CN113620651A - 一种建筑废料循环再生的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及建筑废料再循环利用技术领域,具体公开了一种建筑废料循环再生的生产方法。其制备方法为:取水泥180~340份、改性再生骨料1~520份、天然骨料520~1000份、天然砂500~600份、水120~180份以及高聚物乳液50~120份搅拌混合分散均匀,得到再生混凝土混合浆料,其中所述高聚物乳液由环氧树脂乳液和呋喃树脂乳液混合制成;再将混合浆料浇筑到构件模具中,再对构件模具中的再生混凝土混合浆料进行振捣密实;最后将振捣密实的再生混凝土混合浆料进行养护,得到再生混凝土预制构件。本申请的再生混凝土具有提高再生混凝土强度的优点;另外,本申请的制备方法具有提高再生混凝土强度优点,并且可以节约资源,对建筑废料进行有效利用。
Description
技术领域
本申请涉及建筑废料再循环利用技术领域,更具体地说,它涉及一种建筑废料循环再生的生产方法。
背景技术
我国每年产生大量建筑废料,大量的建筑废料往往采用露天堆放或填埋的方式进行处理,而这种方式不仅耗用了大量耕地及垃圾清运等建设费用,而且造成大量资源浪费,最重要的是给环境造成了不堪重负的压力。
相关技术方案中,建筑废料循环再生的制备包括以下步骤:S1、调湿冷冻;将废弃混凝土块加水调湿并放置与冷库中进行冰冻制冷;S2、机械破碎;将冷冻后的废弃混凝土块利用破碎装置进行机械破碎;S3、酸化处理;将破碎后的废弃混凝土料放置入酸液中进行反应活化;S4、烘干研磨;对酸化处理后的废弃混凝土料进行清洗并烘干,烘干后对其进行研磨,并在研磨时进行抽风除尘;S5、筛分混料;S6、混凝土制备。
针对上述问题,建筑废料与天然集料相比,大部分建筑废料表面都包裹着水泥砂浆,建筑废料中的粗骨料通过水泥砂浆与再生混凝土中的水泥相连,再生混凝泥土中的水泥砂浆受外力碰撞,容易从建筑废料中的粗骨料上脱落,使得建筑废料与水泥的连接强度降低,从而造成再生混凝土结构强度降低。
发明内容
为了提高再生混凝土的结构强度,本申请提供一种建筑废料循环再生的生产方法。
本申请提供的一种建筑废料循环再生的生产方法采用如下的技术方案:
一种建筑废料循环再生的生产方法,包括以下步骤:
按重量份将水泥180~340份、改性再生骨料1~520份、天然骨料520~1000份、天然砂500~600份、水120~180份以及高聚物乳液50~120份搅拌混合,得到再生混凝土混合浆料,所述高聚物乳液由环氧树脂乳液和呋喃树脂乳液混合制成;
将混合浆料浇筑到构件模具中,对构件模具中的再生混凝土混合浆料进行振捣密实;
将振捣密实的再生混凝土混合浆料进行养护,得到再生混凝土预制构件。
通过采用上述技术方案,由于采用环氧树脂乳液和呋喃树脂乳液加入再生混凝土中,改善了骨料与水泥基体之间的粘接,减少混凝土的用水量,环氧树脂乳液和呋喃树脂乳液能够跨越裂纹并抑制裂缝扩展,因此,获得具有抗压强度和抗折强度高的效果;此外,通过对建筑废料与天然废料的混合使用,既可以达到建筑所需的结构强度,又可以对建筑废料进行有效率用,从而可以减少建筑废料堆放对环境造成的污染,并且可以节省建筑成本。
优选的,所述改性再生骨料制备步骤如下:将聚丙烯酰胺配制成5~15%的聚丙烯酰胺水溶液,聚丙烯酰胺在20~60℃下加热至溶解;待聚丙烯酰胺水溶液冷却至室温后,在聚丙烯酰胺水溶液中浸泡再生骨料12~36h后取出,聚丙烯酰胺溶液凝结后冲洗骨料表面,在自然条件下晾干,制得改性再生骨料。
通过采用上述技术方案,使用聚丙烯酰胺改性再生骨料,聚丙烯酰胺在再生骨料表面硬化形成憎水膜,将再生骨料包裹起来,减少了水的用量,可以很好的提高再生骨料的质量,改善再生骨料的自身缺陷。
优选的,所述再生混凝土还添加有矿渣,所述矿渣重量份为120~180份。
通过采用上述技术方案,掺杂矿渣的再生混凝土的早期强度少受影响,而后期强度也因矿渣的不断水化使强度增长较多,有助于提高再生混凝土的抗压强度和抗折强度。
优选的,所述再生混凝土中还添加有改性粉煤灰,所述改性粉煤灰重量份为140~180份;
所述改性粉煤灰制备步骤如下:称取粉煤灰和氢氧化铝的混合料,将混合料在90~110℃下进行水热反应6~24h,混合料在100~120℃下进行烘干,得到改性粉煤灰。
通过采用上述技术方案,改性粉煤灰改变了混凝土孔结构,提高了混凝土各组分的粘接作用,提高混凝土的密实性,降低了混凝土端的干缩性;改性粉煤灰也可以作为阻燃剂,改性粉煤灰中的氢氧化铝发生了强烈的吸热反应,降低再生混凝土表面的温度,从而提高其阻燃性能,进而可以保护高聚物不易受高温损伤。
优选的,所述氢氧化铝和所述粉煤灰质量比为(5~7):1。
通过采用上述技术方案,当氢氧化铝和粉煤灰混合物重量比在(5~7):1外时,则改性粉煤灰的活性较低,使得改性粉煤灰对混凝土的干缩性改善较差,以及降低了混凝土阻燃性能,从而降低了混凝土的抗折强度和抗压强度。
优选的,所述再生混凝土中还添加有激发剂,所述激发剂的重量份为110~220份,所述激发剂选自水玻璃、硫酸钠、氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠的其中一种。
通过采用上述技术方案,当激发剂使用氯化钠替换时,再生混凝土的抗压强度和抗折强度明显下降,那是因为矿渣在激发剂作用下能够得以活化,使矿渣自身发生水化反应的程度增强,提高了再生混凝土的抗压强度和抗折强度。
优选的,所述环氧树脂乳液和所述呋喃树脂乳液重量份比为(1~3):(5~7)。
通过采用上述技术方案,环氧树脂乳液和呋喃树脂乳液在合适的重量份数范围内能作为一种很好的热固性合成树脂粘接剂,能够提高再生混凝土的抗压强度和抗折强度。
优选的,所述预制构件养护温度为160~180℃,养护压强为7~9MPa,养护时长为16~20d。
通过采用上述技术方案,当混凝土预制构件的养护条件在规定值外时,混凝土的抗压强度和抗折强度均明显降低。
综上所述,本申请具有以下有益效果:
1、由于采用环氧树脂乳液和呋喃树脂乳液加入再生混凝土中,改善了骨料与水泥基体之间的粘接,减少混凝土的用水量,环氧树脂乳液和呋喃树脂乳液能够跨越裂纹并抑制裂缝扩展,因此,获得具有抗压强度和抗折强度高的效果;此外,通过对建筑废料与天然废料的混合使用,既可以达到建筑所需的结构强度,又可以对建筑废料进行有效率用,从而可以减少建筑废料堆放对环境造成的污染,并且可以节省建筑成本。
2、使用聚丙烯酰胺改性再生骨料,聚丙烯酰胺在再生骨料表面硬化形成憎水膜,将再生骨料包裹起来,减少了水的用量,可以很好的提高再生骨料的质量,改善再生骨料的自身缺陷。
3、本申请的方法,通过采用再生骨料替代部分天然骨料,矿渣和改性粉煤灰替代部分水泥,因此获得了节约资源效果,同样对废弃物进行有效利用,有利于保护环境。
具体实施方式
实施例
实施例1
为本申请公开的一种建筑废料循环再生的生产方法步骤:
S1,改性粉煤灰制备:称取粉煤灰23kg,氢氧化铝137kg,将粉煤灰和氢氧化铝进行混合料置于反应釜中在100℃下水热反应12h,再在烘箱内110℃进行烘干,得到改性粉煤灰;
改性再生骨料制备:将聚丙烯酰胺配制成10%的水溶液,在40℃下加热至完全溶解;待其冷却至室温后,浸泡再生骨料24h后取出,聚丙烯酰胺溶液初凝后冲洗骨料表面,在自然条件下晾干,制得改性再生骨料。
S2,原料配制:水泥210kg、改性再生骨料260kg、天然骨料750kg、天然砂550kg、改性粉煤灰160kg、矿渣150kg、水160kg、水玻璃165kg、高聚物乳液80kg,高聚物乳液由环氧树脂乳液和呋喃树脂乳液按重量份比为1:3的混合制成,其中环氧树脂乳液20kg、呋喃树脂乳液60kg。
S3,混凝土浆料制备:先将矿渣在研磨机内以500r/min转速下研磨,矿渣粉末细度为500m2/kg;再将水泥、改性再生骨料、天然骨料、天然砂、改性粉煤灰、矿渣以及水按照S2中质量分数混合投入到搅拌机中,在转速40r/min下搅拌,搅拌时长为7min,在搅拌过程中继续添加水玻璃、环氧树脂乳液和呋喃树脂乳液的混合乳液,继续搅拌分散均匀,得到再生混凝土混合浆料。
S4,混凝土浇筑:将S3中的再生混凝土混合浆料浇筑到构件模具中,再对构件模具中的再生混凝土混合浆料采用振动器进行振捣密实。
S5,预制构件养护:将S4中振捣密实的再生混凝土混合浆料放置于蒸压锅内,设置温度为170℃,压强为8MPa下养护18d,得到再生混凝土预制构件。
实施例2
为本申请公开的一种建筑废料循环再生的生产方法步骤:
S1,改性粉煤灰制备:称取粉煤灰20kg,氢氧化铝120kg,将粉煤灰和氢氧化铝进行混合料置于反应釜中在90℃下水热反应6h,再在烘箱内100℃进行烘干,得到改性粉煤灰;
改性再生骨料制备:将聚丙烯酰胺配制成5%的水溶液,在20℃下加热至完全溶解;待其冷却至室温后,浸泡再生骨料12h后取出,聚丙烯酰胺溶液初凝后冲洗骨料表面,在自然条件下晾干,制得改性再生骨料。
S2原料配制:水泥180kg、改性再生骨料1kg、天然骨料520kg、天然砂500kg、改性粉煤灰140kg、矿渣120kg、水120kg、水玻璃110kg、高聚物乳液50kg,高聚物乳液由环氧树脂乳液和呋喃树脂乳液按重量份比为1:3的混合制成,其中环氧树脂乳液12.5kg、呋喃树脂乳液37.5kg。
S3,混凝土浆料制备:先将矿渣在研磨机内以400r/min转速下研磨,矿渣粉末细度为400m2/kg;再将水泥、改性再生骨料、天然骨料、天然砂、改性粉煤灰、矿渣以及水按照S2中质量分数混合投入到搅拌机中,在转速20r/min下搅拌,搅拌时长为3min,在搅拌过程中继续添加水玻璃、环氧树脂乳液和呋喃树脂乳液的混合乳液,继续搅拌分散均匀,得到再生混凝土混合浆料。
S4,混凝土浇筑:将S3中的再生混凝土混合浆料浇筑到构件模具中,再对构件模具中的再生混凝土混合浆料采用振动器进行振捣密实。
S5,预制构件养护:将S4中振捣密实的再生混凝土混合浆料放置于蒸压锅内,设置温度为170℃,压强为8MPa下养护18d,得到再生混凝土预制构件。
实施例3
为本申请公开的一种建筑废料循环再生的生产方法步骤:
S1,改性粉煤灰制备:称取粉煤灰26kg,氢氧化铝154kg,将粉煤灰和氢氧化铝进行混合料置于反应釜中在110℃下水热反应24h,再在烘箱内120℃进行烘干,得到改性粉煤灰;
