CN113582614A - 再生混凝土及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及混凝土制造的技术领域，具体公开了一种再生混凝土及其制备工艺。再生混凝土包括以下重量份的原料制成：混合粗集料700‑850份，水泥180‑270份，细集料360‑440份，水75‑105份，减水剂5‑8份，3‑6.5份赤藓糖醇，水溶性纤维素30‑48份，所述混合再生粗集料包括天然粗集料和再生粗集料，所述天然粗集料和再生粗集料的重量比为1：（2‑3）；其制备方法为：包括以下制备步骤：再生粗集料的预处理、混合粗集料的制备和再生混凝土的制备。再生混凝土具有收缩率相对较小，不易出现变形开裂的优点。
Description
技术领域
本申请涉及混凝土制造的技术领域，更具体地说，它涉及一种再生混凝土及其制备工艺。
背景技术
混凝土材料是工程施工中消耗量最大的建筑材料，目前城市建设中的建筑物改建、扩建或者拆除会产生大量的废弃混凝土块，而废弃混凝土块的处理大多采用堆埋处理，不仅造成了资源的浪费还影响生态环境，因此，人们逐渐开始研究废弃混凝土块的再利用方法，将废弃的混凝土块经过破碎、清洗、分级后，按一定比例与级配混合，部分或全部代替砂石等天然集料，再加入水泥、水等配成再生混凝土，重新投入建筑施工中使用。
但废弃的混凝土块在破碎成为粗集料的过程中，混凝土块的内部容易出现大量的微细裂缝，使得混凝土拌和后失水率快，从而导致混凝土收缩形变量大，容易产生裂缝影响混凝土的强度。
发明内容
为了减少混凝土收缩变形量较大的情况，本申请提供一种再生混凝土及其制备工艺。
第一方面，本申请提供一种再生混凝土，采用如下的技术方案：
一种再生混凝土，包括以下重量份的原料制成：混合粗集料700-850份，水泥180-270份，细集料360-440份，水75-105份，减水剂5-8份，3-6.5份赤藓糖醇，水溶性纤维素30-48份，所述混合再生粗集料包括天然粗集料和再生粗集料，所述天然粗集料和再生粗集料的重量比为1：(2-3)。
优选的，所述水溶性纤维素为聚乙烯醇纤维素、海藻纤维素或羧甲基纤维素。
通过采用上述技术方案，再生混凝土拌和过程中水溶性纤维素可包覆于再生粗集料的表面或渗入再生粗集料的微小裂缝中，从而阻止水分子渗入于再生粗集料的缝隙内，减少混凝土拌和过程中失水率较快的情况，而水溶性纤维素可和水分子产生氢键，将水分子吸引于粗集料或细集料的表面，以使得混凝土拌和物中的凝胶材料可在集料的表面发生水化反应，以此提高形成混凝土的密实程度，并使混凝土内形成交联的三维网状结构减少混凝土的收缩。此外，加入赤藓糖醇后，赤藓糖醇可延缓水泥颗粒的水化反应，使水泥颗粒缓慢的在集料的表面发生水化反应，形成更为均匀和密实的结晶，提高再生混凝土的密实程度。混合粗集料中加入一定配比的天然粗集料，可减缓混凝土拌和过程中失水率较高的情况。
优选的，包括以下重量份的原料制成：混合粗集料700-780份，水泥180-220份，细集料360-400份，水75-90份，减水剂5-7份，3-5.8份赤藓糖醇，水溶性纤维素30-37份。
通过采用上述技术方案，各原料在该配比的条件下可起到较好的协同作用，提高制得的再生混凝土的综合性能。
优选的，所述原料还包括羟基磷灰石粉末45-70份。
通过采用上述技术方案，羟基磷灰石粉末可附着于再生粗集料的表面或缝隙内，使得水溶性纤维更容易包覆再生粗集料，而混凝土拌和过程中，羟基磷灰石粉末会与再生粗集料渗出带有腐蚀性的氯离子生成结晶吸附于再生粗集料的表面或缝隙内，减缓再生粗集料吸收混凝土拌和物中的水，而水泥颗粒水化反应后又可以羟基磷灰石粉末生成的结晶为基点，水泥颗粒可在集料表面的基点水化固定，但会加速水泥的水化反应，导致形成的混凝土密实度相对不高；而赤藓糖醇可起到延缓水化反应的作用，使水泥颗粒缓慢均匀的在集料表面的基点水化固定，形成相对更密实的再生混凝土。此外，羟基磷灰石还可吸收水泥颗粒水化过程中产生的部分热量，并脱去羟基形成水，弥补被再生粗集料吸附的水分子，从而减少再生混凝土的收缩情况。
优选的，所述赤藓糖醇与羟基磷灰石粉末的重量比为5:(48-55)。
通过采用上述技术方案，当赤藓糖醇与羟基磷灰石粉末的重量比为5:(48-55)两者可起到较好的复配作用，以使得再生混凝土的综合性能相对较高。
优选的，所述天然粗集料的粒径为5-20mm，所述再生粗集料的粒径为20-40mm。
通过采用上述技术方案，天然粗集料为小粒径可填充于大粒径的再生粗骨料的空隙间，从而减少混凝土收缩变形的情况。
