CN114455911A - 一种再生细石混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及混凝土领域，具体公开了一种再生细石混凝土及其制备方法，再生细石混凝土包括以下按重量份计的原料：胶凝材料、再生细骨料、再生粗骨料、水和外加剂，本申请制得的再生细石混凝土中不需要添加天然骨料，既有助于节约成本，又有助于提高固体废弃物的重复利用率；本申请中再生细石混凝土的制备方法包括以下步骤，S1.将水泥、水、外加剂和再生粗骨料混合搅拌，得中间混合物；S2.向中间混合物中加入掺合料和再生细骨料后混合搅拌，得目标产物。本申请再生细石混凝土的制备方法简单便捷，且有助于提高混凝土中各原料的相互作用力，使各原料充分发挥作用，使再生细石混凝土具有较好的性能。

Description

一种再生细石混凝土及其制备方法

技术领域

本申请涉及混凝土领域，更具体地说，它涉及一种再生细石混凝土及其制备方法。

背景技术

现阶段随着城市发展，建筑垃圾越来越多，严重影响社会经济和生态环境的协调发展，因此再生骨料在混凝土中的应用越来越受到关注。但由于再生骨料的表面性能较差，因此再生骨料在混凝土中的应用受到很大制约。

在建筑垃圾加工再生骨料工艺中，主要将建筑垃圾加工为不同粒径的再生粗骨料和再生细骨料，由于再生粗骨料和再生细骨料中含有较多砖渣，因此目前的混凝土生产中，通常会将再生骨料与天然骨料按合适比例进行掺合，由此可见，再生骨料的利用率还不是很高。

细石混凝土是指粗骨料最大粒径不大于15mm的混凝土，主要应用于地辐热、地坪等没有特殊的耐久性限制要求的工程部位，市场需求较大，若能提高再生骨料在细石混凝土中的比例，则有助于提高再生骨料的利用率，降低建筑垃圾的堆砌量，也有助于进一步降低混凝土的生产成本。

发明内容

为了提高再生骨料在混凝土中的掺合量，本申请提供一种再生细石混凝土及其制备方法。

第一方面，本申请提供的一种再生细石混凝土，采用如下的技术方案：

一种再生细石混凝土，包括以下原料组分：胶凝材料300-340份、再生细骨料410-820份、再生粗骨料550-580份、水165-170份和外加剂8.4-10.6份，外加剂包括减水剂和抗吸附剂。

通过采用上述技术方案，合适配比的再生细骨料与再生粗骨料与合适量的胶凝材料及外加剂共同作用，可制得各项性能均达标的再生细石混凝土，由于再生细石混凝土的制备过程中，再生骨料可以全面替代天然骨料，而再生骨料来源于建筑垃圾，故有助于提高再生骨料的利用率，降低建筑垃圾的堆存量，还可达到降低再生细石混凝土的制备成本的目的。在该过程中，抗吸附剂能够减少再生骨料中砖块及砖粉对外加剂的吸附，可使再生骨料不易受外界影响，减水剂则可起到分散胶凝材料的作用，提高混凝土的流动性及塌落度，同时大幅降低用水量。通过合适的配方，能够克服再生骨料表面粘附性能弱的缺陷，混凝土中的胶凝材料、再生骨料及外加剂之间能够互相协同，共同发挥作用，让混凝土具有优良的性能。

可选的，所述再生细骨料为预湿处理后的再生细骨料，所述再生粗骨料为预湿处理后的再生粗骨料，再生细骨料的预湿处理方式为：再生细骨料与水的重量比为1:(1.2-1.5)，再生粗骨料的预湿处理方式为：再生粗骨料与水的重量比为1:(1.2-1.5)，将再生粗骨料或者再生细骨料置于水中后放置1-1.5h。

通过采用上述技术方案，由于再生细骨料中含有大量微粉，吸水率较高，再生粗骨料中也含有一部分水泥石及大量砖渣，也会吸收一定量的水，因此对再生骨料进行预湿处理，使再生骨料在使用前能够吸收一定量的水，处于润湿状态的再生粗骨料和再生细骨料在后续混凝土制备过程中，不会吸收大量的水，进而不会影响水灰比，有助于优化再生粗骨料和再生细骨料的使用性能，使整个混凝土最终的各项性能均能达标。