改性再生骨料制备:将聚丙烯酰胺配制成15%的水溶液,在60℃下加热至完全溶解;待其冷却至室温后,浸泡再生骨料36h后取出,聚丙烯酰胺溶液初凝后冲洗骨料表面,在自然条件下晾干,制得改性再生骨料。
S2,原料配制:水泥340kg、改性再生骨料520kg、天然骨料1000kg、天然砂600kg、改性粉煤灰180kg、矿渣180kg、水180kg、水玻璃220kg、高聚物乳液120kg,高聚物乳液由环氧树脂乳液和呋喃树脂乳液按重量份比为1:3的混合制成,其中环氧树脂乳液30kg、呋喃树脂乳液90kg。
S3,混凝土浆料制备:先将矿渣和炉渣混合物在研磨机内以600r/min转速下研磨,废渣粉末细度为600m2/kg;再将水泥、再生骨料、天然骨料、天然砂、改性粉煤灰、废渣以及水按照S2中质量分数混合投入到搅拌机中,在转速60r/min下搅拌,搅拌时长为10min,在搅拌过程中继续添加水玻璃、环氧树脂乳液和呋喃树脂乳液的混合乳液,继续搅拌分散均匀,得到再生混凝土混合浆料。
S4,混凝土浇筑:将S3中的再生混凝土混合浆料浇筑到构件模具中,再对构件模具中的再生混凝土混合浆料采用振动器进行振捣密实。
S5,预制构件养护:将S4中振捣密实的再生混凝土混合浆料放置于蒸压锅内,设置温度为170℃,压强为8MPa下养护18d,得到再生混凝土预制构件。
实施例4
与实施例1不同的是,S1中改性粉煤灰由氢氧化铝和粉煤灰按重量份比为5:1混合制成,其中氢氧化铝133kg,粉煤灰27kg。
实施例5
与实施例1不同的是,S1中改性粉煤灰由氢氧化铝和粉煤灰按重量份比为7:1混合制成,其中氢氧化铝140kg,粉煤灰20kg。
实施例6
与实施例1不同的是,S2中激发剂为硫酸钠。
实施例7
与实施例1不同的是,S2中激发剂为氢氧化钠。
实施例8
与实施例1不同的是,S2中激发剂为碳酸钠。
实施例9
与实施例1不同的是,S2中激发剂为碳酸氢钠。
实施例10
与实施例1不同的是,S2中环氧树脂乳液和所述呋喃树脂乳液重量份比为1:7混合制成,其中环氧树脂乳液10kg,呋喃树脂乳液70kg。
实施例11
与实施例1不同的是,S2中环氧树脂乳液和所述呋喃树脂乳液重量份比为3:5混合制成,其中环氧树脂乳液30kg,呋喃树脂乳液50kg。
实施例12
与实施例1不同的是,混凝土养护条件设置温度为160℃,压强为7MPa;养护时长为16d。
实施例13
与实施例1不同的是,混凝土养护条件设置温度为180℃,压强为9MPa;养护时长为20d。
对比例
对比例1
与实施例1不同的是,S1中高聚物乳液替换为酚醛树脂乳液
对比例2
与实施例1不同的是,S2中改性再生骨料替换为再生骨料。
对比例3
与实施例1不同的是,S2中矿渣使用水泥代替。
对比例4
与实施例1不同的是,S2中改性粉煤灰使用水泥替代。
对比例5
与实施例1不同的是,S1中改性粉煤灰由氢氧化铝和粉煤灰按重量份比为4:1混合制成,其中氢氧化铝128kg,粉煤灰32kg。
对比例6
与实施例1不同的是,S1中改性粉煤灰由氢氧化铝和粉煤灰按重量份比为9:1混合制成,其中氢氧化铝144kg,粉煤灰16kg。
对比例7
与实施例1不同的是,S2中添加激发剂使用氯化钠替换。
对比例8
为本申请公开的一种建筑废料循环再生的生产方法步骤:
与实施例1不同的是,S2中高聚物乳液由环氧树脂乳液和呋喃树脂乳液按重量份比为1:9的混合制成,S2中环氧树脂乳液8kg,呋喃树脂乳液72kg。
对比例9
