CN113929381B - 一种低收缩再生高性能混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种低收缩再生高性能混凝土及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及废旧水泥混凝土再生利用技术领域，具体为一种低收缩再生高性能混凝土及其制备方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种低收缩再生高性能混凝土，主要由以下组分组成：粗骨料、细骨料、水泥、水、粉煤灰、粒化超细高炉矿渣、第一纤维、高效减水剂，所述细骨料包括经强化处理的再生骨料和砂，所述再生骨料和砂的质量比为1：(7‑9)，同时提供了相应的制备方法，本发明降低高性能混凝土的收缩率。

Description

一种低收缩再生高性能混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于废旧水泥混凝土再生利用技术领域，具体涉及一种低收缩再生高性能混凝土及其制备方法。
背景技术
随着经济快速发展，我国每年产生了大量的废旧水泥混凝土，对其处理不当，不仅浪费资源，且对环境产生较大的影响，这与我国走绿色发展的道路相悖。目前，针对废旧水泥混凝土，多以破碎后以再生骨料使用。但再生骨料由于表面存在硬化后的水泥石，导致其存在多种不足，如吸水率高、粒径差、强度不高等问题，严重制约了其使用范围，无法有效的大量使用，以解决数量日益增长的废旧水泥混凝土。另外，高性能混凝土应用广泛，强度高的同时，收缩问题也是其在应用中重点考虑的问题。针对高性能混凝土中引用再生骨料，人们对此仍保持谨慎态度。在高性能混凝土广泛应用以及环境资源日见紧缺的环境下，有必要采用技术创新路线对骨料强化处理，扬长避短，将其引入高性能混凝土中，在不影响高性能混凝土的强度同时，利用强化处理的骨料在其内部发挥内养护作用，降低高性能混凝土的收缩率。
发明内容
针对现有技术的不足，为克服现有技术之缺陷，本发明目的在于提供一种低收缩再生高性能混凝土及其制备方法，以降低高性能混凝土的收缩率。
其技术方案是，一种低收缩再生高性能混凝土，主要由以下组分组成：粗骨料、细骨料、水泥、水、粉煤灰、粒化超细高炉矿渣、第一纤维、高效减水剂，所述细骨料包括经强化处理的再生骨料和砂，所述再生骨料和砂的质量比为1：(7-9)。
优选地，所述再生骨料主要由以下重量份的原料制成：再生骨料原料40-50份、复合水泥30-40份、水性环氧树脂3-15份、苯丙乳液2-5份、水4-7份、第二纤维1-3份。
优选地，所述再生骨料原料为废弃混凝土破碎筛分制得，所述复合水泥由42.5的普通硅酸盐水泥和52.5的快硬硫铝酸盐水泥按1：(0.7-0.8)质量比组成，所述水性环氧树脂为水性环氧树脂乳液和水性环氧固化剂(3-5)：1质量比组成，所述苯丙乳液为有机硅改性苯丙乳液，所述第二纤维为聚丙烯纤维。
优选地，所述再生骨料原料的粒径为1.8-2.7mm。
优选地，所述砂为粒径0.15mm-2.36mm的河砂。
优选地，所述混凝土主要由以下质量份的组分制成：粗骨料35-40份、细骨料25-30份、水泥15-20份、水5-9份、粉煤灰5-6份、粒化超细高炉矿渣2-3份、第一纤维1-2份、高效减水剂1-2份。
优选地，所述粗骨料为玄武岩，所述水泥为42.5的硅酸盐水泥，所述粉煤灰为I级类，所述粒化超细高炉矿渣为FS115级别，所述第一纤维为玄武岩纤维，所述高效减水剂为聚羧酸减水剂。
细骨料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将复合水泥、水性环氧树脂、苯丙乳液、水、第二纤维混合，得浆体，再加入再生骨料原料、混合，得到外层包裹有浆体的再生骨料原料，待外层浆体处于塑性状态末期时，去除多余水泥浆料，将外层包裹有浆体的再生骨料原料揉搓、刺孔、筛分；
(2)将步骤(1)处理后的外层包裹有浆体的再生骨料原料养生25-30d，得到经强化处理的再生骨料；
(3)将步骤(2)的经强化处理的再生骨料与砂混合，制成细骨料。
优选地，所述揉搓方法：采用凹凸不平的平板对外层包裹有浆体的再生骨料原料按压揉搓处理，其中外层包裹有浆体的再生骨料原料表面处的凹凸面均为面积2-3mm2的正方形结构。
优选地，所述刺孔方法：用钢刷刺入外层包裹有浆体的再生骨料原料表面即可。
本发明的低收缩再生高性能混凝土的制备方法为：将粗骨料、细骨料、水泥、水、粉煤灰、粒化超细高炉矿渣、第一纤维、高效减水剂按质量份拌合搅拌即制成该混凝土。
本发明提供了一种低收缩再生高性能混凝土及其制备方法，与现有技术相比有益效果为：
1、在不影响高性能混凝土强度的同时，通过人为因素对再生骨料原料进行强化处理，包括特殊浆体包裹再生骨料原料处理，外形尺寸整形处理后使其结构更接近于立方体理想状态；用钢刷刺入外层使其表面存在多处孔洞，所述特殊浆体为复合水泥、水性环氧树脂、苯丙乳液、水、纤维组成，特殊浆体与再生骨料原料混合，包裹在再生骨料原料表面，经硬化后，可形成经强化处理的再生骨料，对其外形处理，可使其在混凝土中充分发挥润滑和填充作用，使高性能混凝土更易拌合均匀的同时，充分使强化处理后的细骨料分散于骨架结构中，由于再生骨料表面存在细微裂缝及孔隙，是其吸水率较高的原因，本发明中的无机和有机复合硬化浆体强度及密度高于再生骨料表面的水泥石，可降低再生骨料的吸水率，另外，强化处理的再生骨料表面水泥石存在多处孔洞，孔的直径大于再生骨料原料的孔隙直径，由此易在强化处理后的再生骨料内部形成外宽内窄的孔隙结构，在拌合过程中，水分易进入强化处理后的再生骨料内部，但不易在后面扰动情况下流出，以此，在高性能混凝土硬化初期，可降低强化处理后的再生骨料周边水灰比，减少径向生长的Ca(OH)2晶体，降低界面过渡区疏松水化产物的产生，降低高性能混凝土的收缩率，在硬化后期，留存在再生骨料内部的水分则会因为压力差，发挥毛细管作用，将留存的水分供养至周边，使得周边持续水化作用，增强界面过渡区的硬度，发挥内养护的作用，促进高性能混凝土强度的发展。
具体实施方式
下面通过具体的实施例子对本发明做进一步的详细描述。
实施例一：
一种低收缩再生高性能混凝土，主要由以下组分组成：粗骨料、细骨料、水泥、水、粉煤灰、粒化超细高炉矿渣、第一纤维、高效减水剂，细骨料包括经强化处理的再生骨料和砂，再生骨料和砂的质量比为1：8。
该混凝土制备时，采用粗骨料35份，细骨料25份，水泥15份，水5份，粉煤灰5份，粒化超细高炉矿渣2份，第一纤维2份，高效减水剂1份。
进一步的，经强化处理的再生骨料粒径为4.75mm。
进一步的，砂为粒径为0.15mm-2.36mm的河砂。
进一步的，粗骨料为玄武岩，水泥为42.5的硅酸盐水泥，粉煤灰为I级类，粒化超细高炉矿渣为FS115级别，第一纤维为玄武岩纤维，高效减水剂为聚羧酸减水剂。
进一步的，粗骨料的级配为连续级配。
进一步的，细骨料的级配为中砂级配。
进一步的，经强化处理的再生骨料包括再生骨料原料、复合水泥、水性环氧树脂、苯丙乳液、水、第二纤维。
再生骨料制备时，采用再生骨料原料40份，复合水泥30份，水性环氧树脂3份，苯丙乳液2份，水4份，第二纤维1份。
进一步的，再生骨料原料为将废弃混凝土破碎筛分而得，复合水泥由42.5的普通硅酸盐水泥和52.5的快硬硫铝酸盐水泥按1：0.7质量份比组成，水性环氧树脂为水性环氧树脂乳液和水性环氧固化剂3：1质量份比组成，苯丙乳液为有机硅改性苯丙乳液，第二纤维为聚丙烯纤维。
进一步的，再生骨料原料的粒径为2.36mm。
本发明的细骨料的制备方法，包括以下步骤：
一、制备再生骨料
将复合水泥、水性环氧树脂、苯丙乳液、水、第二纤维按质量份拌合，得浆体，之后将2.36mm的再生骨料原料倒入搅拌均匀，使2.36mm的再生骨料原料充分被浆体包裹；待至外层浆体处于塑性状态末期时，去除多余水泥浆料，将外层包裹有浆体的再生骨料原料使用自制的底面存在凹凸不平的平板对其按压揉搓处理，其中外层包裹有浆体的再生骨料原料表面处的凹凸面均为面积2-3mm2的正方形结构，使外层包裹有浆体的再生骨料原料形状接近立方体；揉搓后，再使用钢刷刺入外层包裹有浆体的再生骨料原料表面，使其表面存在多处孔洞；刺孔后，再对外层包裹有浆体的再生骨料原料过筛，筛分之后，对外层包裹有浆体的再生骨料原料静置养生28d，即可得到经强化处理的4.75mm再生骨料。
二、制备细骨料
将经强化处理的4.75mm再生骨料和砂拌合搅拌制成细骨料。
三、制备低收缩再生高性能混凝土
将粗骨料、细骨料、水泥、水、粉煤灰、粒化超细高炉矿渣、第一纤维、高效减水剂按质量份拌合搅拌即制成低收缩再生高性能混凝土试件。
实施例二：
该混凝土制备时，采用粗骨料40份，细骨料28份，水泥17份，水6份，粉煤灰6份，粒化超细高炉矿渣3份，第一纤维2份，高效减水剂2份。
再生骨料制备时，采用再生骨料原料50份，复合水泥35份，水性环氧树脂10份，苯丙乳液3份，水5份，第二纤维2份。
再生骨料和砂的质量比为1；7，复合水泥由42.5的普通硅酸盐水泥和52.5的快硬硫铝酸盐水泥按1：0.8质量份比组成，水性环氧树脂为水性环氧树脂乳液和水性环氧固化剂5：1质量份比组成。
其余部分和实施例一相同。
实施例三：
该混凝土制备时，采用粗骨料37份，细骨料30份，水泥20份，水9份，粉煤灰5份，粒化超细高炉矿渣2份，第一纤维1份，高效减水剂1份。
再生骨料制备时，采用再生骨料原料45份，复合水泥40份，水性环氧树脂15份，苯丙乳液5份，水7份，第二纤维3份。
再生骨料和砂的质量比为1；9，复合水泥由42.5的普通硅酸盐水泥和52.5的快硬硫铝酸盐水泥按1：0.75质量份比组成，水性环氧树脂为水性环氧树脂乳液和水性环氧固化剂4：1质量份比组成。
其余部分和实施例一相同。
实施例四：对比试验
实验对比例：现有技术中制备高性能混凝土的方法为：
采用粗骨料为35份，细骨料为25份，水泥为15份，水为5份，粉煤灰为5份，粒化超细高炉矿渣为2份，纤维为2份，高效减水剂为1份，其中细骨料为天然中砂，粗骨料为玄武岩，水泥为42.5的硅酸盐水泥，粉煤灰为I级类，粒化超细高炉矿渣为FS115级别，第一纤维为玄武岩纤维，高效减水剂为聚羧酸减水剂，将粗骨料、细骨料、水泥、水、粉煤灰、粒化超细高炉矿渣、第一纤维、高效减水剂按质量份拌合搅拌制备成高性能混凝土试件。
对实施例一和实验对比例所制备的试件在同等环境下分别检测其坍落度、7d的收缩率，以及7d与28d的抗压强度、弯拉强度，结果如表1所示。
其中坍落度测试方法为坍落度仪法，依据《公路工程水泥及混凝土试验规程》(JTG3420-2020)T0522-2005；抗压强度采用抗压强度试验方法T0551-2020，弯拉强度采用弯拉强度试验方法T0558-2005，规范均为《公路工程水泥及混凝土试验规程》；收缩率采用《公路工程水泥及混凝土试验规程》T0575-2020，非接触法测试7天的收缩率。
表1对比试验结果
Figure BDA0003281330160000071
由结果可知，在高性能混凝土中引用强化处理后的再生骨料，相同水灰比、砂率情况下，坍落度相比未引入有所降低，粘聚性和保水性更优，其7d的收缩率相对未引用的高性能混凝土，收缩率降低显著，且7d与28d的抗压和弯拉强度均有所提高，表明本发明的再生骨料原料，经过浆体包裹强度强化、粒形整形处理和人为创造外宽内窄的孔隙结构，得到的强化处理后的再生骨料使高性能混凝土更易拌合，在高性能混凝土中更为均匀分布在其内部，并发挥内养护作用，降低了高性能混凝土的收缩率，并在后期方便为高性能混凝土内部的水化提供水分，促进高性能混凝土强度的继续发展，从而得到一种低收缩再生高性能混凝土。
结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，具体实现该技术方案方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种低收缩再生高性能混凝土的制备方法，其特征在于：该低收缩再生高性能混凝土主要由以下组分组成：粗骨料、细骨料、水泥、水、粉煤灰、粒化超细高炉矿渣、第一纤维、高效减水剂，所述细骨料包括经强化处理的再生骨料和砂，所述再生骨料和砂的质量比为1：（7-9）；
所述再生骨料主要由以下重量份的原料制成：再生骨料原料40-50份、复合水泥30-40份、水性环氧树脂3-15份、苯丙乳液2-5份、水4-7份、第二纤维1-3份；
所述的细骨料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将复合水泥、水性环氧树脂、苯丙乳液、水、第二纤维混合，得浆体，再加入再生骨料原料、混合，得到外层包裹有浆体的再生骨料原料，待外层浆体处于塑性状态末期时，去除多余水泥浆料，将外层包裹有浆体的再生骨料原料揉搓、刺孔、筛分；
（2）将步骤（1）处理后的外层包裹有浆体的再生骨料原料养生25-30d，得到经强化处理的再生骨料；
（3）将步骤（2）的经强化处理的再生骨料与砂混合，制成细骨料。
2.根据权利要求1所述的一种低收缩再生高性能混凝土的制备方法，其特征在于：所述再生骨料原料为废弃混凝土破碎筛分制得，所述复合水泥由42.5的普通硅酸盐水泥和52.5的快硬硫铝酸盐水泥按1：（0.7-0.8）质量比组成，所述水性环氧树脂为水性环氧树脂乳液和水性环氧固化剂（3-5）：1质量比组成，所述苯丙乳液为有机硅改性苯丙乳液，所述第二纤维为聚丙烯纤维。
3.根据权利要求1或2所述的一种低收缩再生高性能混凝土的制备方法，其特征在于：所述再生骨料原料的粒径为1.8-2.7 mm。
4.根据权利要求1所述的一种低收缩再生高性能混凝土的制备方法，其特征在于：所述砂为粒径0.15mm-2.36mm的河砂。
5.根据权利要求1所述的一种低收缩再生高性能混凝土的制备方法，其特征在于：所述混凝土主要由以下质量份的组分制成：粗骨料35-40份、细骨料25-30份、水泥15-20份、水5-9份、粉煤灰5-6份、粒化超细高炉矿渣2-3份、第一纤维1-2份、高效减水剂1-2份。
6.根据权利要求5所述的一种低收缩再生高性能混凝土的制备方法，其特征在于：所述粗骨料为玄武岩，所述水泥为42.5的硅酸盐水泥，所述粉煤灰为I级类，所述粒化超细高炉矿渣为FS115级别，所述第一纤维为玄武岩纤维，所述高效减水剂为聚羧酸减水剂。
7.根据权利要求1所述的一种低收缩再生高性能混凝土的制备方法，其特征在于：所述揉搓方法：采用凹凸不平的平板对外层包裹有浆体的再生骨料原料按压揉搓处理，其中外层包裹有浆体的再生骨料原料表面处的凹凸面均为面积2-3mm2的正方形结构。
8.根据权利要求1所述的一种低收缩再生高性能混凝土的制备方法，其特征在于：所述刺孔方法：用钢刷刺入外层包裹有浆体的再生骨料原料表面即可。
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