CN114956691A - 一种基于建筑垃圾的透水混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种基于建筑垃圾的透水混凝土及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于建筑材料综合利用技术领域，公开了一种基于建筑垃圾的透水混凝土及其制备方法。该透水混凝土由包含以下质量份数的原料制备而成：有机硅树脂改性建筑垃圾粗骨料50～70份、建筑垃圾细骨料10～25份、粉煤灰1～12份、矿粉2～8份、碱激发剂0.1～3份、引气剂1～2份、减水剂0.5～2份、水1～10份。本发明利用全组分建筑垃圾再生骨料制备透水混凝土，解决了传统透水混凝土不能有效利用建筑垃圾细骨料的问题，从根本上解决了建筑垃圾的资源化利用。且制得的透水混凝土具有良好的强度以及透水性。

Description

一种基于建筑垃圾的透水混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料综合利用技术领域，尤其涉及一种基于建筑垃圾的透水混凝土及其制备方法。
背景技术
海绵城市，是新一代城市雨洪管理概念，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。实现海绵城市的关键在于透水材料的使用。透水混凝土作为常规透水材料受到了广泛应用，其是由骨料、水泥、增强剂、水拌制而成的一种多孔轻质混凝土，不含有细骨料，因此具有连通的孔隙结构，从而透水率较高。
目前，随着城市化进程的加快，建筑垃圾大大增加，其资源化利用途径通常为再生后制备建筑材料。有研究人员提出利用建筑垃圾制备透水混凝土，既可实现建筑垃圾的综合利用，也可得到性能较好的透水混凝土。然而，由于透水混凝土中不含细骨料，因此建筑垃圾使用的也仅仅是粗骨料，建筑垃圾细骨料的资源化利用仍然不能从根本解决。
因此，如何利用建筑垃圾的全组分制备高性能的透水混凝土对固废综合利用具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于建筑垃圾的透水混凝土及其制备方法，解决现有的建筑垃圾制备透水混凝土不能全组分利用的问题。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种基于建筑垃圾的透水混凝土，由包含以下质量份数的原料制备而成：
改性建筑垃圾粗骨料50～70份、建筑垃圾细骨料10～25份、粉煤灰1～12份、矿粉2～8份、碱激发剂0.1～3份、引气剂1～2份、减水剂0.5～2份、水1～10份；
其中，改性建筑垃圾粗骨料为有机硅树脂改性建筑垃圾粗骨料。
优选的，在上述一种基于建筑垃圾的透水混凝土中，所述改性建筑垃圾粗骨料由质量比为100：1～30的有机硅树脂和建筑垃圾粗骨料制备而成。
优选的，在上述一种基于建筑垃圾的透水混凝土中，所述改性建筑垃圾粗骨料中建筑垃圾粗骨料的粒径分布为：粒径5～9mm的骨料70～95wt％，粒径9～13mm的骨料5～30wt％；其中，粒径5～9mm中含有5mm，不含有9mm；粒径9～13mm中含有9mm和13mm。
优选的，在上述一种基于建筑垃圾的透水混凝土中，所述建筑垃圾细骨料的粒径分布为：粒径2～5mm的骨料80～90wt％，粒径0.1～2mm的骨料10～20wt％；其中，粒径2～5mm中含有2mm，不含有5mm；粒径0.1～2mm中含有0.1mm，不含有2mm。
优选的，在上述一种基于建筑垃圾的透水混凝土中，所述引气剂为脂肪醇聚氧乙烯醚和/或十二烷基苯磺酸钠。
本发明还提供了一种基于建筑垃圾的透水混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)将建筑垃圾进行破碎分选，得到建筑垃圾粗骨料、建筑垃圾细骨料；
将建筑垃圾粗骨料与有机硅树脂混合后烘干，得到改性建筑垃圾粗骨料；
(2)将改性建筑垃圾粗骨料、建筑垃圾细骨料、粉煤灰、矿粉、碱激发剂、引气剂、减水剂、水混合，得到基于建筑垃圾的透水混凝土。