但是，再生粗骨料和再生细骨料的预湿程度要适度，因此通过实验结果证明，将再生粗骨料或者再生细骨料置于合适量的水中后放置1-1.5h后，可使再生粗骨料和再生细骨料的吸水量合适，若再生粗骨料和再生细骨料的吸水量较大，则再生骨料容易聚团，影响生产下料效率；且当再生骨料充分吸水后可能导致再生骨料表面酥软，影响再生细石混凝土的强度；另外，由于再生骨料充分吸水饱和后，待混凝土水化时，在外界压力下大量释放度水分远超过混凝土水化时所需的水分，增大了水胶比，进而降低了混凝土抗压强度。

可选的，所述抗吸附剂为抗吸附剂LH-96S。

可选的，所述抗吸附剂与减水剂的质量比为1：(1.2-1.4)。

通过采用上述技术方案，经过多次试验验证，抗吸附剂LH-96S与水泥和粉煤灰等掺合料的适应性较好，且抗吸附剂LH-96S具有良好的抗砖渣砖粉吸附的性能，有助于提高整个胶凝材料的凝结力和自身强度，使混凝土中的各原料能够充分发挥作用。且当吸附剂与减水剂以合适量配合使用时，有助于提高再生细石混凝土的整体性能，当混凝土中吸附剂的含量较大时，不利于将各原料快速拌合均匀；当混凝土中减水剂的含量较大时，又可能会使混凝土发生泌水，混凝土的塌落度损失严重。

可选的，所述再生粗骨料的粒径5-10mm，再生细骨料的细度模数为2.4-2.6。

通过采用上述技术方案，在再生细石混凝土基本的粗骨料粒径要求基础上，对再生粗骨料的粒径和再生细骨料的粒径进行进一步优化，有助于促进再生粗骨料和再生细骨料之间的级配作用，提高再生粗骨料和再生细骨料的相互作用，以提高再生细石混凝土的抗压强度等各方面性能。

可选的，所述胶凝材料包括水泥和掺合料，掺合料为粉煤灰或者矿粉中的至少一种。

通过采用上述技术方案，合理量的掺合料替代部分水泥，既可减少水泥的用量，降低成本，又有利于通过粉煤灰等固废的重复利用来提高再生粗骨料和再生细骨料的活性，粉煤灰或者矿粉与水泥混合后，再与水掺合，能够形成硬度较大的胶质材料，与再生粗骨料和再生细骨料相互配合，能够使制得的再生细石混凝土性能达标，且粉煤灰或者矿粉能够填充骨料颗粒的空隙，由于粉煤灰与和矿粉的容重较小，且粒径较优，使制得的再生细石混凝土抗压强度等性能有所提升。

第二方面，本申请提供一种再生细石混凝土的制备方法，采用如下技术方案：

一种再生细石混凝土的制备方法，包括如下步骤：

S1.将水泥、水、外加剂和再生粗骨料混合搅拌，得中间混合物；

S2.向中间混合物中加入掺合料和再生细骨料后混合搅拌，得目标产物。

可选的，所述再生粗骨料和再生细骨料均经过预湿处理。

通过采用上述技术方案，通过采用上述原料的添加顺序，水泥浆体可先包裹再生粗骨料，此时，再生粗骨料的缝隙也填充有水泥浆体，形成混凝土中主要支撑骨架，提高了混凝土的抗压强度和压碎指标，然后再加入掺合料和再生细骨料，且预湿后的再生骨料可与胶凝材料紧密粘接，掺合料和再生细骨料与再生粗骨料之间相互作用，有助于提高再生细石混凝土的整体强度。

