CN113912355B - 高强度再生混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及混凝土领域，具体公开了一种高强度再生混凝土及其制备方法。高强度再生混凝土的制备方法，包括以下步骤：步骤1），再生粗骨料改性：步骤1‑1），将再生粗骨料投入改性剂中，所述改性剂包括聚苯硫醚，所述改性剂质量大于等于再生粗骨料投入改性剂中的质量，将改性剂加热至290‑300℃，在1‑2Mpa的条件下，搅拌≥3min；步骤1‑2），将再生粗骨料滤出并冷却至≤150℃，获得预处理骨料；步骤1‑3），将预处理骨料与打磨材料混合，在转速600‑800r/min下搅拌≥10min；步骤1‑4），过滤分离打磨材料，获得改性再生粗骨料；步骤2），制备混凝土拌和料；步骤3），制备混凝土。本发明具有提高再生混凝土的强度的优点。

Description

高强度再生混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土领域，尤其是涉及一种高强度再生混凝土及其制备方法。

背景技术

混凝土材料是现代建筑材料的主要成员之一，随着城市化发展，混凝土建筑越来越多，废旧的混凝土建筑需要拆卸以新建安全性更高，空间利用率更高的新建筑，在拆卸的过程中就产生了大量混凝土废料，由于混凝土材料的特殊性，若将混凝土废料直接填埋，混凝土废料难以降解，便形成了建筑垃圾，严重污染环境，因此，需要对混凝土废料的再利用进行研究。

混凝土废料通过破碎，可以充当骨料，通过混凝土废料制得的再生骨料可部分或全部替代天然骨料，制得的混凝土为再生混凝土，再生混凝土的推广应用很大程度解决了废旧混凝土对环境的污染问题，但是再生骨料是通过外力破坏混凝土结构所获得的，因此再生骨料在破碎的过程中因外力的作用，总是会产生更多裂纹，导致再生骨料的吸水率较高、密实度较低，导致再生骨料的物理性能相比天然骨料有较大的下降，因此，采用了再生骨料的再生混凝土的强度会有所下降，使得混凝土材料的应用受限，因此，还有改善空间。

发明内容

为了提高再生混凝土的强度，本申请提供一种高强度再生混凝土及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种高强度再生混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：

一种高强度再生混凝土的制备方法，包括以下步骤：

步骤1)，再生粗骨料改性：

步骤1-1)，将再生粗骨料投入改性剂中，所述改性剂包括聚苯硫醚，所述改性剂质量大于等于再生粗骨料投入改性剂中的质量，将改性剂加热至290-300℃，在1-2Mpa的条件下，搅拌≥3min；

步骤1-2)，将再生粗骨料滤出并冷却至≤150℃，获得预处理骨料；

步骤1-3)，将预处理骨料与打磨材料混合，在转速600-800r/min下搅拌≥10min；

步骤1-4)，过滤分离打磨材料，获得改性再生粗骨料；

步骤2)，制备混凝土拌和料：

步骤2-1)，将质量份数为331.8-345.4份的水泥、质量份数为33.1-34.5份的粉煤灰、质量份数为389.3-405.2份的砂、质量份数为756.3-787.2份的改性再生粗骨料、质量份数为6.6-6.8份的减水剂混合均匀，获得预混物；

步骤2-2)，将质量份数为100份的水加入预混物中混合均匀，获得混凝土拌和料；

步骤3)，制备混凝土：

将混凝土拌和料浇筑至模板中，捣实，洒水养护，脱模，得高强度再生混凝土。

通过采用上述技术方案，通过将再生粗骨料与聚苯硫醚混合，在高压下，聚苯硫醚充分渗入再生粗骨料的裂纹中，完成对再生粗骨料裂纹的修补，使得再生粗骨料的密实度提高，吸水率下降，另外，再生粗骨料在受到压力时，由于聚苯硫醚的可变形能力远大于由无机材料组成的废旧混凝土材料，因此外力会优先压缩填充在再生粗骨料中的聚苯硫醚，通过压缩变形可有效缓冲冲击力带来的能量，吸能效果较佳，从而使得再生粗骨料的物理性能更佳，制得的再生混凝土具有更高的抗压强度。