优选的，在上述一种基于建筑垃圾的透水混凝土的制备方法中，所述步骤(1)中混合的方法为搅拌；搅拌的温度为室温，搅拌的时间为30～60min，搅拌的转速为100～300rpm；烘干的温度为130～160℃，烘干的时间为2～6h。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明通过将建筑垃圾进行破碎分选等处理，得到再生骨料，并利用全组分建筑垃圾再生骨料制备透水混凝土，解决了传统透水混凝土不能有效利用建筑垃圾细骨料的问题，从根本上解决了建筑垃圾的资源化利用。
(2)本发明通过使用硅树脂包覆建筑垃圾粗骨料，在粗骨料表面形成了包覆膜，有效降低了透水混凝土的被水侵害程度，提高了透水混凝土的水稳定性。而且，该透水混凝土中使用碱激发剂激发细骨料中未水化的水泥，保证了透水混凝土的强度，引气剂的使用提高了孔隙率，增加了透水性。
具体实施方式
本发明提供了一种基于建筑垃圾的透水混凝土，由包含以下质量份数的原料制备而成：
改性建筑垃圾粗骨料50～70份、建筑垃圾细骨料10～25份、粉煤灰1～12份、矿粉2～8份、碱激发剂0.1～3份、引气剂1～2份、减水剂0.5～2份、水1～10份；
其中，改性建筑垃圾粗骨料为有机硅树脂改性建筑垃圾粗骨料。
在本发明中，所述基于建筑垃圾的透水混凝土，优选的，由包含以下质量份数的原料制备而成：改性建筑垃圾粗骨料52～67份、建筑垃圾细骨料13～24份、粉煤灰2～10份、矿粉3～7份、碱激发剂0.6～2.7份、引气剂1.1～1.9份、减水剂0.8～1.9份、水2～8份；
进一步优选的，由包含以下质量份数的原料制备而成：改性建筑垃圾粗骨料55～63份、建筑垃圾细骨料16～21份、粉煤灰4～9份、矿粉4～6份、碱激发剂1.1～2.4份、引气剂1.3～1.8份、减水剂0.9～1.6份、水4～7份；
更优选的，由包含以下质量份数的原料制备而成：改性建筑垃圾粗骨料59份、建筑垃圾细骨料18份、粉煤灰6份、矿粉5份、碱激发剂1.6份、引气剂1.7份、减水剂1.2份、水6份。
在本发明中，所述改性建筑垃圾粗骨料由质量比优选为100：1～30的有机硅树脂和建筑垃圾粗骨料制备而成，进一步优选为100：6～23，更优选为100：18。
在本发明中，所述改性建筑垃圾粗骨料中建筑垃圾粗骨料的粒径分布为：粒径5～9mm的骨料优选为70～95wt％，进一步优选为73～91wt％，更优选为82wt％；粒径9～13mm的骨料优选为5～30wt％，进一步优选为9～27wt％，更优选为18wt％；其中，粒径5～9mm中含有5mm，不含有9mm；粒径9～13mm中含有9mm和13mm。
在本发明中，所述建筑垃圾细骨料的粒径分布为：粒径2～5mm的骨料优选为80～90wt％，进一步优选为83～89wt％，更优选为86wt％；粒径0.1～2mm的骨料优选为10～20wt％，进一步优选为11～17wt％，更优选为14wt％；其中，粒径2～5mm中含有2mm，不含有5mm；粒径0.1～2mm中含有0.1mm，不含有2mm。
在本发明中，所述粉煤灰的粒径优选为50～100μm，进一步优选为60～90μm，更优选为70μm。
在本发明中，所述矿粉优选为S95级矿粉。
在本发明中，所述碱激发剂优选为氢氧化钙。
在本发明中，所述引气剂优选为脂肪醇聚氧乙烯醚和/或十二烷基苯磺酸钠，进一步优选为十二烷基苯磺酸钠。
在本发明中，所述减水剂优选为聚羧酸减水剂。
本发明还提供了一种基于建筑垃圾的透水混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)将建筑垃圾进行破碎分选，得到建筑垃圾粗骨料、建筑垃圾细骨料；
将建筑垃圾粗骨料与有机硅树脂混合后烘干，得到改性建筑垃圾粗骨料；
(2)将改性建筑垃圾粗骨料、建筑垃圾细骨料、粉煤灰、矿粉、碱激发剂、引气剂、减水剂、水混合，得到基于建筑垃圾的透水混凝土。
在本发明中，所述步骤(1)中混合的方法优选为搅拌；搅拌的温度优选为室温；搅拌的时间优选为30～60min，进一步优选为34～56min，更优选为48min；搅拌的转速优选为100～300rpm，进一步优选为120～280rpm，更优选为180rpm。
在本发明中，所述步骤(1)中烘干的温度优选为130～160℃，进一步优选为137～152℃，更优选为145℃；烘干的时间优选为2～6h，进一步优选为3～5h，更优选为4h。
下面将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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种基于建筑垃圾的透水混凝土，其制备方法包括以下步骤：
