CN114394798A - 一种环保型固废再生混凝土及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑材料技术领域，具体为一种环保型固废再生混凝土及其制备工艺；所述再生混凝土由以下重量份的原料组成：150～200份硅酸盐水泥、120～180份再生混凝土骨料、200～280份河砂、40～70份黏土、7～12份复配碱化剂、1.5～2份协效减水剂、3～6份氯化钙、15～25份粉煤灰、1.5～2.8份硅烷偶联剂、3～7份聚丙烯纤维、1.8～3份减水剂、2～6份引气剂及50～80份水；本发明制备的再生混凝土不仅具有较好的力学性能及耐久性能，而且其以建筑废弃水泥、砌块作为混凝土骨料的原料，不仅有效地缓解了其对环境的污染，而且也实现了变废为宝，节约生产成本的目的。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体为一种环保型固废再生混凝土及其制备工艺。
背景技术
混凝土或者水泥混凝土是一种将细骨料和粗骨料用水泥(水泥浆)粘结，经过一段时间硬化而形成的复合材料，过去最常见的是石灰基水泥，像是石灰膏，但是有时也采用水硬性水泥，如铝酸钙水泥或者硅酸盐水泥。非水泥基混凝土与其他混凝土不同，它将各种骨料直接粘结起来。非水泥基混凝土包括采用沥青粘结的沥青混凝土和采用聚合物作为胶凝材料的聚合物混凝土。
而建筑垃圾再生骨料是由建筑废弃混凝土块经过破碎、清洗、分级后，重新筛分出骨料，用以再次使用，建筑垃圾再生骨料的使用不仅能有效地减少其对环境的污染，也能在一定程度上节约生产成本。因此，提供一种环保型固废再生混凝土及其制备工艺，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环保型固废再生混凝土及其制备工艺，本发明制备的再生混凝土不仅具有较好的力学性能及耐久性能，而且其以建筑废弃水泥、砌块作为混凝土骨料的原料，不仅有效地缓解了其对环境的污染，而且也实现了变废为宝，节约生产成本的目的。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种环保型固废再生混凝土，由以下重量份的原料组成：150～200份硅酸盐水泥、120～180份再生混凝土骨料、200～280份河砂、40～70份黏土、7～12份复配碱化剂、1.5～2份协效减水剂、3～6份氯化钙、15～25份粉煤灰、1.5～2.8份硅烷偶联剂、3～7份聚丙烯纤维、1.8～3份减水剂、2～6份引气剂及50～80份水。
更进一步地，所述再生混凝土骨料的制备方法为：将建筑废弃水泥、砌块先进行破碎处理，然后将之过筛处理，所得粒径为0.2～0.6mm的固体粉料即为再生混凝土骨料。
更进一步地，所述复配碱化剂由轻质氧化镁、氧化铝与氢氧化钙按质量比1.5～2.5：1～1.3：1.2～1.6混合制备而成。
更进一步地，所述硅烷偶联剂选用γ-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧硅烷、γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的任意一种。
更进一步地，所述协效减水剂的制备方法包括以下步骤：
步骤一、多孔无机载体的制备；
按0.06～0.08g/mL的固液比将称量好的硫酸钛投入适量的蒸馏水中，混合分散均匀后，得硫酸钛溶液；将所得的硫酸钛溶液置于高压反应容器中，并在110～130℃的温度下保温反应40～55h；待反应完毕后，将之自然冷却至室温，析出白色沉淀物；所得白色沉淀物依次用蒸馏水及无水乙醇交替清洗3～6次，然后在温度为50～65℃的干燥箱中进行干燥处理6～10h，所得即为多孔无机载体；
步骤二、协效减水剂的制备；
Ⅰ、按0.08～0.15g/mL的固液比将多孔无机载体浸泡在含固量为20～25％重量比的聚萘磺酸盐高效减水剂溶液中，然后向聚萘磺酸盐高效减水剂溶液中加入质量为其2.5～3.8％的乳化剂并以800～1000r/min的搅拌速率对其混合搅拌处理20～30min，所得记为混合组分；