可选的，所述S1中各物料的搅拌时间为10-15s，S2中各物料的搅拌时间为8-13s。

通过采用上述技术方案，经试验表明，经过上述制备方法中的加料拌合顺序，有效减少混凝土拌制时间，且可使再生细石混凝土中各原料能够充分发挥作用。

综上所述，本申请具有以下至少一项有益效果：

1、通过将合适配比的再生细骨料与再生粗骨料加入至合适量的胶凝材料中，再加入外加剂，使制得的再生细石混凝土达标，整个原料中并未加入天然骨料，有助于提高再生骨料的利用率，也降低了再生细石混凝土的制备成本；

2、通过进一步优化再生细骨料和再生粗骨料的粒径，有助于促进再生粗骨料和再生细骨料之间的级配作用，提高再生细石混凝土各方面的性能；

3、通过将胶凝材料设置为水泥和掺合料以合适配比掺合，有助于减少水泥的用量，降低成本，提高再生粗骨料和再生细骨料的活性；

4、通过调整原料的加料顺序，有助于使混凝土中各物料均能相互配合，发挥最优性能，既使再生细石混凝土具有良好的性能，又能使整个再生细石混凝土的制备时间缩短，提高了再生细石混凝土的生产效率；

5、通过将再生骨料通过合适的方式进行预湿处理，有助于使再生骨料与胶凝材料紧密粘接，进而使再生细石混凝土具有优良的性能。

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。

下述实施方式中使用的原料来源：

采用尧柏实丰P.O42.5水泥，其全部指标符合国家标准GB175-92《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》的要求。其具体物理性能指标见下表1。

表1.水泥物理性能指标

粉煤灰采用陕西铜川电厂Ⅱ级粉煤灰，其物理性能指标见下表2。

表2.粉煤灰物理性能指标

细度(％)	需水量比(％)	烧失量(％)	28d活性指数(％)
				15	94	3	78

矿粉选用S95级矿粉，比表面积≥350m²/kg。

天然粗骨料选用泾阳细碎石，再生粗骨料选用陕西建新再生细石，其各项技术指标见下表3。

表3.粗骨料技术指标

天然细骨料选用中砂，再生细骨料选用陕西建新再生砂，其各项技术指标见下表4。

表4.细骨料技术指标

聚羧酸类减水剂的减水率为26％，抗吸附剂LH-96S源自市售。

实施例

实施例1

再生细石混凝土的制备方法如下：

将580kg/m³粒径为5-10mm的再生细石置于696kg/m³水中后放置1h，得预湿处理后的再生细石，将760kg/m³细度模数为2.4-2.6的再生砂置于912kg/m³水中后放置1h，得预湿处理后的再生砂；

S1.将180kg/m³水泥、170kg/m³水、3.82kg/m³抗吸附剂LH-96S、4.58kg/m³聚羧酸类减水剂和上述预湿处理后的再生细石混合搅拌10s，得中间混合物；

S2.向中间混合物中加入120kg/m³粉煤灰和上述预湿处理后的再生砂，混合搅拌8s，得强度等级为C15的目标产物，此时容重为1819。

实施例2

将580kg/m³粒径为5-10mm的再生细石置于870kg/m³水中后放置1.5h，得预湿处理后的再生细石，将760kg/m³细度模数为2.4-2.6的再生砂置于1140kg/m³水中后放置1h，得预湿处理后的再生砂；

S1.将200kg/m³水泥、170kg/m³水、3.82kg/m³抗吸附剂LH-96S、4.58kg/m³聚羧酸类减水剂和上述预湿处理后的再生细石混合搅拌15s，得中间混合物；

S2.向中间混合物中加入100kg/m³粉煤灰和上述预湿处理后的再生砂，混合搅拌13s，得强度等级为C15的目标产物，此时容重为1821。

实施例3-9

再生细石混凝土的制备方法如下：

将粒径为5-10mm的再生细石置于水中后放置1.2h，再生细石与水的重量比为1:1.3，将细度模数为2.4-2.6的再生砂置于水中后放置1.2h，再生砂与水的重量比为1:1.3；

S1.将水泥、水、抗吸附剂LH-96S、聚羧酸类减水剂和上述预湿处理后的再生细石混合搅拌13s，得中间混合物；

S2.向中间混合物中加入粉煤灰及矿粉中的至少一种和预湿处理后的再生细砂，混合搅拌10s，得目标产物。

其中，上述各原料的用量见表5。

表5.再生细石混凝土制备过程中各原料的用量表

实施例9

再生细石混凝土的制备方法如下：

与实施例4的不同之处在于，S1中再生砂及S2中的再生细石均在使用前未进行预湿处理。

实施例10

再生细石混凝土的制备方法如下：

与实施例4的不同之处在于，S1中再生砂及S2中的再生细石进行预湿处理时，再生砂与水的质量比为1:2.5，再生砂置于水中放置2h，再生细石与水的质量比为1:2.5，再生细石置于水中放置2h。

对比例

对比例1

细石混凝土的制备方法如下：

S1.将1100kg/m³中砂及800kg/m³细碎石、180kg/m³水泥和120kg/m³粉煤灰混合搅拌10s，得中间混合物；

S2.向中间混合物中加入170kg/m³水和6.6kg/m³聚羧酸类减水剂混合搅拌8s，得目标产物。此时，容重为2377。

对比例2

细石混凝土的制备方法如下：

S1.将1020kg/m³中砂及850kg/m³细碎石、240kg/m³水泥和100kg/m³粉煤灰混合搅拌10s，得中间混合物；

S2.向中间混合物中加入165kg/m³水和7.6kg/m³聚羧酸类减水剂混合搅拌8s，得目标产物。此时，容重为2383。

对比例3

与实施例2的不同之处在于，S1.将预湿后的粒径为5-10mm的再生细石及再生砂、水泥、粉煤灰和矿粉混合搅拌10s，得中间混合物；

S2.向中间混合物中加入水、聚羧酸类减水剂和抗吸附剂LH-96S混合搅拌8s，得目标产物。

对比例4

再生细石混凝土的制备方法如下：

与实施例4的不同之处在于，未加入抗吸附剂LH-96S。

对比例5

细石混凝土的制备方法如下：

将400kg/m³水泥、160kg/m³水、4.35kg/m³抗吸附剂LH-96S、5.65kg/m³聚酸酸类减水剂和780kg/m³的粒径为5-10mm再生细石混合搅拌10s，得中间混合物；

S2.向中间混合物中加入100kg/m³粉煤灰、45kg/m³矿粉、780kg/m³细度模数为2.4-2.6的再生砂后混合搅拌8s，得目标产物。

性能检测试验

1.扩展度、塌落度、塌落度经时损失及扩展度经时损失检测

对实施例1-10及对比例1-5制得的混凝土进行扩展度、塌落度、塌落度经时损失及扩展度经时损失测试，上述指标的测试方法均按照中华人民共和国国家标准GB/T50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》中的相应测定方法进行测定。其中，扩展度经时损失表示经一段时间(时间以min计)扩展度的变化量(扩展度的变化量以mm计)；塌落度经时损失用Tsf表示，单位为mm/h，用以表示一小时内塌落度的损失量。

测试数据如表6所示。

2.7d抗压强度和28d抗压强度检测

对实施例1-10及对比例1-5制得的混凝土进行7d抗压强度和28d抗压强度测试，测试方法根据中华人民共和国国家标准GB/T50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》中的相应测定方法进行测定。测试数据如表6所示。

表6.实施例1-10及对比例1-5中混凝土拌合物性能及抗压强度数据表

通过对表6中的数据进行分析，可得以下结论：

通过对实施例1-5及实施例10-11与对比例1(对比例1为目前制备强度小于30MPa的细石混凝土的方法)所得数据进行比较可知，本申请通过采用再生细石代替细碎石，采用再生砂代替中砂，能够制备各项性能达标的再生细石混凝土；通过对实施例6-8与对比例2(对比例2为目前制备强度在30-60MPa细石混凝土的方法)所得数据进行比较可知，本申请通过采用再生骨料全取代天然骨料，依旧可以制得各项性能达标的再生细石混凝土，提高了建筑垃圾的重复利用率。

