CN114276082B - 一种利用建筑废料的再生混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及混凝土领域，具体公开了一种利用建筑废料的再生混凝土及其制备方法。一种利用建筑废料的再生混凝土，由混凝土拌和料制成，包括：水、水泥、粉煤灰、再生骨料、天然骨料、尖晶石粉末、亚甲基二萘磺酸钠、木质素磺酸钠、磺化三聚氰胺甲醛树脂、三氯化铁、缓凝剂，制备方法包括：1）再生骨料、尖晶石粉末、三氯化铁混合均匀得再生骨料混合物，2）水、水泥、粉煤灰、亚甲基二萘磺酸钠、木质素磺酸钙、磺化三聚氰胺甲醛树脂、缓凝剂混合均匀得水泥浆液；3）水泥浆液中投入天然骨料、再生骨料混合物，混合均匀，获得混凝土拌和料；4）浇筑，养护，脱模，得利用建筑废料的再生混凝土。本发明具有更好地降低环境污染的优点。

Description

一种利用建筑废料的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，尤其是涉及一种利用建筑废料的再生混凝土及其制备方法。

背景技术

随着社会发展，采用混凝土作为主要材料的建筑越来越多，随着时间推移，许多混凝土建筑达到了较长的使用时间，旧建筑在规划上以及安全性上均开始难以满足人民生活所需，因此逐渐出现了混凝土建筑拆除重建或建筑部分拆除翻新的现象，随着混凝土建筑的拆除，产生了大量的建筑废料，建筑废料主要为混凝土废料，混凝土废料若直接填埋，由于其难以降解，将造成严重的环境污染，因此混凝土废料的再利用十分有意义。

目前，混凝土废料主要通过破碎形成再生骨料，再次掺入新拌混凝土中以替换部分天然骨料，但是由于混凝土废料在破碎时是通过外力强行破碎，使得断裂面易产生大量细纹，而且，由于混凝土废料中含有大佬粒径小于150μm的水化水泥颗粒，配合表面的大量细纹，会使得再生骨料的吸水性明显高于天然集料，从而导致需要更多的水以保证流动性，在水化过程中，由于水泥胶体的黏度较高，难以深入较深的细纹中，导致再生骨料仅能吸附水分而难以将水泥吸入细纹中，在水化过程中，随着水分的蒸发，会使得混凝土内部形成更多空间，导致混凝土收缩更为严重，使得混凝土容易产生更多细纹，导致制得的混凝土的强度下降，为了保证掺入了再生骨料的混凝土的性能，只能降低再生骨料的掺量，减少再生骨料带来的负面影响，使得再生骨料消耗速度较慢，仍需大量开采天然骨料以满足需求，降低环境污染的效果欠佳，因此，还有改善空间。

发明内容

为了更好地降低环境污染，本申请提供一种利用建筑废料的再生混凝土及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种利用建筑废料的再生混凝土，采用如下的技术方案：