通过将预处理骨料与打磨材料混合，通过打磨材料打磨预处理骨料，使得一部分包裹在再生粗骨料外表面的聚苯硫醚被磨掉，以露出再生粗骨料的表面，而且在打磨材料的作用下，会使得再生粗骨料表面更为粗糙，与水泥石的连接更为稳定，使得制得的再生混凝土的抗压强度更高，同时，由于再生粗骨料表面包裹了聚苯硫醚，通过聚苯硫醚保护了再生粗骨料，使得在打磨的过程中，不易因冲击导致再生粗骨料破碎，实现再生粗骨料表面粗糙处理的效果，另外，由于打磨材料无法将包裹在再生粗骨料表面的聚苯硫醚完全打磨掉，使得再生粗骨料与水泥石之间也能形成部分缓冲层，使得再生混凝土受力时，能通过聚苯硫醚缓冲，从进一步提高再生混凝土的强度。

优选的，所述改性剂包括聚苯硫醚、玻璃纤维、蒙脱土、石墨。

通过采用上述技术方案，通过在聚苯硫醚中加入玻璃纤维、蒙脱土、石墨，使得聚苯硫醚的物理性能更佳，尤其是抗拉强度得到提高，使得再生混凝土受拉力或受剪切力时，作用力不易从再生骨料的裂纹处破坏再生骨料，使得拉力被聚苯硫醚吸收，保持了再生骨料的稳定性，从而使得再生混凝土的稳定性较高，抗裂性能更佳。

优选的，所述聚苯硫醚、玻璃纤维、蒙脱土、石墨的质量比例为1：0.3：0.1：0.1。

通过采用上述技术方案，通过特定比例配合，使得聚苯硫醚的抗拉性能提升较佳，对再生粗骨料的改性效果较好。

优选的，所述玻璃纤维长度为0.5-1mm。

通过采用上述技术方案，通过采用特定的长度，使得玻璃纤维更好地跟随聚苯硫醚进入再生粗骨料的裂纹中，以使得对再生粗骨料的补强效果更佳。

优选的，所述蒙脱土≥325目。

通过采用上述技术方案，通过采用特定的粒径，使得蒙脱土更易跟随聚苯硫醚进入再生粗骨料的裂纹中，对再生粗骨料的补强效果更好。

优选的，所述石墨≥325目。

通过采用上述技术方案，通过采用特定的粒径，使得石墨更易跟随聚苯硫醚进入再生粗骨料的裂纹中，对再生粗骨料的改性效果较佳。

优选的，所述打磨材料为碳化硅。

通过采用上述技术方案，通过采用碳化硅作为打磨材料，打磨效果较佳，易于将包裹在再生粗骨料表面的聚苯硫醚磨掉更多，并且在再生粗骨料表面形成更多粗糙面。

优选的，所述打磨材料为40-60目。

通过采用上述技术方案，通过采用具体粒径，使得打磨出的粗糙面更为合适，避免粒径太大导致对再生粗骨料的冲击过大而导致再生粗骨料二次损伤，对再生粗骨料的改性效果更佳。

第二方面，本申请提供一种高强度再生混凝土，采用如下的技术方案：

一种高强度再生混凝土，由上述的高强度再生混凝土的制备方法制得。

通过采用上述技术方案，制得的高强度再生混凝土具有更高的抗压、抗裂性能，使得再生混凝土的适用性更广，更好地应用于各种工程当中，使得混凝土废料得以充分利用且不易对再生混凝土的性能产生较大的负面影响。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、由于本申请通过将再生粗骨料与聚苯硫醚混合，在高压下，聚苯硫醚充分渗入再生粗骨料的裂纹中，完成对再生粗骨料裂纹的修补，使得再生粗骨料的密实度提高，吸水率下降，另外，再生粗骨料在受到压力时，由于聚苯硫醚的可变形能力远大于由无机材料组成的废旧混凝土材料，因此外力会优先压缩填充在再生粗骨料中的聚苯硫醚，通过压缩变形可有效缓冲冲击力带来的能量，吸能效果较佳，从而使得再生粗骨料的物理性能更佳，制得的再生混凝土具有更高的抗压强度。

2、本申请中优选通过将预处理骨料与打磨材料混合，通过打磨材料打磨预处理骨料，使得一部分包裹在再生粗骨料外表面的聚苯硫醚被磨掉，以露出再生粗骨料的表面，而且在打磨材料的作用下，会使得再生粗骨料表面更为粗糙，与水泥石的连接更为稳定，使得制得的再生混凝土的抗压强度更高，同时，由于再生粗骨料表面包裹了聚苯硫醚，通过聚苯硫醚保护了再生粗骨料，使得在打磨的过程中，不易因冲击导致再生粗骨料破碎，实现再生粗骨料表面粗糙处理的效果，另外，由于打磨材料无法将包裹在再生粗骨料表面的聚苯硫醚完全打磨掉，使得再生粗骨料与水泥石之间也能形成部分缓冲层，使得再生混凝土受力时，能通过聚苯硫醚缓冲，从进一步提高再生混凝土的强度。