第二方面，本申请提供一种再生混凝土制备工艺，采用如下的技术方案：
一种再生混凝土制备工艺，包括以下制备步骤：
再生粗集料的预处理：将废弃混凝土废料进行破碎，并进行酸浸20-25h后用水洗至中性，干燥制得再生粗集料；
混合粗集料的制备：将再生粗集料和天然粗集料混合均匀后制得混合粗集料；
再生混凝土的制备：将各原料搅拌混匀制得再生混凝土。
通过采用上述技术方案，制备再生混凝土的步骤相对简单，便于大量生产，且生产成本相对较低。
优选的，若所述原料含有45-70份羟基磷灰石粉末；所述再生粗集料的预处理的制备步骤：将废弃混凝土废料进行破碎，并进行酸浸23-25h后用水洗至中性，并于95-105℃的温度下干燥制得预处理集料，羟基磷灰石粉末加入水中搅拌制得混合溶液，再加入预处理集料静置18-20h，沥干后制得再生粗集料。
通过采用上述技术方案，酸处理后的废弃混凝土颗粒，可改善再生粗骨料表面的活性，改善混凝土拌和物的和易性；并有95-105℃下干燥后可提高使得预处理集料的吸附能力明显提升，当浸渍于混合溶液后，羟基磷灰石粉末容易附着于预处理集料的表面或缝隙内，从而促进后续拌和过程中羟基磷灰石粉末的促进作用。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、再生混凝土拌和过程中水溶性纤维素可包覆于再生粗集料的表面或渗入再生粗集料的微小裂缝中，从而阻止水分子渗入于再生粗集料的缝隙内，减少混凝土拌和过程中失水率较快的情况，而水溶性纤维素可和水分子产生氢键，将水分子吸引于粗集料或细集料的表面，以使得混凝土拌和物中的凝胶材料可在集料的表面发生水化反应，以此提高形成混凝土的密实程度，并使混凝土内形成交联的三维网状结构减少混凝土的收缩。此外，加入赤藓糖醇后，赤藓糖醇可延缓水泥颗粒的水化反应，使水泥颗粒缓慢的在集料的表面发生水化反应，形成更为均匀和密实的结晶，提高再生混凝土的密实程度。
2、羟基磷灰石粉末可附着于再生粗集料的表面或缝隙内，使得水溶性纤维更容易包覆再生粗集料，而混凝土拌和过程中，羟基磷灰石粉末会与再生粗集料渗出带有腐蚀性的氯离子生成结晶吸附于再生粗集料的表面或缝隙内，减缓再生粗集料吸收混凝土拌和物中的水，而水泥颗粒水化反应后又可以羟基磷灰石粉末生成的结晶为基点，水泥颗粒可在集料表面的基点水化固定，但会加速水泥的水化反应，导致形成的混凝土密实度相对不高；而赤藓糖醇可起到延缓水化反应的作用，使水泥颗粒缓慢均匀的在集料表面的基点水化固定，形成相对更密实的再生混凝土。此外，羟基磷灰石还可吸收水泥颗粒水化过程中产生的部分热量，并脱去羟基形成水，弥补被再生粗集料吸附的水分子，从而减少再生混凝土的收缩情况。
3、酸处理后的废弃混凝土颗粒，可改善再生粗骨料表面的活性，改善混凝土拌和物的和易性；并有95-105℃下干燥后可提高使得预处理集料的吸附能力明显提升，当浸渍于混合溶液后，羟基磷灰石粉末容易附着于预处理集料的表面或缝隙内，从而促进后续拌和过程中羟基磷灰石粉末的促进作用。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
本发明所涉及的原料除再生粗集料外均为市售，水泥选自P·O52.5级水泥，细集料为天然河沙，其细度模数3.0-2.3，平均粒径0.5-0.35mm，羟基磷灰石粉末为微米级，减水剂选用聚羧酸减水剂。
实施例
表1实施例1-6中各组分和配比
实施例1-6
再生粗集料的预处理：将废弃的混凝土废料放入破碎机中破碎，并过筛网筛选20-40mm连续级配的废弃混凝土颗粒，并将废弃混凝土颗粒放入浓度为3％的乙酸溶液中浸泡25h后捞出用水冲洗至中性，室温沥干干燥制得再生粗集料；
混合粗集料的制备：将粒径为20-40mm的再生粗集料和5-20mm的天然粗集料放置于搅拌机中搅拌15min后制得混合粗集料；
再生混凝土的准备：按表1各原料的配比称量，并混合搅拌制得再生混凝土。
表2实施例7-14中各组分和配比
实施例7-9和实施例12-13
再生粗集料的预处理：将废弃的混凝土废料放入破碎机中破碎，并过筛网筛选20-40mm连续级配的废弃混凝土颗粒，并将废弃混凝土颗粒放入浓度为3％的乙酸溶液中浸泡25h后捞出用水冲洗至中性制得酸处理混凝土颗粒，将酸处理混凝土颗粒放置于105℃的烘箱中干燥40min后自然冷却至室温制得预处理集料；将羟基磷灰石粉末加入水中搅拌混匀后制得混合溶液后，再将预处理集料放置于混合溶液中静置20h，捞出沥干干燥后制得再生粗集料；