一种利用建筑废料的再生混凝土，由混凝土拌和料制成，所述混凝土拌和料包括以下质量份数的组分：

水100份；

水泥279-281份；

粉煤灰35.8-36.2份；

再生骨料572-576份；

天然骨料572-576份；

尖晶石粉末19.6-20.4份；

亚甲基二萘磺酸钠1.98-2.02份；

木质素磺酸钠1.38-1.42份；

磺化三聚氰胺甲醛树脂0.18-0.22份；

三氯化铁0.78-0.82份；

缓凝剂0.98-1.02份。

优选的，所述混凝土拌和料包括以下质量份数的组分：

水100份；

水泥279.5-280.5份；

粉煤灰35.9-36.1份；

再生骨料573-575份；

天然骨料573-575份；

尖晶石粉末19.8-20.2份；

亚甲基二萘磺酸钠1.99-2.01份；

木质素磺酸钙1.39-1.41份；

磺化三聚氰胺甲醛树脂0.19-0.21份；

三氯化铁0.79-0.81份；

缓凝剂0.99-1.01份。

通过采用上述技术方案，通过亚甲基二萘磺酸钠、木质素磺酸钙、磺化三聚氰胺甲醛树脂的配合，使得水泥浆液的流动性及保湿型较好，使得水泥与水混合均匀后形成的水泥浆液中的水分难以析出，从而使得再生骨料难以吸附水泥浆液中的水分，而且由于水泥浆液的流动性较佳，使得水泥浆液易于渗入再生骨料的细纹中，从而使得部分水泥能在再生骨料的细纹中水化，即使得水泥石能嵌入再生骨料的细纹中，使得水泥石与再生骨料的粘接更为稳定，从而使得制得的混凝土性能更佳，且由于水分不易被再生骨料吸收，不易在水化过程中形成空隙，从而使得制得的混凝土收缩减少，不易产生细纹，整体密实度更高，物理性能更佳。

通过尖晶石粉末与三氯化铁的加入，使得尖晶石粉末与三氯化铁能渗入再生骨料的细纹中，与水泥结合后，进一步补强，并且，通过尖晶石粉末封堵了再生骨料的细纹，使得水分更不易进入再生骨料的细纹中，降低再生骨料的吸水性，另外，三氯化铁能使得混凝土具有更好的抗腐蚀性能，使得再生骨料的抗腐蚀性能更强，堪比天然骨料，使得再生骨料更为持久稳定，通过尖晶石粉末、三氯化铁、亚甲基二萘磺酸钠、木质素磺酸钙、磺化三聚氰胺甲醛树脂的配合，使得水泥粉末与水混合的水泥浆液渗入再生骨料的细纹中并通过尖晶石粉末补强以及通过三氯化铁提高抗腐蚀性能，使水泥石与再生骨料粘接更为稳定，再生骨料自身结构也更为持久稳定，最终使制得的混凝土物理性能更佳。

通过缓凝剂的加入，控制水泥水化速度，使得水泥浆液有足够的时间渗入再生骨料的细纹中后再进行水化反应，保证水泥石嵌入再生骨料的效果较好，使得制得的混凝土物理性能更佳。

优选的，所述缓凝剂包括白糖、柠檬酸、羧甲基纤维素中的一种或多种。

通过采用上述技术方案，通过具体选择缓凝剂的种类，使得缓凝效果较为合适，使得水泥浆液充分渗入再生骨料中，提高水泥石与再生骨料的粘结稳定性。

优选的，所述缓凝剂为白糖、柠檬酸、羧甲基纤维素中的复配。

通过采用上述技术方案，通过采用白糖、柠檬酸、羧甲基纤维素复配制得缓凝剂，使得缓凝效果较佳，水泥石较好地嵌入再生骨料中，提高混凝土的强度。

优选的，所述白糖、柠檬酸、羧甲基纤维素的质量比例为1：0.2：1.3。

通过采用上述技术方案，通过特定比例配合，保湿效果较佳，使得水分与水泥粉末不易分离，使得水泥浆液以整体渗入再生骨料中，减少水泥浆液中的水单独渗入再生骨料中而水泥粉末停留在再生骨料外的情况，以保证水泥在再生骨料的细纹中水化，实现水泥石嵌入再生骨料中以提高粘结稳定性的效果，使得制得的混凝土强度更高。

优选的，所述尖晶石粉末的粒径≤35μm。

通过采用上述技术方案，通过具体选择尖晶石粉末的粒径，使得尖晶石粉末易于进入再生骨料的细纹中，补强效果较佳，还能减少再生骨料的吸水性，制得的混凝土质量更佳。

优选的，所述再生骨料包括粒径为1-5mm的细骨料和粒径为10-15mm的粗骨料，所述细骨料与粗骨料的质量比例为103：184。

通过采用上述技术方案，通过细骨料与粗骨料采用具体的比例，使得混凝土较为密实，减少水泥用量，减少收缩，制得的混凝土抗压强度较高，质量较好。

第二方面，本申请提供一种利用建筑废料的再生混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：

一种上述的利用建筑废料的再生混凝土的制备方法，包括以下步骤：

步骤1)，将再生骨料、尖晶石粉末、三氯化铁混合均匀，获得再生骨料混合物；

步骤2)，将水、水泥、粉煤灰、亚甲基二萘磺酸钠、木质素磺酸钙、磺化三聚氰胺甲醛树脂、缓凝剂混合均匀，获得水泥浆液；

步骤3)，在水泥浆液中投入天然骨料、再生骨料混合物，混合均匀，获得混凝土拌和料；

步骤4)，将混凝土拌和料浇筑至模板中，养护，脱模，得利用建筑废料的再生混凝土。

通过采用上述技术方案，通过先制备再生骨料混合物，使得尖晶石粉末、三氯化铁先渗入再说骨料中，通过制备水泥浆液，使得亚甲基二萘磺酸钠、木质素磺酸钙、磺化三聚氰胺甲醛树脂、缓凝剂对水泥浆液的流动性、保湿性进行改善，然后在将水泥浆液与再生骨料混合物混合，使得水泥浆液渗入再生骨料的细纹中时，水泥粉末更易于跟随进入再生骨料的细纹中，从而使制得的混凝土结构稳定，抗压强度较高，质量较佳。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、由于本申请通过亚甲基二萘磺酸钠、木质素磺酸钙、磺化三聚氰胺甲醛树脂的配合，使得水泥浆液的流动性及保湿型较好，使得水泥与水混合均匀后形成的水泥浆液中的水分难以析出，从而使得再生骨料难以吸附水泥浆液中的水分，而且由于水泥浆液的流动性较佳，使得水泥浆液易于渗入再生骨料的细纹中，从而使得部分水泥能在再生骨料的细纹中水化，即使得水泥石能嵌入再生骨料的细纹中，使得水泥石与再生骨料的粘接更为稳定，从而使得制得的混凝土性能更佳，且由于水分不易被再生骨料吸收，不易在水化过程中形成空隙，从而使得制得的混凝土收缩减少，不易产生细纹，整体密实度更高，物理性能更佳。

2、本申请中优选通过尖晶石粉末与三氯化铁的加入，使得尖晶石粉末与三氯化铁能渗入再生骨料的细纹中，与水泥结合后，进一步补强，并且，通过尖晶石粉末封堵了再生骨料的细纹，使得水分更不易进入再生骨料的细纹中，降低再生骨料的吸水性，另外，三氯化铁能使得混凝土具有更好的抗腐蚀性能，使得再生骨料的抗腐蚀性能更强，堪比天然骨料，使得再生骨料更为持久稳定，通过尖晶石粉末、三氯化铁、亚甲基二萘磺酸钠、木质素磺酸钙、磺化三聚氰胺甲醛树脂的配合，使得水泥粉末与水混合的水泥浆液渗入再生骨料的细纹中并通过尖晶石粉末补强以及通过三氯化铁提高抗腐蚀性能，使水泥石与再生骨料粘接更为稳定，再生骨料自身结构也更为持久稳定，最终使制得的混凝土物理性能更佳。

3、本申请中优选通过缓凝剂的加入，控制水泥水化速度，使得水泥浆液有足够的时间渗入再生骨料的细纹中后再进行水化反应，保证水泥石嵌入再生骨料的效果较好，使得制得的混凝土物理性能更佳。

4、本申请的方法，通过先制备再生骨料混合物，使得尖晶石粉末、三氯化铁先渗入再说骨料中，通过制备水泥浆液，使得亚甲基二萘磺酸钠、木质素磺酸钙、磺化三聚氰胺甲醛树脂、缓凝剂对水泥浆液的流动性、保湿性进行改善，然后在将水泥浆液与再生骨料混合物混合，使得水泥浆液渗入再生骨料的细纹中时，水泥粉末更易于跟随进入再生骨料的细纹中，从而使制得的混凝土结构稳定，抗压强度较高，质量较佳。

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用原料的来源信息详见表1。

表1

实施例1

一种利用建筑废料的再生混凝土，由混凝土拌和料制成，混凝土拌和料包括以下组分：

水、水泥、粉煤灰、再生骨料、天然骨料、尖晶石、亚甲基二萘磺酸钠、木质素磺酸钠、磺化三聚氰胺甲醛树脂、三氯化铁、缓凝剂。

其中，缓凝剂由白糖、柠檬酸、羧甲基纤维素中复配而成，白糖、柠檬酸、羧甲基纤维素的质量比例为1：0.2：1.3。

其中，尖晶石粉末的平均粒径为25μm，且尖晶石粉末的粒径≤35μm。

其中，再生骨料由建筑废料中的混凝土废料破碎而成，包括细骨料和粗骨料，细骨料与粗骨料的质量比例为103：184，细骨料的平均粒径位4mm，且粒径范围为1-5mm，粗骨料的平均粒径位12mm，且粒径范围为10-15mm。

其中，天然骨料包括砂和石，砂与石的质量比例为103：184。

实施例1-5中，各组分的具体投入量(单位Kg)详见表2。

表2

实施例1-5中，利用建筑废料的再生混凝土的制备方法包括以下步骤：

步骤1)，将再生骨料、尖晶石粉末、三氯化铁投入搅拌釜中，转速60r/min，搅拌5min，混合均匀，获得再生骨料混合物。

步骤2)，将水、水泥、粉煤灰、亚甲基二萘磺酸钠、木质素磺酸钙、磺化三聚氰胺甲醛树脂、缓凝剂投入另一搅拌釜中，转速60r/min，搅拌8min，混合均匀，获得水泥浆液。

步骤3)，在水泥浆液中投入天然骨料、再生骨料混合物，转速45r/min，搅拌3min，混合均匀，获得混凝土拌和料。

步骤4)，将混凝土拌和料浇筑至模板中，洒水养护3d，脱模，静置养护至28d，得利用建筑废料的再生混凝土。

实施例6

一种利用建筑废料的再生混凝土，与实施例3相比，区别仅在于：缓凝剂为白糖。

实施例7

一种利用建筑废料的再生混凝土，与实施例3相比，区别仅在于：缓凝剂为柠檬酸。

实施例8

一种利用建筑废料的再生混凝土，与实施例3相比，区别仅在于：缓凝剂为羧甲基纤维素。

对比例1

一种利用建筑废料的再生混凝土，与实施例3相比，区别仅在于：

未加入尖晶石粉末、三氯化铁。

对比例2

一种利用建筑废料的再生混凝土，与实施例3相比，区别仅在于：

采用亚甲基二萘磺酸钠等量代替木质素磺酸钠、磺化三聚氰胺甲醛树脂。

对比例3

一种利用建筑废料的再生混凝土，与实施例3相比，区别仅在于：

采用木质素磺酸钠等量代替亚甲基二萘磺酸钠、磺化三聚氰胺甲醛树脂。

对比例4

一种利用建筑废料的再生混凝土，与实施例3相比，区别仅在于：

采用磺化三聚氰胺甲醛树脂等量代替亚甲基二萘磺酸钠、木质素磺酸钠。

对比例5

一种利用建筑废料的再生混凝土，与实施例3相比，区别仅在于：

采用天然骨料等量代替再生骨料。

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的混凝土拌和料所制备的试样的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3。

表3

根据表3中实施例3与对比例5的数据对比可得，通过加入尖晶石粉末、亚甲基二萘磺酸钠、木质素磺酸钠、磺化三聚氰胺甲醛树脂、三氯化铁、缓凝剂的配合，使得再生骨料掺量高达50％的混凝土试样的抗压强度、劈裂抗拉强度均比采用纯天然骨料的混凝土试样更高，使得再生骨料可大量掺用，使得再生骨料快速消耗，有效降低建筑废料对环境的影响，对环境十分友好。

根据表3中实施例3与对比例1的数据对比可得，加入尖晶石粉末、三氯化铁，能使得混凝土试样的抗压强度、劈裂抗拉强度在一定程度上有所提高，使得制得的混凝土的质量更佳。

根据表3中实施例3与对比例2-5数据对比可得，当亚甲基二萘磺酸钠、木质素磺酸钠、磺化三聚氰胺甲醛树脂以特定比例配合时，制得的混凝土试样的抗压强度、劈裂抗拉强度有较大程度提升，且当未采用亚甲基二萘磺酸钠、木质素磺酸钠、磺化三聚氰胺甲醛树脂以特定比例配合时，制得的混凝土试样的抗压强度、劈裂抗拉强度比采用纯天然骨料制得的混凝土试样要低，可见，亚甲基二萘磺酸钠、木质素磺酸钠、磺化三聚氰胺甲醛树脂以特定比例配合可有效提高水泥浆液的保湿性，使得水泥粉末能跟随水泥浆液渗入再生骨料的细纹中，使得水泥石嵌入再生骨料中，从而提高了制得的混凝土的物理性能，使得制得的混凝土的质量较佳。

根据表3中实施例3与实施例6-8的数据对比可得，当混凝剂采用白糖、柠檬酸、羧甲基纤维素复配而成时，制得的混凝土试样的抗压强度、劈裂抗拉强度均有一定程度提升，可有效提高制得的混凝土的质量。

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 (7)

1.一种利用建筑废料的再生混凝土，其特征在于：由混凝土拌和料制成，所述混凝土拌和料包括以下质量份数的组分：

水100份；

水泥279.5-280.5份；

粉煤灰35.9-36.1份；

再生骨料573-575份；

天然骨料573-575份；

尖晶石粉末19.8-20.2份；

亚甲基二萘磺酸钠1.99-2.01份；

木质素磺酸钙1.39-1.41份；

磺化三聚氰胺甲醛树脂0.19-0.21份；

三氯化铁0.79-0.81份；

缓凝剂0.99-1.01份。

2.根据权利要求1所述的一种利用建筑废料的再生混凝土，其特征在于：所述缓凝剂包括白糖、柠檬酸、羧甲基纤维素中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的一种利用建筑废料的再生混凝土，其特征在于：所述缓凝剂为白糖、柠檬酸、羧甲基纤维素中的复配。

4.根据权利要求3所述的一种利用建筑废料的再生混凝土，其特征在于：所述白糖、柠檬酸、羧甲基纤维素的质量比例为1：0.2：1.3。

5.根据权利要求1所述的一种利用建筑废料的再生混凝土，其特征在于：所述尖晶石粉末的粒径≤35μm。

6.根据权利要求1所述的一种利用建筑废料的再生混凝土，其特征在于：所述再生骨料包括粒径为1-5mm的细骨料和粒径为10-15mm的粗骨料，所述细骨料与粗骨料的质量比例为103：184。

7.一种根据权利要求1-6任一所述的利用建筑废料的再生混凝土的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1），将再生骨料、尖晶石粉末、三氯化铁混合均匀，获得再生骨料混合物，

步骤2），将水、水泥、粉煤灰、亚甲基二萘磺酸钠、木质素磺酸钙、磺化三聚氰胺甲醛树脂、缓凝剂混合均匀，获得水泥浆液；

步骤3），在水泥浆液中投入天然骨料、再生骨料混合物，混合均匀，获得混凝土拌和料；

步骤4），将混凝土拌和料浇筑至模板中，养护，脱模，得利用建筑废料的再生混凝土。