3、本申请中优选通过在聚苯硫醚中加入玻璃纤维、蒙脱土、石墨，使得聚苯硫醚的物理性能更佳，尤其是抗拉强度得到提高，使得再生混凝土受拉力或受剪切力时，作用力不易从再生骨料的裂纹处破坏再生骨料，使得拉力被聚苯硫醚吸收，保持了再生骨料的稳定性，从而使得再生混凝土的稳定性较高，抗裂性能更佳。

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。

以下实施例及对比例中所有原料的来源信息详见表1。

表1

实施例1-3

一种高强度再生混凝土，包括以下组分：

水、水泥、粉煤灰、砂、改性再生粗骨料、减水剂。

实施例1-3中，各组分的具体投入量(单位kg)详见表2。

表2

	实施例1	实施例2	实施例3
				水	100	100	100
水泥	331.8	338.6	345.4
				粉煤灰	33.1	33.8	34.5
砂	389.3	397.2	405.2
				改性再生粗骨料	756.3	771.7	787.2
减水剂	6.6	6.7	6.8

实施例1-3中，高强度再生混凝土的制备方法包括以下步骤：

步骤1)，再生粗骨料改性：

步骤1-1)，将再生粗骨料、改性剂投入密封的搅拌装置中，改性剂为聚苯硫醚，改性剂质量等于再生粗骨料投入改性剂中的质量，将改性剂加热至290℃，在1Mpa的条件下，搅拌3min。

步骤1-2)，将再生粗骨料捞出，平铺在滤网上，自然冷却至150℃，冷却过程中通过震动滤网以使再生粗骨料上过多的聚苯硫醚滴落，并使得冷却过程中，再生粗骨料不易因聚苯硫醚固化而粘结在滤网上以及减少相邻再生粗骨料相互粘结，获得预处理骨料。

步骤1-3)，将预处理骨料与打磨材料混合并投入密封的搅拌装置中，预处理骨料与打磨材料的质量比例为1：0.2，打磨材料为40目的碳化硅，在转速600r/min下搅拌10min。

步骤1-4)，通过滤网过滤，将预处理骨料与打磨材料以及被打磨材料打磨下来的聚苯硫醚及部分骨料碎屑分离，获得改性再生粗骨料。

步骤2)，制备混凝土拌和料：

步骤2-1)，将水泥、粉煤灰、砂、改性再生粗骨料、减水剂投入搅拌釜中，转速60r/min，搅拌5min，混合均匀，获得预混物。

步骤2-2)，将水加入预混物中，转速60r/min，搅拌3min，混合均匀，获得混凝土拌和料。

步骤3)，制备混凝土：

将混凝土拌和料浇筑至模板中，捣实后再次浇筑混凝土拌和料至填埋模板，洒水养护7d，拆除模板，静置养护至28d，得高强度再生混凝土。

实施例4

一种高强度再生混凝土，与实施例2相比，区别仅在于：

高强度再生混凝土的制备方法中：

步骤1-1)，将再生粗骨料、改性剂投入密封的搅拌装置中，改性剂为聚苯硫醚，改性剂质量等于再生粗骨料投入改性剂中的质量，将改性剂加热至300℃，在2Mpa的条件下，搅拌3min。

步骤1-3)，将预处理骨料与打磨材料混合并投入密封的搅拌装置中，预处理骨料与打磨材料的质量比例为1：0.2，打磨材料为60目的碳化硅，在转速800r/min下搅拌10min。

实施例5

一种高强度再生混凝土，与实施例2相比，区别仅在于：

高强度再生混凝土的制备方法中：

步骤1-1)，将再生粗骨料、改性剂投入密封的搅拌装置中，改性剂为聚苯硫醚、玻璃纤维、蒙脱土、石墨，聚苯硫醚、玻璃纤维、蒙脱土、石墨的质量比例为1：0.3：0.1：0.1，改性剂质量等于再生粗骨料投入改性剂中的质量，将改性剂加热至290℃，在1Mpa的条件下，搅拌3min。

其中，玻璃纤维长度为0.5mm。

其中，蒙脱土为325目。

其中，石墨为325目。

实施例6

一种高强度再生混凝土，与实施例5相比，区别仅在于：

玻璃纤维长度为1mm。

对比例1-2

一种混凝土，包括以下组分：

水、水泥、粉煤灰、砂、粗骨料、减水剂。

对比例1-2，各组分的具体投入量(单位kg)详见表3。

表3

	对比例1	对比例2
			水	100	100
水泥	338.6	338.6
			粉煤灰	33.8	33.8
砂	397.2	397.2
			粗骨料	771.7	771.7
减水剂	6.7	6.7