混合粗集料的制备：将粒径为20-40mm的再生粗集料和5-20mm的天然粗集料放置于搅拌机中搅拌15min后制得混合粗集料；
再生混凝土的准备：按表2各原料的配比称量，并混合搅拌制得再生混凝土。
实施例10
本实施例与实施例8的不同在于：本实施例的水溶性纤维素采用聚乙烯醇，聚乙烯醇的平均分子量为16000～20000。
实施例11
本实施例与实施例8的不同在于：本实施例的水溶性纤维素采用海藻纤维素。
对比实施例
对比实施例1
本对比实施例与实施例13的不同在于：所使用的混合粗集料中天然粗集料的粒径为20-40mm，再生粗集料的粒径为5-20mm。
对比实施例2
本对比实施例与实施例13的不同在于：再生粗集料的预处理：将废弃的混凝土废料放入破碎机中破碎，并过筛网筛选20-40mm连续级配的废弃混凝土颗粒，并将废弃混凝土颗粒放入浓度为3％的乙酸溶液中浸泡25h后捞出用水冲洗至中性制得酸处理混凝土颗粒沥干干燥后制得预处理集料；将羟基磷灰石粉末加入水中搅拌混匀后制得混合溶液后，再将预处理集料放置于混合溶液中静置20h，捞出沥干干燥后制得再生粗集料；
对比例
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于，用于制备再生混凝土的原料中不含有赤藓糖醇。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于，用于制备再生混凝土的原料中不含有羧甲基纤维素。
对比例3
本对比例与实施例1的区别在于，所使用的混合粗集料中仅含有再生粗集料。
对比例4与实施例1的区别在于，用于制备再生混凝土的原料中不含有羧甲基纤维素和赤藓糖醇。
检测方法
以上实施例1-14、对比实施例1-2以及对比例1-3制备的再生混凝土的性能测试方法如下：抗压强度：按照GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》制作标准试块，并测量标准试块养护28天后的抗压强度。
坍落度：按照GB/T 50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》测试混凝土拌合物30min的坍落度。
收缩率：按照GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法标准》中的非接触法测定再生混凝土。
表3为以上各实施例、对比实施例和对比例制得的再生混凝土的性能测试结果。
结合实施例1和对比例1-4并结合表3可以看出，对比例4中未加入羧甲基纤维素和赤藓糖醇，对比例4的综合性能为各对比例中最差，对比例1加入羧甲基纤维素后，对比例1相比对比例4，再生混凝土的抗压强度明显提升，收缩率明显下降；对比例2中加入赤藓糖醇后，对比例2相比对比例4的收缩率基本相同，但对比例2的坍落度有一定提升。当实施例1中同时加入赤藓糖醇和羧甲基纤维素后，实施例1的各项性能得到了明显的提升，尤其是收缩率下降至295×10-6。对比例3将混合粗集料全部换成再生粗集料后，可以发现制得的再生混凝土收缩率相比实施例1明显提升且坍落度下降明显。
结合实施例1-6并结合表3可以看出，实施例6为实施例1-6中性能最为优异的一组，实施例6中天然粗集料与再生粗集料的重量比为1：2.3和其余各组分的配比为最优配比。
结合实施例6和实施例7并结合表3可以看出，实施例7中加入了羟基磷灰石粉末后，制得的再生混凝土的抗压强度相比实施例6明显提升、混凝土收缩率明显下降以及坍落度也明显提高。
结合实施例7-9并结合表3可以看出，实施例8的综合性能为实施例7-9中最优，并且发现当加入混凝土中羟基磷灰石粉末的量增加时，混凝土的抗压强度会得到提升，而坍落度和收缩率会同时下降，但实施例9中的羟基磷灰石粉末超过实施例8后，混凝土的抗压强度发生了下降的趋势，而收缩率此时下降幅度明显降低，坍落度下降幅度大于收缩率。可能由于羟基磷灰石粉末加入过量后使得混凝土拌和物中水化反应明显提升，从而导致坍落度降低较为明显，过快的水化反应使得成型的混凝土中微小的裂缝较多，影响了混凝土的强度。
结合实施例8、实施例10和实施例11并结合表3可以看出，实施例8的综合性能优于实施例10和实施例11，水溶性纤维素中的羧甲基纤维素能在混凝土中起到较好的促进作用。
结合实施例8、实施例12和实施例13并结合表3可以看出，实施例13制得的再生混凝土的综合性能优于实施例8和实施例12。
