CN114890757A - 一种再生骨料混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种再生骨料混凝土，其各组分及质量配比为：再生粗骨料80～180份，天然细骨料20～50份，钢渣20～30份，水泥30～50份，粉煤灰30～60份，微硅粉10～20份，甲酸钙0.3～1.0份，减水剂0.3～0.6份，水40～80份；其中再生粗骨料各组分及质量配比为：工程弃土微粉240～320份，碱性激发剂20～40份，水泥100～120份，矿物质超细粉120～180份，水玻璃2～4份，水80～100份。该再生骨料混凝土的抗压强度高、耐久性能好。

Description

一种再生骨料混凝土及其制备方法

技术领域

本发明属于混凝土制备技术领域，具体涉及一种再生骨料混凝土及其制备方法。

背景技术

由于城市化快速发展，近年来建筑垃圾大量产生，对环境造成危害。随着人们环境意识的提高，建筑垃圾无处堆放，处理不当等问题已越来越引起全社会高度重视，因此世界各国均出台资源的再生利用政策，以尽量减少自然资源的过度开发和利用，提高资源的再利用和循环利用率。

再生骨料混凝土的应用为建筑垃圾的资源化利用提供了方向，再生骨料混凝土是将建筑垃圾破碎、清洗、分级后，按一定比例与级配混合，部分或全部取代砂石等天然原料，再加入水泥、水等制得的混凝土。但是建筑垃圾在破碎过程中因损伤累积在内部会造成大量微裂纹，因此与天然骨料相比，再生骨料存在许多问题，如自身的孔隙率大、吸水率大、堆积密度小、压碎指标高、粘结性能弱等。从而导致再生骨料混凝土出现孔隙率大、强度低的问题，而且再生骨料的表面包裹着的砂浆会降低新拌混凝土的流动性，因此再生骨料混凝土在制备和使用时仍有很多的缺陷。因此提供一种抗压强度好、耐久性能好的再生骨料混凝土是本领域人员众望所归的。

目前有再生骨料混凝土的相关报道，例如专利CN202010832319.6公开了一种高强度再生骨料混凝土，其包含以下原料：水泥、粉煤灰、硅粉、细骨料、改性再生粗骨料、水、减水剂和钛白粉；其中改性再生粗骨料由再生粗骨料、矿渣、粉煤灰、碱性激发剂、木质磺酸钙、水、硅灰石、石英粉、有机硅树脂和硅烷偶联剂制得。该高强度再生骨料混凝土的28d抗压强度能够达到48.8MPa，吸水率达到1.3％。但是其改性再生粗骨料的制备工艺较复杂，且其火山灰活性较低，再生骨料混凝土的强度和耐久性能还有待提升。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明提供了一种再生骨料混凝土，该混凝土具有高抗压强度和良好的耐久性能。

实现本发明上述目的所采用的技术方案为：

一种再生骨料混凝土，所述再生骨料混凝土各组分及质量配比为：再生粗骨料80～180份，天然细骨料20～50份，钢渣20～30份，水泥30～50份，粉煤灰30～60份，微硅粉10～20份，甲酸钙0.3～1.0份，减水剂0.3～0.6份，水40～80份；

其中再生粗骨料各组分及质量配比为：工程弃土微粉240～320份，碱性激发剂20～40份，水泥100～120份，矿物质超细粉120～180份，水玻璃2～4份，水80～100份。

所述再生骨料混凝土各组分的重量份数为再生骨料160～180份，天然细骨料30～40份，钢渣20～25份，水泥40～50份，粉煤灰40～50份，微硅粉15～20份，甲酸钙0.3～0.6份，减水剂0.4～0.5份，水60～80份。

所述矿物质超细粉为粉煤灰、矿渣、石膏和沸石粉制得。

所述粉煤灰、矿渣、石膏和沸石粉的质量比为3:2:1:1。

所述钢渣粉粒径≤45μm，比表面积≥420m²/kg。

所述减水剂为聚羧酸系减水剂。

所述粉煤灰为F类Ⅱ级粉煤灰细度(45μm方孔筛筛余量)为≤12％，需水量比为96％，烧失量为≤4.5％，比表面积为260-320m²/kg，密度为2.69-2.75g/cm³。

所述碱性激发剂为氧化钙。

所述矿物质超细粉的粒径≤5μm。

所述工程弃土微粉为工程弃土经干燥、研磨、过筛后得到，工程弃土微粉的粒径≤0.15mm。

所述水玻璃模数为3.5。

所述水泥为硅酸盐水泥。

所述甲酸钙为工业级标准。

本发明还提供了一种再生骨料混凝土的制备方法，包括以下步骤：(1)再生粗骨料的制备：按质量份取工程弃土微粉、碱性激发剂、水泥、矿物质超细粉、水玻璃和水，将物料一并放入胶砂搅拌机中搅拌均匀；将混合物料放入圆柱型模具中挤压成型，模具直径为Φ8mm，成型后脱模得到工程弃土坯体；将工程弃土坯体放入水中进行内养护，养护温度为18～24℃，养护28天后拿出，自然干燥后得到再生粗骨料备用；