与实施例1不同的是,S2中高聚物乳液由环氧树脂乳液和呋喃树脂乳液按重量份比为5:5的混合制成,其中环氧树脂乳液40kg,呋喃树脂乳液40kg。
对比例10
与实施例1不同的是,混凝土养护条件设置温度为50℃,压强为2MPa;养护时长为3d。
对比例11
与实施例1不同的是,混凝土养护条件设置温度为210℃,压强为17MPa;养护时长为28d。
性能检测试验
按照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能实验方法标准》在室温条件下测试实施例1-13和对比例1-11提供的混凝土的抗压强度和抗折强度,在400℃火焰下炙烤3h后恢复至室温测试实施例1-13和对比例1-11提供的混凝土的抗压强度和抗折强度,以及在600℃火焰下炙烤3h后恢复至室温测试实施例1-13和对比例1-11提供的混凝土的抗压强度和抗折强度,检测数据见表1-8。
表1
结合实施例1~3和对比例1并结合表1可以看出,环氧树脂乳液和呋喃树脂乳液的加入,使得再生混凝土的抗压和抗折强度提高,那是因为抗压强度的提高归结于再生混凝土需水量的减少,抗折强度的提高是因为提高了界面过渡区的致密性,改善了骨料与水泥基体之间的粘接,环氧树脂乳液和呋喃树脂乳液能够跨越裂纹并抑制裂缝扩展,从而可以使得再生混凝土的断裂韧性、变形性能得以提高,环氧树脂乳液和呋喃树脂乳液在水泥内像空间网络一样相互穿插,将改性再生骨料包裹在环氧树脂乳液和呋喃树脂乳液形成网络空间结构内,有利于提高再生混凝土的抗压强度和抗折强度。
表2
结合实施例1、和对比例1并结合表2可以看出,当使用再生骨料替换改性再生骨料时,再生混凝土的抗压强度和抗折强度明显降低,那是由于再生骨料微观上疏松多孔,导致再生骨料具有孔隙率高、表观密度低吸水率高、内在裂纹多强度低等自身缺陷,通过使用聚丙烯酰胺改性再生骨料,聚丙烯酰胺在再生骨料表面硬化形成憎水膜,将再生骨料包裹起来,减少了水的用量,可以很好的提高再生骨料的质量,改善再生骨料的自身缺陷,尤其可以显著降低再生骨料的前期吸水率。
表3
结合实施例1和对比例3并结合表3可以看出,当使用水泥替换矿渣时,再生混凝土的抗压强度和抗折强度出现明显降低,那是因为矿渣在二次水化反应中吸收大量CH晶体,使再生混凝土中界面区的CH晶粒变少,改善了界面强度,由于CH被大量吸收掉,从而促进了C3S和C2S的水化反应速度,使掺杂矿渣的再生混凝土的早期强度少受影响,而后期强度也因矿渣的不断水化使强度增长较多,有助于提高再生混凝土的抗压强度和抗折强度。
表4
结合实施例1和对比例4并结合表4可以看出,当改性粉煤灰使用水泥替换时,再生混凝土的抗压强度和抗折强度明显降低,那是因为矿渣加入混凝土中,使得再生混凝土干缩性大,当加入改性粉煤灰后,粉煤灰的改变了混凝土孔结构,提高了混凝土各组分的粘接作用,提高混凝土的密实性,降低了混凝土端的干缩性,从而可以提高混凝土早期强度,后期强度也得以提高;当改性粉煤灰使用水泥替换时,混凝土经400℃和600℃炙烤后,混凝土中的环氧树脂和呋喃树脂受热变性,破坏了其网状结构,从而降低了高聚物乳液与粗细骨料的连接强度,进而降低了混凝土的抗压强度和抗折强度;加入改性粉煤灰后,在高温条件下,氢氧化铝发生了强烈的吸热反应,吸收放出的部分热量,降低再生混凝土表面的温度,氢氧化铝阻燃机理就是通过提高高聚物的热容,使其在达到热分解温度前吸收更多的热量,从而提高其阻燃性能,进而可以保护高聚物不易受高温损伤。
表5
