路、铁路领域中的应用。