通过比较实施例1-2的数据可知，当水泥的含量较大时，制得的再生细石混凝土的抗压强度均有所增加，这说明水泥对与再生细石混凝土的强度影响较大，但根据实施例1-5的数据可知，粉煤灰和矿粉中的至少一者均可与水泥掺合，形成胶凝材料，由此制得的再生细石混凝土具有达标的性能，可以减少水泥的用量。

通过比较实施例4和实施例9可知，当S1中再生砂及S2中的再生细石均在使用前未进行预湿处理时，效果并不是很好。另外，比较实施例4与实施例10可知，当S1中再生砂及S2中的再生细石预湿处理的方式不正确时，制得的再生细石混凝土的抗压强度均大幅降低，不能进行后期应用，由此可见，将再生骨料运用于再生细石混凝土生产过程中时，需要考虑再生骨料因对水有所吸收而对混凝土产生的影响，而且对再生骨料进行恰当的润湿处理是非常重要的。

通过实施例2和对比例3的数据可知，本申请中的物料添加顺序是基于本申请特殊的配料而采用的方式，有助于使本申请中各原料能够相互作用，发挥最佳性能，共同提高再生细石混凝土的强度；基于不同的原料，投料顺序应该有所不同，而不能一概而论。再结合对比例1的数据可印证此结论，基于本申请的配方，采用对比例1中的投料顺序，制得的再生细石混凝土的强度仍然很差。

比较实施例4和对比例4可以得出，当用再生骨料替代天然骨料时，加入抗吸附剂是非常必要的，另外，根据实施例4和对比例5可知，再生细石混凝土在制备过程中，各原料的配方至关重要，只有当各原料的配比合适时，才能使制得的再生细石混凝土各项性能达标。

综上所述，通过将合适配比的再生细骨料与再生粗骨料加入至合适量的胶凝材料中，再加入外加剂，使制得的再生细石混凝土达标，整个原料中并未加入天然骨料，有助于提高再生骨料的利用率，也降低了再生细石混凝土的制备成本。

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)

1.一种再生细石混凝土，其特征在于，包括以下按重量份计的原料：胶凝材料300-340份、再生细骨料410-820份、再生粗骨料550-580份、水165-170份和外加剂8.4-10.6份，所述外加剂包括减水剂和抗吸附剂。

2.根据权利要求1所述的一种再生细石混凝土，其特征在于：所述再生细骨料为预湿处理后的再生细骨料，所述再生粗骨料为预湿处理后的再生粗骨料，再生细骨料的预湿处理方式为：再生细骨料与水的重量比为1:（1.2-1.5），再生粗骨料的预湿处理方式为：再生粗骨料与水的重量比为1:（1.2-1.5），再生粗骨料或者再生细骨料置于水中后放置1-1.5h。

3.根据权利要求1所述的一种再生细石混凝土，其特征在于：所述抗吸附剂为抗吸附剂LH-96S。

4.根据权利要求3所述的一种再生细石混凝土，其特征在于：所述抗吸附剂与减水剂的质量比为1：（1.2-1.4）。

5.根据权利要求1所述的一种再生细石混凝土，其特征在于：所述再生粗骨料的粒径5-10mm，再生细骨料的细度模数为2.4-2.6。

6.根据权利要求5所述的一种再生细石混凝土，其特征在于：所述胶凝材料包括水泥和掺合料，掺合料为粉煤灰或者矿粉中的至少一种。

7.一种权利要求1-6任一所述再生细石混凝土的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，

S1.将水泥、水、外加剂和再生粗骨料混合搅拌，得中间混合物；

S2.向中间混合物中加入掺合料和再生细骨料后混合搅拌，得目标产物。

8.根据权利要求7所述的一种再生细石混凝土，其特征在于：所述再生粗骨料和再生细骨料均经过预湿处理。

9.根据权利要求7所述的一种再生细石混凝土，其特征在于：所述S1中各物料的搅拌时间为10-15s，S2中各物料的搅拌时间为8-13s。