对比例1-2中，混凝土的制备方法包括以下步骤：

步骤01)，制备混凝土拌和料：

步骤01-1)，将水泥、粉煤灰、砂、粗骨料、减水剂投入搅拌釜中，转速60r/min，搅拌5min，混合均匀，获得预混物。

步骤01-2)，将水加入预混物中，转速60r/min，搅拌3min，混合均匀，获得混凝土拌和料。

步骤02)，制备混凝土：

将混凝土拌和料浇筑至模板中，捣实后再次浇筑混凝土拌和料至填埋模板，洒水养护7d，拆除模板，静置养护至28d，得混凝土。

对比例1中，粗骨料为天然碎石。

对比例2中，粗骨料为未经过预处理的再生粗骨料。

实验1

根据《普通混凝土力学性能试验方法标准GB/T50081-2016》检测各实施例及对比例制备的混凝土拌和料制得的混凝土试样的7天抗压强度、28天抗压强度、28天劈裂抗拉强度。

实验1的具体检测数据详见表4。

表4

根据表4中，实施例2与对比例1、2的数据对比可得，采用经过改性的再生粗骨料的混凝土试样与采用天然碎石作为粗骨料的混凝土试样在抗压强度与劈裂抗拉强度上差异较少，采用经过改性的再生粗骨料的混凝土试样与采用未经过改性的再生粗骨料的混凝土试样相比，抗压强度与劈裂抗拉强度均明显提高，可见采用改性后的再生粗骨料制得的混凝土试样的抗压抗裂性能均接近采用天然粗骨料的混凝土试样，使得制得的高强度再生混凝土的物理性能无明显负面影响，更好地适用于各种建筑工程中，较好地解决了混凝土废料的再利用问题。

根据表4中实施例2与实施例5、6的数据对比可得，当改性剂采用聚苯硫醚、玻璃纤维、蒙脱土、石墨复配时，制得的混凝土试样的劈裂抗拉强度明显提高，抗压强度也有一定上升，使得制得的高强度再生混凝土的物理性能更佳，质量更好。

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 (9)

1.一种高强度再生混凝土的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1），再生粗骨料改性：

步骤1-1），将再生粗骨料投入改性剂中，所述改性剂包括聚苯硫醚，所述改性剂质量大于等于再生粗骨料投入改性剂中的质量，将改性剂加热至290-300℃，在1-2Mpa的条件下，搅拌≥3min；

步骤1-2），将再生粗骨料滤出并冷却至≤150℃，获得预处理骨料；

步骤1-3），将预处理骨料与打磨材料混合，在转速600-800r/min下搅拌≥10min；

步骤1-4），过滤分离打磨材料，获得改性再生粗骨料；

步骤2），制备混凝土拌和料：

步骤2-1），将质量份数为331.8-345.4份的水泥、质量份数为33.1-34.5份的粉煤灰、质量份数为389.3-405.2份的砂、质量份数为756.3-787.2份的改性再生粗骨料、质量份数为6.6-6.8份的减水剂混合均匀，获得预混物；

步骤2-2），将质量份数为100份的水加入预混物中混合均匀，获得混凝土拌和料；

步骤3），制备混凝土：

将混凝土拌和料浇筑至模板中，捣实，洒水养护，脱模，得高强度再生混凝土。

2.根据权利要求1所述的一种高强度再生混凝土的制备方法，其特征在于：所述改性剂包括聚苯硫醚、玻璃纤维、蒙脱土、石墨。

3.根据权利要求2所述的一种高强度再生混凝土的制备方法，其特征在于：所述聚苯硫醚、玻璃纤维、蒙脱土、石墨的质量比例为1：0.3：0.1：0.1。

4.根据权利要求2所述的一种高强度再生混凝土的制备方法，其特征在于：所述玻璃纤维长度为0.5-1mm。

5.根据权利要求2所述的一种高强度再生混凝土的制备方法，其特征在于：所述蒙脱土≥325目。

6.根据权利要求2所述的一种高强度再生混凝土的制备方法，其特征在于：所述石墨≥325目。

7.根据权利要求1所述的一种高强度再生混凝土的制备方法，其特征在于：所述打磨材料为碳化硅。

8.根据权利要求7所述的一种高强度再生混凝土的制备方法，其特征在于：所述打磨材料为40-60目。

9.一种高强度再生混凝土，其特征在于：由权利要求1-8任一所述的高强度再生混凝土的制备方法制得。