结合实施例1、4和对比例5~6并结合表5可以看出,当氢氧化铝和粉煤灰混合物重量比在5~7:1外时,则改性粉煤灰的活性较低,使得改性粉煤灰对混凝土的干缩性改善较差,以及降低了混凝土阻燃性能,从而降低了混凝土的抗折强度和抗压强度。
表6
结合实施例1、6~9和对比例7并结合表6可以看出,当激发剂使用氯化钠替换时,再生混凝土的抗压强度和抗折强度明显下降,那是因为矿渣在激发剂作用下能够得以活化,使矿渣自身发生水化反应的程度增强,提高了再生混凝土的抗压强度和抗折强度。
表7
结合实施例1、10~11和对比例8~9并结合表7可以看出,环氧树脂乳液和呋喃树脂乳液在合适的重量份数范围内能作为一种很好的热固性合成树脂粘接剂,能够提高再生混凝土的抗压强度和抗折强度。
表8
结合实施例1、12~13和对比例10~11并结合表8可以看出,当混凝土预制构件的养护条件在规定值外时,混凝土的抗压强度和抗折强度均明显降低。
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)
1.一种建筑废料循环再生的生产方法,其特征在于,包括以下步骤:
按重量份将水泥180~340份、改性再生骨料1~520份、天然骨料520~1000份、天然砂500~600份、水120~180份以及高聚物乳液50~120份搅拌混合,得到再生混凝土混合浆料,所述高聚物乳液由环氧树脂乳液和呋喃树脂乳液混合制成;
将混合浆料浇筑到构件模具中,对构件模具中的再生混凝土混合浆料进行振捣密实;
将振捣密实的再生混凝土混合浆料进行养护,得到再生混凝土预制构件。
2.根据权利要求1所述的一种建筑废料循环再生的生产方法,其特征在于,所述改性再生骨料制备步骤如下:
将聚丙烯酰胺配制成5~15%的聚丙烯酰胺水溶液,聚丙烯酰胺在20~60℃下加热至溶解;待聚丙烯酰胺水溶液冷却至室温后,在聚丙烯酰胺水溶液中浸泡再生骨料12~36h后取出,聚丙烯酰胺溶液凝结后冲洗骨料表面,在自然条件下晾干,制得改性再生骨料。
3.根据权利要求1所述的一种建筑废料循环再生的生产方法,其特征在于:所述再生混凝土还添加有矿渣,所述矿渣重量份为120~180份。
4.根据权利要求3所述的一种建筑废料循环再生的生产方法,其特征在于:所述再生混凝土中还添加有改性粉煤灰,所述改性粉煤灰重量份为140~180份;
所述改性粉煤灰制备步骤如下:称取粉煤灰和氢氧化铝的混合料,将混合料在90~110℃下进行水热反应6~24h,混合料在100~120℃下进行烘干,得到改性粉煤灰。
5.根据权利要求4所述的一种建筑废料循环再生的生产方法,其特征在于:所述氢氧化铝和所述粉煤灰质量比为(5~7):1。
6.根据权利要求3所述的一种建筑废料循环再生的生产方法,其特征在于:所述再生混凝土中还添加有激发剂,所述激发剂的重量份为110~220份,所述激发剂选自水玻璃、硫酸钠、氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠的其中一种。
7.根据权利要求1所述的一种建筑废料循环再生的生产方法,其特征在于:所述环氧树脂乳液和所述呋喃树脂乳液重量份比为(1~3):(5~7)。
8.根据权利要求1所述的一种建筑废料循环再生的生产方法,其特征在于:所述预制构件养护温度为160~180℃,养护压强为7~9MPa,养护时长为16~20d。
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