(2)将水泥、水、粉煤灰和微硅粉混合均匀，得到预拌混合物；

(3)向预拌混合物中加入步骤(1)中制得的再生粗骨料、钢渣、减水剂和外加剂，混合均匀后，制得再生骨料混凝土。

与现有技术相比，本发明提供的再生骨料混凝土具有以下优点：(1)本发明提供的再生骨料混凝土具有高抗压强度，良好的耐久性能，减少再生骨料混凝土中水泥的用量，具有较高的经济效应及前景。

(2)本发明中的再生粗骨料以工程弃土、水泥、矿物质超细粉、水玻璃为主要原料，加入氧化钙对工程弃土进行碱激发，缓解了工程弃土排放量大却无处堆积问题。

其中水玻璃硅酸钠能与水泥和氧化钙水化中存在的氢氧化钙反应生成水硬性硅酸钙胶体，大大提高再生骨料内部性能，填充再生功能骨料的孔隙，减少骨料孔隙率，降低再生骨料吸水率，增加再生骨料自身强度。

矿物质超细粉的比表面积大，表面能高，有良好的分散性和吸附性，可以填充再生功能骨料的孔隙，降低再生骨料的吸水性。而且超细粉中含有适量沸石粉，沸石粉为多孔结构，可以改善再生骨料的微观结构，使再生骨料孔结构优化，一方面改善物料混合的均匀性，另一方面，粉煤灰、矿渣和石膏能够部分进入沸石粉的孔结构中，再随沸石粉一起填充到工程弃土微粉的孔隙中，并在后续的水化过程中从沸石粉的孔道中释放出来，与工程弃土、粉煤灰及微硅粉发生水化反应。同时，超细粉也具有较高的火山灰活性，可以提高再生骨料混凝土的密实性，增加后期强度，对再生功能骨料的应用大有裨益。

碱激发剂氧化钙增加了物料体系的氢氧化钙含量，提高了体系的碱度，加速了发生二次火山灰反应的进程，使水化产物增多，强度增强。

各物料相辅相成，得到了吸水率、压碎指标和空隙率均符合标准的再生粗骨料，对再生骨料混凝土的性能提升大有裨益。

(3)本发明中以粉煤灰及微硅粉作为活性掺合料制备再生骨料混凝土，掺合料均匀分散在水泥中，掺合料的活性成分、再生粗骨料的活性成分以及水泥的水化产物氢氧化钙之间发生火山灰反应，生成C-S-H，使硬化水泥浆的空隙细化，提高水泥浆与再生粗骨料界面间的强度，消耗氢氧化钙，有利于混凝土的耐久性能，增加混凝土强度。

(4)本发明中钢渣与水泥有良好的适应性，可提高再生骨料混凝土的流动性和后期强度；同时，能够对再生骨料中的微小空隙进一步填充，再生骨料混凝土的抗渗性提高，从而提高其耐久性。

(5)本发明中的聚羧酸系减水剂能分散水泥颗粒，从而减少单位用水量，增加混凝土拌合物的流动性，降低单位混凝土中水泥的需求量。工业级甲酸钙的使用，缩短混凝土的初凝时间，并且增强混凝土的稳固性，使再生骨料混凝土抗渗性提高，从而具有良好的耐久性能。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。

本发明中再生粗骨料采用以下方法制备：

(1)工程弃土微粉的制备：将工程弃土放入电热鼓风干燥箱中干燥至恒重，干燥后的工程弃土经研磨机磨细后过0.15mm筛，即得工程弃土微粉；

(2)按质量份取工程弃土微粉240～320份、碱性激发剂氧化钙20～40份、水泥100～120份、矿物质超细粉120～180份、水玻璃2～4份和水80～100份，将物料全部放入胶砂搅拌机中搅拌均匀，搅拌时间3min，转速120～150r/min；

(3)将混合物料放入圆柱型模具中挤压成型，模具直径为Φ8mm，成型后脱模得到再生粗骨料坯体；

(4)将再生粗骨料坯体放入水中进行内养护，养护温度为18～24℃，养护28天后拿出，自然干燥后得到再生粗骨料。

再生骨料混凝土的制备方法如下：

(1)将水泥、水、粉煤灰和微硅粉混合均匀，得到预拌混合物；

(2)向预拌混合物中加入再生骨料、钢渣、减水剂和外加剂，混合均匀后，制得再生骨料混凝土。

其中粉煤灰为F类Ⅱ级粉煤灰，即细度(45μm方孔筛筛余量)为≤12％，需水量比为96％，烧失量为≤4.5％，比表面积为260～320m²/kg，密度为2.69～2.75g/cm³。

减水剂为聚羧酸系减水剂。钢渣粉粒径≤45μm，比表面积≥420m²/kg。

实施例1

本实施例中所提供的再生骨料混凝土，其各组分及质量配比为：再生粗骨料160份，天然细骨料30份，钢渣25份，水泥45份，粉煤灰50份，微硅粉10份，甲酸钙0.3份，聚羧酸系减水剂0.4份，水60份。

实施例2

本实施例中所提供的再生骨料混凝土，其各组分及质量配比为：再生粗骨料170份，天然细骨料30份，钢渣20份，水泥40份，粉煤灰50份，微硅粉10份，甲酸钙0.3份，聚羧酸系减水剂0.4份，水60份。

实施例3

本实施例中所提供的再生骨料混凝土，其各组分及质量配比为：再生粗骨料180份，天然细骨料30份，钢渣20份，水泥35份，粉煤灰45份，微硅粉10份，甲酸钙0.3份，聚羧酸系减水剂0.4份，水60份。

将实施例1～3得到的混凝土制备成混凝土试块，并制备普通混凝土试块作为对照组，在模具内表面抹油以方便后期拆模的质量，抹油后再浇筑成型。控制每一组采取同样养护条件，待试块人工浇筑成型后，将试块静置在温度为20～30℃的条件下48小时，待再生骨料混凝土试块成型以后进行标识并拆模处理，然后放入相对湿度为98％的环境中去氧化处理，养护的时间控制为28天。取出养护好的混凝土试块，在混凝土抗压强度试验机上进行抗压强度测试，抗压强度试验按照GB/T 50081-2016普通混凝土力学性能试验方法标准中的强度测试方法进行。

所述实施例1～3得到的混凝土及对照组的普通混凝土的抗压强度如下表所示：

测试项目	实例1	实例2	实例3	对照组
					抗压强度/MPa	53.351	52.427	52.269	37.667

同时，按GB/T50082-2009规定的试验方法进行再生骨料抗渗性能测试，测试的对照组抗渗强度达到P6，实施例1～3抗渗强度达到P8。

由上述数据可知，本发明制备的再生骨料混凝土具有很好的抗压强度和耐久性能，具有较高的经济价值。

Claims (10)

1.一种再生骨料混凝土，其特征在于：所述再生骨料混凝土各组分及质量配比为：再生粗骨料80～180份，天然细骨料20～50份，钢渣20～30份，水泥30～50份，粉煤灰30～60份，微硅粉10～20份，甲酸钙0.3～1.0份，减水剂0.3～0.6份，水40～80份；

其中再生粗骨料各组分及质量配比为：工程弃土微粉240～320份，碱性激发剂20～40份，水泥100～120份，矿物质超细粉120～180份，水玻璃2～4份，水80～100份。

2.根据权利要求1所述的再生骨料混凝土的制备方法，其特征在于：所述再生骨料混凝土各组分的重量份数为再生骨料160～180份，天然细骨料30～40份，钢渣20～25份，水泥40～50份，粉煤灰40～50份，微硅粉15～20份，甲酸钙0.3～0.6份，减水剂0.4～0.5份，水60～80份。

3.根据权利要求1所述的再生骨料混凝土的制备方法，其特征在于：所述矿物质超细粉为粉煤灰、矿渣、石膏和沸石粉制得。

4.根据权利要求3所述的再生骨料混凝土的制备方法，其特征在于：所述粉煤灰、矿渣、石膏和沸石粉的质量比为3:2:1:1。

5.根据权利要求1所述的再生骨料混凝土，其特征在于：所述钢渣粉粒径≤45μm，比表面积≥420m²/kg。

6.根据权利要求1所述的再生骨料混凝土的制备方法，其特征在于：所述碱性激发剂为氧化钙。

7.根据权利要求1所述的再生骨料混凝土的制备方法，其特征在于：所述矿物质超细粉的粒径≤5μm。

8.根据权利要求1所述的再生骨料混凝土，其特征在于：所述工程弃土微粉为工程弃土经干燥、研磨、过筛后得到，工程弃土微粉的粒径≤0.15mm。

9.根据权利要求1所述的再生骨料混凝土，其特征在于：所述水玻璃模数为3.5。

10.一种根据权利要求1所述的再生骨料混凝土的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)再生粗骨料的制备：按质量份取工程弃土微粉、碱性激发剂、水泥、矿物质超细粉、水玻璃和水，将物料一并放入胶砂搅拌机中搅拌均匀；将混合物料放入圆柱型模具中挤压成型，模具直径为Φ8mm，成型后脱模得到工程弃土坯体；将工程弃土坯体放入水中进行内养护，养护温度为18～24℃，养护28天后拿出，自然干燥后得到再生粗骨料备用；

(2)将水泥、水、粉煤灰和微硅粉混合均匀，得到预拌混合物；

(3)向预拌混合物中加入步骤(1)中制得的再生粗骨料、钢渣、减水剂和外加剂，混合均匀后，制得再生骨料混凝土。