Ⅱ、向混合组分中分别滴加质量为多孔无机载体0.9～1.0倍的甲基丙烯酸甲酯、0.85～0.95倍的苯乙烯；然后在80～90℃的温度下向其中滴加体积为甲基丙烯酸甲酯4～6倍的反应促进剂，经超声分散5～10min后，将之在80～90℃的温度下保温反应2～4h；
Ⅲ、待反应完毕，将所得生成物组分依次经超离心沉降、过滤及干燥处理后，用索氏抽提器抽提40～50h，然后再用丙酮对其洗涤处理3～5次，经干燥处理后即得协效减水剂成品。
更进一步地，所述乳化剂选用二辛基磺化琥珀酸钠、磺基琥珀酸单月桂酯二钠、脂肪酸甲磺酸钠中的任意一种。
更进一步地，所述反应促进剂选用质量浓度为1.8～4.2％的过硫酸铵水溶液。
更进一步地，所述减水剂选用聚羧酸盐系减水剂、萘系减水剂中的任意一种。
更进一步地，所述引气剂选用松香类引气剂、皂苷类引气剂中的任意一种。
一种环保型固废再生混凝土的制备工艺，包括以下步骤：
S1、按照配方量分别称取各原料组分，并将其中的固体原料粉碎研磨至粒径为0.2～0.6mm的微粉，所得各原料微粉分别保存，备用；
S2、再生混凝土骨料浸没在温度为30～40℃的水中7～12天，然后将之取出并烘干，再将之与黏土混合搅拌均匀，然后将所得混合物料在900～1200℃的温度下高温煅烧2～3h，经自然冷却至室温后，将所得混合微粉；保存，备用；
S4、将上述所得混合微粉与剩余原料一同加入混料设备中进行搅拌混合均匀，所得混合物料即为环保型固废再生混凝土成品。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中以硫酸钛为原料，通过水热合成法制备出多孔结构的纳米二氧化钛；然后以纳米二氧化钛作为无机载体，将之浸泡在适量的聚萘磺酸盐高效减水剂水溶液中，在适量的乳化剂的作用下，通过混合搅拌使得聚萘磺酸盐高效减水剂充分分散并附着在纳米二氧化钛的表面及其内部的孔隙中，而后在反应促进剂的作用下使得纳米二氧化钛与甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯之间发生反应，在二氧化硅的表面及其内部形成一层密集的高分子网络，对滞留在纳米二氧化钛表面及其内部的聚萘磺酸盐高效减水剂有效地固定，从而制备出协效减水剂。协效减水剂的使用不仅能有效地提高了纳米二氧化钛的耐老化性能，还能达到缓释聚萘磺酸盐高效减水剂的效果，其与本申请中的减水剂之间相互协同，能有效地控制混凝土拌合物的坍落度经时损失，提高混凝土的粘聚性，防止混凝土离析和泌水，改善混凝土的和易性，提高混凝土强度和耐久性。
2、本申请中以粉煤灰及复配碱化剂为原料，其中，粉煤灰能与复配碱化剂发生化学反应，生成具有水硬胶凝性能的化合物，有效地改善了混凝土的力学强度及耐久性能。此外，聚丙烯配个粉煤灰的使用使得所制备的再生混凝土的力学性能得到进一步地增强，有效地保证了再生混凝土的品质。而且，本申请中以建筑废弃水泥、砌块作为混凝土骨料的原料，不仅有效地缓解了其对环境的污染，而且也实现了变废为宝，节约生产成本的目的。
具体实施方式
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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种环保型固废再生混凝土，由以下重量份的原料组成：150份硅酸盐水泥、120份再生混凝土骨料、200份河砂、40份黏土、7份复配碱化剂、1.5份协效减水剂、3份氯化钙、15份粉煤灰、1.5份γ-氨丙基三乙氧基硅烷、3份聚丙烯纤维、1.8份聚羧酸盐系减水剂、2份松香类引气剂及50份水。
再生混凝土骨料的制备方法为：将建筑废弃水泥、砌块先进行破碎处理，然后将之过筛处理，所得粒径为0.2mm的固体粉料即为再生混凝土骨料。
复配碱化剂由轻质氧化镁、氧化铝与氢氧化钙按质量比1.5：1：1.2混合制备而成。
协效减水剂的制备方法包括以下步骤：
步骤一、多孔无机载体的制备；
按0.06g/mL的固液比将称量好的硫酸钛投入适量的蒸馏水中，混合分散均匀后，得硫酸钛溶液；将所得的硫酸钛溶液置于高压反应容器中，并在110℃的温度下保温反应40h；待反应完毕后，将之自然冷却至室温，析出白色沉淀物；所得白色沉淀物依次用蒸馏水及无水乙醇交替清洗3次，然后在温度为50℃的干燥箱中进行干燥处理6h，所得即为多孔无机载体；
步骤二、协效减水剂的制备；
Ⅰ、按0.08g/mL的固液比将多孔无机载体浸泡在含固量为20％重量比的聚萘磺酸盐高效减水剂溶液中，然后向聚萘磺酸盐高效减水剂溶液中加入质量为其2.5％的二辛基磺化琥珀酸钠并以800r/min的搅拌速率对其混合搅拌处理20min，所得记为混合组分；
Ⅱ、向混合组分中分别滴加质量为多孔无机载体0.9倍的甲基丙烯酸甲酯、0.85倍的苯乙烯；然后在80℃的温度下向其中滴加体积为甲基丙烯酸甲酯4倍的质量浓度为1.8％的过硫酸铵水溶液，经超声分散5min后，将之在80℃的温度下保温反应2h；
Ⅲ、待反应完毕，将所得生成物组分依次经超离心沉降、过滤及干燥处理后，用索氏抽提器抽提40h，然后再用丙酮对其洗涤处理3次，经干燥处理后即得协效减水剂成品。
一种环保型固废再生混凝土的制备工艺，包括以下步骤：
S1、按照配方量分别称取各原料组分，并将其中的固体原料粉碎研磨至粒径为0.2mm的微粉，所得各原料微粉分别保存，备用；
S2、再生混凝土骨料浸没在温度为30℃的水中7天，然后将之取出并烘干，再将之与黏土混合搅拌均匀，然后将所得混合物料在900℃的温度下高温煅烧2h，经自然冷却至室温后，将所得混合微粉；保存，备用；
S4、将上述所得混合微粉与剩余原料一同加入混料设备中进行搅拌混合均匀，所得混合物料即为环保型固废再生混凝土成品。
实施例2
一种环保型固废再生混凝土，由以下重量份的原料组成：150～200份硅酸盐水泥、150份再生混凝土骨料、250份河砂、50份黏土、9份复配碱化剂、1.8份协效减水剂、4份氯化钙、20份粉煤灰、2.3份乙烯基三乙氧硅烷、5份聚丙烯纤维、2.5份萘系减水剂、3份皂苷类引气剂及60份水。
再生混凝土骨料的制备方法为：将建筑废弃水泥、砌块先进行破碎处理，然后将之过筛处理，所得粒径为0.4mm的固体粉料即为再生混凝土骨料。
复配碱化剂由轻质氧化镁、氧化铝与氢氧化钙按质量比2：1.2：1.4混合制备而成。
协效减水剂的制备方法包括以下步骤：
步骤一、多孔无机载体的制备；
按0.07g/mL的固液比将称量好的硫酸钛投入适量的蒸馏水中，混合分散均匀后，得硫酸钛溶液；将所得的硫酸钛溶液置于高压反应容器中，并在120℃的温度下保温反应50h；待反应完毕后，将之自然冷却至室温，析出白色沉淀物；所得白色沉淀物依次用蒸馏水及无水乙醇交替清洗5次，然后在温度为60℃的干燥箱中进行干燥处理8h，所得即为多孔无机载体；
步骤二、协效减水剂的制备；
Ⅰ、按0.1g/mL的固液比将多孔无机载体浸泡在含固量为25％重量比的聚萘磺酸盐高效减水剂溶液中，然后向聚萘磺酸盐高效减水剂溶液中加入质量为其3.2％的磺基琥珀酸单月桂酯二钠并以900r/min的搅拌速率对其混合搅拌处理25min，所得记为混合组分；
Ⅱ、向混合组分中分别滴加质量为多孔无机载体0.95倍的甲基丙烯酸甲酯、0.9倍的苯乙烯；然后在85℃的温度下向其中滴加体积为甲基丙烯酸甲酯5倍的质量浓度为3.5％的过硫酸铵水溶液，经超声分散8min后，将之在85℃的温度下保温反应3h；
Ⅲ、待反应完毕，将所得生成物组分依次经超离心沉降、过滤及干燥处理后，用索氏抽提器抽提45h，然后再用丙酮对其洗涤处理4次，经干燥处理后即得协效减水剂成品。
一种环保型固废再生混凝土的制备工艺，包括以下步骤：
S1、按照配方量分别称取各原料组分，并将其中的固体原料粉碎研磨至粒径为0.4mm的微粉，所得各原料微粉分别保存，备用；
S2、再生混凝土骨料浸没在温度为35℃的水中10天，然后将之取出并烘干，再将之与黏土混合搅拌均匀，然后将所得混合物料在1000℃的温度下高温煅烧2.5h，经自然冷却至室温后，将所得混合微粉；保存，备用；
S4、将上述所得混合微粉与剩余原料一同加入混料设备中进行搅拌混合均匀，所得混合物料即为环保型固废再生混凝土成品。
实施例3
一种环保型固废再生混凝土，由以下重量份的原料组成：200份硅酸盐水泥、180份再生混凝土骨料、280份河砂、70份黏土、12份复配碱化剂、2份协效减水剂、6份氯化钙、25份粉煤灰、2.8份γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、7份聚丙烯纤维、3份聚羧酸盐系减水剂、6份松香类引气剂及80份水。
再生混凝土骨料的制备方法为：将建筑废弃水泥、砌块先进行破碎处理，然后将之过筛处理，所得粒径为0.6mm的固体粉料即为再生混凝土骨料。
复配碱化剂由轻质氧化镁、氧化铝与氢氧化钙按质量比2.5：1.3：1.6混合制备而成。
协效减水剂的制备方法包括以下步骤：
步骤一、多孔无机载体的制备；
按0.08g/mL的固液比将称量好的硫酸钛投入适量的蒸馏水中，混合分散均匀后，得硫酸钛溶液；将所得的硫酸钛溶液置于高压反应容器中，并在130℃的温度下保温反应55h；待反应完毕后，将之自然冷却至室温，析出白色沉淀物；所得白色沉淀物依次用蒸馏水及无水乙醇交替清洗6次，然后在温度为65℃的干燥箱中进行干燥处理10h，所得即为多孔无机载体；
步骤二、协效减水剂的制备；
Ⅰ、按0.15g/mL的固液比将多孔无机载体浸泡在含固量为25％重量比的聚萘磺酸盐高效减水剂溶液中，然后向聚萘磺酸盐高效减水剂溶液中加入质量为其3.8％的脂肪酸甲磺酸钠并以1000r/min的搅拌速率对其混合搅拌处理30min，所得记为混合组分；
Ⅱ、向混合组分中分别滴加质量为多孔无机载体1.0倍的甲基丙烯酸甲酯、0.95倍的苯乙烯；然后在90℃的温度下向其中滴加体积为甲基丙烯酸甲酯6倍的质量浓度为4.2％的过硫酸铵水溶液，经超声分散10min后，将之在90℃的温度下保温反应4h；
Ⅲ、待反应完毕，将所得生成物组分依次经超离心沉降、过滤及干燥处理后，用索氏抽提器抽提50h，然后再用丙酮对其洗涤处理5次，经干燥处理后即得协效减水剂成品。
一种环保型固废再生混凝土的制备工艺，包括以下步骤：
S1、按照配方量分别称取各原料组分，并将其中的固体原料粉碎研磨至粒径为0.6mm的微粉，所得各原料微粉分别保存，备用；
S2、再生混凝土骨料浸没在温度为40℃的水中12天，然后将之取出并烘干，再将之与黏土混合搅拌均匀，然后将所得混合物料在1200℃的温度下高温煅烧3h，经自然冷却至室温后，将所得混合微粉；保存，备用；
S4、将上述所得混合微粉与剩余原料一同加入混料设备中进行搅拌混合均匀，所得混合物料即为环保型固废再生混凝土成品。
对比例1：本实施例与实施例1的主要区别在于：所制备的再生混凝土中不含复配碱化剂。
对比例2：本实施例与实施例1的主要区别在于：所制备的再生混凝土中不含协效减水剂。
性能测试
分别将等量的实施例1～3及对比例1～2制备的再生混凝土制作成混凝土标准试块，并分别各组混凝土标准试块记作实验例1～3及对比例1～2；然后分别对其进行如下性能检测：
1、抗压强度性能检测；
按照GB/T50081-2019《普通混凝士力学性能试验方法标准》制作标准试块，并测量标准试块养护7d、28d的抗压强度。
2、抗折强度性能检测；
按照GB/T50081-2019《普通混凝士力学性能试验方法标准》制作标准试块，并测量标准试块养护7d、28d的抗折强度。
3、抗氯离子渗透性能检测；
按照GB/T50082-2019《普通混凝士长期性能和耐久性能试验方法标准》中快速氯离子迁移系数法测试标准试块的氯离子渗透深度。
并将所得测试数据记录于下表：
通过对比及分析表中的相关数据可知，本发明制备的再生混凝土不仅具有较好的力学性能及耐久性能，而且其以建筑废弃水泥、砌块作为混凝土骨料的原料，不仅有效地缓解了其对环境的污染，而且也实现了变废为宝，节约生产成本的目的。由此表明本发明所加工的再生混凝土产品具有更广阔的市场前景，更适宜推广。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (10)
1.一种环保型固废再生混凝土，其特征在于，由以下重量份的原料组成：150～200份硅酸盐水泥、120～180份再生混凝土骨料、200～280份河砂、40～70份黏土、7～12份复配碱化剂、1.5～2份协效减水剂、3～6份氯化钙、15～25份粉煤灰、1.5～2.8份硅烷偶联剂、3～7份聚丙烯纤维、1.8～3份减水剂、2～6份引气剂及50～80份水。
2.根据权利要求1所述的一种环保型固废再生混凝土，其特征在于，所述再生混凝土骨料的制备方法为：将建筑废弃水泥、砌块先进行破碎处理，然后将之过筛处理，所得粒径为0.2～0.6mm的固体粉料即为再生混凝土骨料。
3.根据权利要求1所述的一种环保型固废再生混凝土，其特征在于：所述复配碱化剂由轻质氧化镁、氧化铝与氢氧化钙按质量比1.5～2.5：1～1.3：1.2～1.6混合制备而成。
4.根据权利要求1所述的一种环保型固废再生混凝土，其特征在于：所述硅烷偶联剂选用γ-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧硅烷、γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种环保型固废再生混凝土，其特征在于，所述协效减水剂的制备方法包括以下步骤：
步骤一、多孔无机载体的制备；
按0.06～0.08g/mL的固液比将称量好的硫酸钛投入适量的蒸馏水中，混合分散均匀后，得硫酸钛溶液；将所得的硫酸钛溶液置于高压反应容器中，并在110～130℃的温度下保温反应40～55h；待反应完毕后，将之自然冷却至室温，析出白色沉淀物；所得白色沉淀物依次用蒸馏水及无水乙醇交替清洗3～6次，然后在温度为50～65℃的干燥箱中进行干燥处理6～10h，所得即为多孔无机载体；
步骤二、协效减水剂的制备；
Ⅰ、按0.08～0.15g/mL的固液比将多孔无机载体浸泡在含固量为20～25％重量比的聚萘磺酸盐高效减水剂溶液中，然后向聚萘磺酸盐高效减水剂溶液中加入质量为其2.5～3.8％的乳化剂并以800～1000r/min的搅拌速率对其混合搅拌处理20～30min，所得记为混合组分；
Ⅱ、向混合组分中分别滴加质量为多孔无机载体0.9～1.0倍的甲基丙烯酸甲酯、0.85～0.95倍的苯乙烯；然后在80～90℃的温度下向其中滴加体积为甲基丙烯酸甲酯4～6倍的反应促进剂，经超声分散5～10min后，将之在80～90℃的温度下保温反应2～4h；
Ⅲ、待反应完毕，将所得生成物组分依次经超离心沉降、过滤及干燥处理后，用索氏抽提器抽提40～50h，然后再用丙酮对其洗涤处理3～5次，经干燥处理后即得协效减水剂成品。
6.根据权利要求5所述的一种环保型固废再生混凝土，其特征在于：所述乳化剂选用二辛基磺化琥珀酸钠、磺基琥珀酸单月桂酯二钠、脂肪酸甲磺酸钠中的任意一种。
7.根据权利要求5所述的一种环保型固废再生混凝土，其特征在于：所述反应促进剂选用质量浓度为1.8～4.2％的过硫酸铵水溶液。
8.根据权利要求1所述的一种环保型固废再生混凝土，其特征在于：所述减水剂选用聚羧酸盐系减水剂、萘系减水剂中的任意一种。
9.根据权利要求1所述的一种环保型固废再生混凝土，其特征在于：所述引气剂选用松香类引气剂、皂苷类引气剂中的任意一种。
10.一种权利要求1～9任一项所述的环保型固废再生混凝土的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按照配方量分别称取各原料组分，并将其中的固体原料粉碎研磨至粒径为0.2～0.6mm的微粉，所得各原料微粉分别保存，备用；
S2、再生混凝土骨料浸没在温度为30～40℃的水中7～12天，然后将之取出并烘干，再将之与黏土混合搅拌均匀，然后将所得混合物料在900～1200℃的温度下高温煅烧2～3h，经自然冷却至室温后，将所得混合微粉；保存，备用；
S4、将上述所得混合微粉与剩余原料一同加入混料设备中进行搅拌混合均匀，所得混合物料即为环保型固废再生混凝土成品。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220426 |
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