结合实施例13和对比实施例1并结合表3可以看出，对比实施例1将天然粗集料的粒径改变为20-40mm，再生粗集料的粒径改变为5-20mm后，对比实施例1的抗压强度相比实施例13有一定程度的提升，但收缩率明显提升，坍落度明显下降。二级配的混凝土综合性能一般优于一级配的混凝土，当采用再生粗集料为小粒径，天然粗集料为大粒径制备再生混凝土过程中，小粒径的再生粗集料可能由于破碎过程需要更充分，可能导致小粒径的再生粗集料内部带有的微小裂缝会多于大粒径的再生粗集料，而混凝土拌和过程中，小粒径的再生集料填充于大粒径的天然集料之间，小粒径的再生集料若发生大量的吸水即可能使得粗集料之间的凝胶材料收缩形变量增大，使得浇筑成型的再生混凝土内部裂隙相对较多，而对比实施例1的抗压强度依然强于实施例13主要由于天然粗集料的大粒径起到了较好的支撑作用，从而提高了再生混凝土的抗压强度。
结合实施例13和对比实施例2并结合表3可以看出，对比实施例2的再生粗集料的预处理中采用了自然干燥预处理集料后再浸渍于混合溶液中，而采用该方式制得的再生混凝土的性能均不如实施例13，主要由于实施例13将酸处理后的废弃混凝土颗粒放置于95-105℃的烘箱中烘干后不仅会使得预处理集料将内部空隙暴露还会使得预处理集料的吸附能力提升，当预处理集料浸渍于混合溶液后，预处理集料能使羟基磷灰石粉末尽可能的附着于预处理集料的缝隙和表面，从而提高拌和过程中羟基磷灰石粉末所起到的作用。
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 (8)
1.一种再生混凝土，其特征在于，包括以下重量份的原料制成：混合粗集料700-850份，水泥180-270份，细集料360-440份，水75-105份，减水剂5-8份，3-6.5份赤藓糖醇，水溶性纤维素30-48份，所述混合再生粗集料包括天然粗集料和再生粗集料，所述天然粗集料和再生粗集料的重量比为1：（2-3）。
2.根据权利要求1所述的再生混凝土，其特征在于：包括以下重量份的原料制成：混合粗集料700-780份，水泥180-220份，细集料360-400份，水75-90份，减水剂5-7份，3-5.8份赤藓糖醇，水溶性纤维素30-37份。
3.根据权利要求2所述的再生混凝土，其特征在于：所述原料还包括羟基磷灰石粉末45-70份。
4.根据权利要求3所述的再生混凝土，其特征在于：所述水溶性纤维素为聚乙烯醇纤维素、海藻纤维素或羧甲基纤维素。
5.根据权利要求4所述的再生混凝土，其特征在于：所述赤藓糖醇与羟基磷灰石粉末的重量比为5:（48-55）。
6.根据权利要求5所述的再生混凝土，其特征在于：所述天然粗集料的粒径为5-20mm，所述再生粗集料的粒径为20-40mm。
7.一种再生混凝土的制备工艺，其特征在于，包括以下制备步骤：
再生粗集料的预处理：将废弃混凝土废料进行破碎，并进行酸浸20-25h后用水洗至中性，干燥制得再生粗集料；
混合粗集料的制备：将再生粗集料和天然粗集料混合均匀后制得混合粗集料；
再生混凝土的制备：将各原料搅拌混匀制得再生混凝土。
8.根据权利要求7所述的再生混凝土的制备工艺，其特征在于：若所述原料含有45-70份羟基磷灰石粉末；所述再生粗集料的预处理的制备步骤：将废弃混凝土废料进行破碎，并进行酸浸23-25h后用水洗至中性，并于95-105℃的温度下干燥制得预处理集料，羟基磷灰石粉末加入水中搅拌制得混合溶液，再加入预处理集料静置18-20h，沥干后制得再生粗集料。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
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Address after: 402760 Shalong village, Zhengxing Town, Bishan District, Chongqing Applicant after: Chongqing Xinke new building materials Co.,Ltd. Address before: 402760 Shalong village, Zhengxing Town, Bishan District, Chongqing Applicant before: Chongqing Xinke Concrete Co.,Ltd. |
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |