CN113773017A - 一种再生骨料自密实混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种再生骨料自密实混凝土及其制备方法，再生骨料自密实混凝土，包括以下重量份数组分，胶凝材料27‑36份、再生细骨料30‑40份、再生粗骨料15‑30份、天然骨料0‑25份、减水剂0.8‑1.6份、拌合水13‑20份；其中，再生细骨料D95粒径为0.8‑2.4mm，再生粗骨料D95粒径为5.5‑10.5mm，本申请合理利用废弃建筑物料，优化预制，制得的再生骨料性能优异稳定，高强致密，吸水率明显降低，可部分或全部替代天然骨料，用于混凝土加工具有显著的经济效益，且混凝土产品力学性能稳定，自密实性强，产品核心性能竞争力有保证，值得推广应用。

Description

一种再生骨料自密实混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土生产技术领域，具体的为一种再生骨料自密实混凝土及其制备方法。
背景技术
将废混凝土作为再生骨料开发利用，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；另一方面可以减少建筑业对天然骨料的消耗，从而减少对细骨料石的开采，从根本上解决了天然骨料日益匮乏和大量砂石开釆对生态环境的破坏问题，综合效益显著。
目前大部分再生骨料的应用集中在回填、基础、路面基层等方面，很少应用在建筑工程中。由于再生骨料具有较高吸水、强度不高、形状不规则等特点，应用再生骨料会对混凝土的工作性、强度产生不利的影响，限制了再生骨料在新型混凝土中的使用，甚至禁止使用。所以目前对再生混凝土的研究还主要集中在普通混凝土的性能上面，对高强自密实混凝土的研究还相对较少。
自密实混凝土，即具有高流动性、均匀性和稳定性，浇筑时无需外力振捣，能够在自重作用下流动并充满模板空间的混凝土。自密实混凝土具有明显的技术、环境、经济等优势，并且自密实混凝土可使有限范围的厂房内的噪音降低，因此，其应用范围越来越广泛。而再生细骨料是将废弃的混凝土经过破碎、筛分等处理工艺后，得到的粒径为0-5mm的骨料。研究表明，对比简单破碎再生细骨料混凝土，经过颗粒整形工艺制备的再生细骨料混凝土用水量明显降低，工作性良好，抗压强度、耐久性均显著提高。因此系统研究再生细骨料对高强自密实混凝土工作性能、力学性能、耐久性等性能的影响，能够拓展原材料应用范围，提高综合效益。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种再生骨料自密实混凝土及其制备方法，通过合理利用废弃建筑物料，优化预制，制得的再生骨料性能优异稳定，高强致密，吸水率明显降低，可部分或全部替代天然骨料，用于混凝土加工具有显著的经济效益，且混凝土产品力学性能稳定，自密实性强，产品核心性能竞争力有保证，值得推广应用。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种再生骨料自密实混凝土，包括以下重量份数组分，胶凝材料27-36份、再生细骨料30-40份、再生粗骨料15-30份、天然骨料0-25份、减水剂0.8-1.6份、拌合水13-20份；其中，再生细骨料D95粒径为0.8-2.4mm，再生粗骨料D95粒径为5.5-10.5mm。
作为本发明进一步优选，胶凝材料为质量比1:0.2-0.5的PC42.5和聚环氧乙烷。
作为本发明进一步优选，再生细骨料、再生粗骨料的废料来源为废弃岩棉板和建筑混凝土和/或建筑砖块的组合物，其中，废弃岩棉板质量占比为10-18％。
作为本发明进一步优选，再生细骨料制备方法为，取废弃废弃岩棉板、建筑混凝土和/或建筑砖块，清洗后破碎至粒径小于10mm，然后将其置于1M酸液中，超声处理10-60min，静置浸渍10-20h，滤出后向其中加适量生石灰，搅拌混匀后，在搅拌条件下向其中注入清水，不停搅拌混合至降至室温，然后再滤出清水冲洗，惰性氛围干燥后二次破碎，即得。
作为本发明进一步优选，超声处理为38KHz、360W，废料颗粒与生石灰、清水的质量比为10:0.8-1：3-8。
作为本发明进一步优选，再生粗骨料制备方法为，取废弃废弃岩棉板、建筑混凝土和/或建筑砖块，清洗后破碎至粒径小于10mm，然后将其置于1M酸液中，超声处理10-60min，静置浸渍10-20h，滤出清水冲洗，然后向其中加适量纤维复合料，搅拌混匀后，在搅拌条件下向其中注入清水，不停搅拌至均匀，然后惰性氛围干燥后二次破碎，即得。
作为本发明进一步优选，超声处理为32KHz、300W，废弃颗粒与纤维复合料、清水质量比为1:0.5-1.5：3-5。
作为本发明进一步优选，纤维复合料包括氧化镁纤维、聚乳酸纤维、聚丙烯酰胺、粉煤灰，各原料质量占比为1:0.2-0.5:0.1-0.3:2-4。
作为本发明进一步优选，再生骨料自密实混凝土，制备方法如下：
1)按重量份数取料，将胶凝材料、再生粗骨料共混，搅拌30-60s，然后再将天然骨料、再生细骨料加入中，继续搅拌混合60-90s，再向其中注入减水剂和拌合水，继续搅拌60-180s，即得混凝土浆料；
2)将混凝土浆料按生产需要灌浆、倒模浇注，脱模后养护，得混凝土制品。
本发明的有益效果在于：本发明通过合理利用废弃建筑物料，优化预制，制得的再生骨料性能优异稳定，高强致密，吸水率明显降低，可部分或全部替代天然骨料，用于混凝土加工具有显著的经济效益，且混凝土产品力学性能稳定，自密实性强，产品核心性能竞争力有保证，值得推广应用。
再生骨料来源广泛，其中含有岩棉板材料，具有一定的纤维补强作用，且耐候防冻，在再生制备过程中，先酸性活化后，于细骨料时，加入生石灰与清水，在放热过程中进一步活化骨料界面，同时在介质表面进行反应结合，最终形成致密的熟石灰层，大大提高了结构的致密性，同时具有优异的强化效果，作为混凝土填料效果更佳；于粗骨料时，复配纤维复合料，保证骨料的相容性和流动性，具有有机粘合性，明显改善了混凝土的坍落度性能。
进一步的胶凝材料除了常规的PC42.5，还设有一定含量的聚环氧乙烷，在水化过程中，溶解并促进骨料分散，能够有效调控坍落度且提高组分间的结合性，以此提高混凝土的均匀协配，成品结构致密细化，高强稳定。
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，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
实施例1：
一种再生骨料自密实混凝土，包括以下重量份数组分，胶凝材料32份、再生细骨料35份、再生粗骨料20份、天然骨料15份、减水剂1.2份、拌合水16.5份；其中，再生细骨料D95粒径为1.8mm，再生粗骨料D95粒径为8.6mm。
其中，胶凝材料为质量比1:0.2的PC42.5和聚环氧乙烷。天然骨料即为现有常用的砂石物料，具体粒径为1-15mm，D50为5.2±0.5mm，下同。
再生细骨料、再生粗骨料的废料来源为废弃岩棉板和建筑混凝土和/或建筑砖块的组合物，其中，废弃岩棉板质量占比为10-18％。在本实施例中，废料为废弃岩棉板、建筑混凝土、建筑砖块三种组合物，其中，废弃岩棉板占比为16.5wt％，建筑混凝土占比为68wt％、建筑砖块占比为15.5wt％。
进一步的，再生细骨料制备方法为，取废弃废弃岩棉板、建筑混凝土和/或建筑砖块，清洗后破碎至粒径小于10mm，然后将其置于1M酸液中，38KHz、360W超声处理30min，静置浸渍14h，滤出后向其中加适量生石灰，搅拌混匀后，在搅拌条件下向其中注入清水，废料颗粒与生石灰、清水的质量比为10:1：5，不停搅拌混合至降至室温，然后再滤出清水冲洗，惰性氛围干燥后二次破碎，即得。
再生粗骨料制备方法为，取废弃废弃岩棉板、建筑混凝土和/或建筑砖块，清洗后破碎至粒径小于10mm，然后将其置于1M酸液中，32KHz、300W超声处理50min，静置浸渍15h，滤出清水冲洗，然后向其中加适量纤维复合料，搅拌混匀后，在搅拌条件下向其中注入清水，废弃颗粒与纤维复合料、清水质量比为1:1：3，不停搅拌至均匀，然后惰性氛围干燥后二次破碎，即得。
其中，纤维复合料包括氧化镁纤维、聚乳酸纤维、聚丙烯酰胺、粉煤灰，各原料质量占比为1:0.3:0.3:4。
基于上述原料的选取和制取，再生骨料自密实混凝土，制备方法如下：
1)按重量份数取料，将胶凝材料、再生粗骨料共混，搅拌30-60s，然后再将天然骨料、再生细骨料加入中，继续搅拌混合60-90s，再向其中注入减水剂和拌合水，继续搅拌60-180s，即得混凝土浆料；
2)将混凝土浆料按生产需要灌浆、倒模浇注，脱模后养护，得混凝土制品。
实施例2：
一种再生骨料自密实混凝土，包括以下重量份数组分，胶凝材料27份、再生细骨料30份、再生粗骨料20份、天然骨料20份、减水剂0.8份、拌合水15份；其中，再生细骨料D95粒径为2.1mm，再生粗骨料D95粒径为10.5mm。
其中，胶凝材料为质量比1:0.5的PC42.5和聚环氧乙烷。
再生细骨料、再生粗骨料的废料来源为废弃岩棉板和建筑混凝土和/或建筑砖块的组合物，其中，废弃岩棉板质量占比为10-18％。在本实施例中，废料为废弃岩棉板、建筑混凝土、建筑砖块三种组合物，其中，废弃岩棉板占比为16.5wt％，建筑混凝土占比为68wt％、建筑砖块占比为15.5wt％。
进一步的，再生细骨料制备方法为，取废弃废弃岩棉板、建筑混凝土和/或建筑砖块，清洗后破碎至粒径小于10mm，然后将其置于1M酸液中，38KHz、360W超声处理30min，静置浸渍20h，滤出后向其中加适量生石灰，搅拌混匀后，在搅拌条件下向其中注入清水，废料颗粒与生石灰、清水的质量比为10:0.8：5，不停搅拌混合至降至室温，然后再滤出清水冲洗，惰性氛围干燥后二次破碎，即得。
再生粗骨料制备方法为，取废弃废弃岩棉板、建筑混凝土和/或建筑砖块，清洗后破碎至粒径小于10mm，然后将其置于1M酸液中，32KHz、300W超声处理60min，静置浸渍10h，滤出清水冲洗，然后向其中加适量纤维复合料，搅拌混匀后，在搅拌条件下向其中注入清水，废弃颗粒与纤维复合料、清水质量比为1:1.5：5，不停搅拌至均匀，然后惰性氛围干燥后二次破碎，即得。
其中，纤维复合料包括氧化镁纤维、聚乳酸纤维、聚丙烯酰胺、粉煤灰，各原料质量占比为1:0.5:0.2:3。
基于上述原料的选取和制取，再生骨料自密实混凝土，制备方法同实施例1。
实施例3：
一种再生骨料自密实混凝土，包括以下重量份数组分，胶凝材料35份、再生细骨料35份、再生粗骨料30份、天然骨料10份、减水剂1.3份、拌合水15份；其中，再生细骨料D95粒径为1.0mm，再生粗骨料D95粒径为7.5mm。
其中，胶凝材料为质量比1:0.5的PC42.5和聚环氧乙烷。
再生细骨料、再生粗骨料的废料来源为废弃岩棉板和建筑混凝土和/或建筑砖块的组合物，其中，废弃岩棉板质量占比为10-18％。在本实施例中，废料为废弃岩棉板、建筑混凝土、建筑砖块三种组合物，其中，废弃岩棉板占比为16.5wt％，建筑混凝土占比为68wt％、建筑砖块占比为15.5wt％。
进一步的，再生细骨料制备方法为，取废弃废弃岩棉板、建筑混凝土和/或建筑砖块，清洗后破碎至粒径小于10mm，然后将其置于1M酸液中，38KHz、360W超声处理40min，静置浸渍20h，滤出后向其中加适量生石灰，搅拌混匀后，在搅拌条件下向其中注入清水，废料颗粒与生石灰、清水的质量比为10:1：8，不停搅拌混合至降至室温，然后再滤出清水冲洗，惰性氛围干燥后二次破碎，即得。
再生粗骨料制备方法为，取废弃废弃岩棉板、建筑混凝土和/或建筑砖块，清洗后破碎至粒径小于10mm，然后将其置于1M酸液中，32KHz、300W超声处理30min，静置浸渍15h，滤出清水冲洗，然后向其中加适量纤维复合料，搅拌混匀后，在搅拌条件下向其中注入清水，废弃颗粒与纤维复合料、清水质量比为1:0.5：3，不停搅拌至均匀，然后惰性氛围干燥后二次破碎，即得。
其中，纤维复合料包括氧化镁纤维、聚乳酸纤维、聚丙烯酰胺、粉煤灰，各原料质量占比为1:0.5:0.1:2。
基于上述原料的选取和制取，再生骨料自密实混凝土，制备方法同实施例1。
实施例4：
一种再生骨料自密实混凝土，包括以下重量份数组分，胶凝材料27份、再生细骨料40份、再生粗骨料30份、天然骨料0份、减水剂1.6份、拌合水18份；其中，再生细骨料D95粒径为1.7mm，再生粗骨料D95粒径为6.7mm。
其中，胶凝材料为质量比1:0.4的PC42.5和聚环氧乙烷。
再生细骨料、再生粗骨料的废料来源为废弃岩棉板和建筑混凝土和/或建筑砖块的组合物，其中，废弃岩棉板质量占比为10-18％。在本实施例中，废料为废弃岩棉板、建筑混凝土、建筑砖块三种组合物，其中，废弃岩棉板占比为16.5wt％，建筑混凝土占比为68wt％、建筑砖块占比为15.5wt％。
进一步的，再生细骨料制备方法为，取废弃废弃岩棉板、建筑混凝土和/或建筑砖块，清洗后破碎至粒径小于10mm，然后将其置于1M酸液中，38KHz、360W超声处理60min，静置浸渍20h，滤出后向其中加适量生石灰，搅拌混匀后，在搅拌条件下向其中注入清水，废料颗粒与生石灰、清水的质量比为10:1：3，不停搅拌混合至降至室温，然后再滤出清水冲洗，惰性氛围干燥后二次破碎，即得。
再生粗骨料制备方法为，取废弃废弃岩棉板、建筑混凝土和/或建筑砖块，清洗后破碎至粒径小于10mm，然后将其置于1M酸液中，32KHz、300W超声处理50min，静置浸渍15h，滤出清水冲洗，然后向其中加适量纤维复合料，搅拌混匀后，在搅拌条件下向其中注入清水，废弃颗粒与纤维复合料、清水质量比为1:1：4，不停搅拌至均匀，然后惰性氛围干燥后二次破碎，即得。
其中，纤维复合料包括氧化镁纤维、聚乳酸纤维、聚丙烯酰胺、粉煤灰，各原料质量占比为1:0.4:0.2:4。
基于上述原料的选取和制取，再生骨料自密实混凝土，制备方法同实施例1。
实施例5：
一种再生骨料自密实混凝土，包括以下重量份数组分，胶凝材料30份、再生细骨料38份、再生粗骨料26份、天然骨料5份、减水剂1.4份、拌合水20份；其中，再生细骨料D95粒径为2.4mm，再生粗骨料D95粒径为7.3mm。
其中，胶凝材料为质量比1:0.4的PC42.5和聚环氧乙烷。
再生细骨料、再生粗骨料的废料来源为废弃岩棉板和建筑混凝土和/或建筑砖块的组合物，其中，废弃岩棉板质量占比为10-18％。在本实施例中，废料为废弃岩棉板、建筑混凝土、建筑砖块三种组合物，其中，废弃岩棉板占比为16.5wt％，建筑混凝土占比为68wt％、建筑砖块占比为15.5wt％。
进一步的，再生细骨料制备方法为，取废弃废弃岩棉板、建筑混凝土和/或建筑砖块，清洗后破碎至粒径小于10mm，然后将其置于1M酸液中，38KHz、360W超声处理30min，静置浸渍15h，滤出后向其中加适量生石灰，搅拌混匀后，在搅拌条件下向其中注入清水，废料颗粒与生石灰、清水的质量比为10:1：6，不停搅拌混合至降至室温，然后再滤出清水冲洗，惰性氛围干燥后二次破碎，即得。
再生粗骨料制备方法为，取废弃废弃岩棉板、建筑混凝土和/或建筑砖块，清洗后破碎至粒径小于10mm，然后将其置于1M酸液中，32KHz、300W超声处理40min，静置浸渍10h，滤出清水冲洗，然后向其中加适量纤维复合料，搅拌混匀后，在搅拌条件下向其中注入清水，废弃颗粒与纤维复合料、清水质量比为1:1：3，不停搅拌至均匀，然后惰性氛围干燥后二次破碎，即得。
其中，纤维复合料包括氧化镁纤维、聚乳酸纤维、聚丙烯酰胺、粉煤灰，各原料质量占比为1:0.5:0.2:2。
基于上述原料的选取和制取，再生骨料自密实混凝土，制备方法同实施例1。
对比例1：
基于实施例1配比与制备方法，将其中的再生细骨料以同粒径品质的天然细骨料替代，其他条件不变，制备混凝土产品。
对比例2：
基于实施例1配比与制备方法，将其中的再生粗骨料以同粒径品质的天然粗骨料替代，其他条件不变，制备混凝土产品。
对比例3：
基于实施例1配比与制备方法，将其中的再生粗骨料、再生细骨料以同粒径品质的天然粗骨料替代，其他条件不变，制备混凝土产品。
将本发明实施例、对比例制备的混凝土产品进行固化养护后，进行性能测试，数据如下：
Figure BDA0003265730880000081
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种再生骨料自密实混凝土，其特征在于：包括以下重量份数组分，胶凝材料27-36份、再生细骨料30-40份、再生粗骨料15-30份、天然骨料0-25份、减水剂0.8-1.6份、拌合水13-20份；其中，再生细骨料D95粒径为0.8-2.4mm，再生粗骨料D95粒径为5.5-10.5mm。
2.根据权利要求1再生骨料自密实混凝土，其特征在于：所述胶凝材料为质量比1:0.2-0.5的PC42.5和聚环氧乙烷。
3.根据权利要求1再生骨料自密实混凝土，其特征在于：所述再生细骨料、再生粗骨料的废料来源为废弃岩棉板和建筑混凝土和/或建筑砖块的组合物，其中，废弃岩棉板质量占比为10-18％。
4.根据权利要求3再生骨料自密实混凝土，其特征在于：所述再生细骨料制备方法为，取废弃废弃岩棉板、建筑混凝土和/或建筑砖块，清洗后破碎至粒径小于10mm，然后将其置于1M酸液中，超声处理10-60min，静置浸渍10-20h，滤出后向其中加适量生石灰，搅拌混匀后，在搅拌条件下向其中注入清水，不停搅拌混合至降至室温，然后再滤出清水冲洗，惰性氛围干燥后二次破碎，即得。
5.根据权利要求4再生骨料自密实混凝土，其特征在于：所述超声处理为38KHz、360W，废料颗粒与生石灰、清水的质量比为10:0.8-1：3-8。
6.根据权利要求1再生骨料自密实混凝土，其特征在于：所述再生粗骨料制备方法为，取废弃废弃岩棉板、建筑混凝土和/或建筑砖块，清洗后破碎至粒径小于10mm，然后将其置于1M酸液中，超声处理10-60min，静置浸渍10-20h，滤出清水冲洗，然后向其中加适量纤维复合料，搅拌混匀后，在搅拌条件下向其中注入清水，不停搅拌至均匀，然后惰性氛围干燥后二次破碎，即得。
7.根据权利要求6再生骨料自密实混凝土，其特征在于：所述超声处理为32KHz、300W，废弃颗粒与纤维复合料、清水质量比为1:0.5-1.5：3-5。
8.根据权利要求6再生骨料自密实混凝土，其特征在于：所述纤维复合料包括氧化镁纤维、聚乳酸纤维、聚丙烯酰胺、粉煤灰，各原料质量占比为1:0.2-0.5:0.1-0.3:2-4。
9.根据权利要求1-8任一项所述的再生骨料自密实混凝土，其特征在于，制备方法如下：
1)按重量份数取料，将胶凝材料、再生粗骨料共混，搅拌30-60s，然后再将天然骨料、再生细骨料加入中，继续搅拌混合60-90s，再向其中注入减水剂和拌合水，继续搅拌60-180s，即得混凝土浆料；
2)将混凝土浆料按生产需要灌浆、倒模浇注，脱模后养护，得混凝土制品。
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