(1)将建筑垃圾进行破碎分选，得到建筑垃圾粗骨料、建筑垃圾细骨料；建筑垃圾粗骨料的粒径分布为：粒径5～9mm(含有5mm，不含有9mm)的骨料83wt％，粒径9～13mm(含有9mm和13mm)的骨料17wt％；建筑垃圾细骨料的粒径分布为：粒径2～5mm(含有2mm，不含有5mm)的骨料85wt％，粒径0.1～2mm(含有0.1mm，不含有2mm)的骨料15wt％；
将建筑垃圾粗骨料与有机硅树脂按质量比20：100混合后，于100rpm转速下室温搅拌40min，然后于145℃烘干3h，得到有机硅树脂改性建筑垃圾粗骨料；
(2)将62份有机硅树脂改性建筑垃圾粗骨料、16份建筑垃圾细骨料、8份粒径为50～60μm的粉煤灰、4份S95级矿粉、2份氢氧化钙、1份十二烷基苯磺酸钠、1.5份聚羧酸减水剂、4份水混合均匀，得到基于建筑垃圾的透水混凝土。
实施例2
本实施例提供一种基于建筑垃圾的透水混凝土，其制备方法包括以下步骤：
(1)将建筑垃圾进行破碎分选，得到建筑垃圾粗骨料、建筑垃圾细骨料；建筑垃圾粗骨料的粒径分布为：粒径5～9mm(含有5mm，不含有9mm)的骨料72wt％，粒径9～13mm(含有9mm和13mm)的骨料28wt％；建筑垃圾细骨料的粒径分布为：粒径2～5mm(含有2mm，不含有5mm)的骨料82wt％，粒径0.1～2mm(含有0.1mm，不含有2mm)的骨料18wt％；
将建筑垃圾粗骨料与有机硅树脂按质量比16：100混合后，于120rpm转速下室温搅拌34min，然后于150℃烘干6h，得到有机硅树脂改性建筑垃圾粗骨料；
(2)将55份有机硅树脂改性建筑垃圾粗骨料、12份建筑垃圾细骨料、7份粒径为60～70μm的粉煤灰、7份S95级矿粉、1.8份氢氧化钙、1份十二烷基苯磺酸钠、1份聚羧酸减水剂、5份水混合均匀，得到基于建筑垃圾的透水混凝土。
实施例3
本实施例提供一种基于建筑垃圾的透水混凝土，其制备方法包括以下步骤：
(1)将建筑垃圾进行破碎分选，得到建筑垃圾粗骨料、建筑垃圾细骨料；建筑垃圾粗骨料的粒径分布为：粒径5～9mm(含有5mm，不含有9mm)的骨料89wt％，粒径9～13mm(含有9mm和13mm)的骨料11wt％；建筑垃圾细骨料的粒径分布为：粒径2～5mm(含有2mm，不含有5mm)的骨料85wt％，粒径0.1～2mm(含有0.1mm，不含有2mm)的骨料15wt％；
将建筑垃圾粗骨料与有机硅树脂按质量比26：100混合后，于200rpm转速下室温搅拌50min，然后于140℃烘干5h，得到有机硅树脂改性建筑垃圾粗骨料；
(2)将62份有机硅树脂改性建筑垃圾粗骨料、20份建筑垃圾细骨料、10份粒径为90～100μm的粉煤灰、5份S95级矿粉、2.2份氢氧化钙、2份脂肪醇聚氧乙烯醚、0.5份聚羧酸减水剂、6份水混合均匀，得到基于建筑垃圾的透水混凝土。
实施例4
本实施例提供一种基于建筑垃圾的透水混凝土，其制备方法包括以下步骤：
(1)将建筑垃圾进行破碎分选，得到建筑垃圾粗骨料、建筑垃圾细骨料；建筑垃圾粗骨料的粒径分布为：粒径5～9mm(含有5mm，不含有9mm)的骨料95wt％，粒径9～13mm(含有9mm和13mm)的骨料5wt％；建筑垃圾细骨料的粒径分布为：粒径2～5mm(含有2mm，不含有5mm)的骨料90wt％，粒径0.1～2mm(含有0.1mm，不含有2mm)的骨料10wt％；
将建筑垃圾粗骨料与有机硅树脂按质量比30：100混合后，于300rpm转速下室温搅拌60min，然后于160℃烘干6h，得到有机硅树脂改性建筑垃圾粗骨料；
(2)将50份有机硅树脂改性建筑垃圾粗骨料、25份建筑垃圾细骨料、12份粒径为50～60μm的粉煤灰、8份S95级矿粉、3份氢氧化钙、2份脂肪醇聚氧乙烯醚、2份聚羧酸减水剂、7份水混合均匀，得到基于建筑垃圾的透水混凝土。
对比例1
本对比例提供一种基于建筑垃圾的透水混凝土，其制备方法参见实施例1，不同之处在于建筑垃圾粗骨料不进行有机硅树脂改性。
对比例2
本对比例提供一种基于建筑垃圾的透水混凝土，其制备方法参见实施例1，不同之处在于不含有碱激发剂。
对比例3
本对比例提供一种基于建筑垃圾的透水混凝土，其制备方法参见实施例1，不同之处在于不含有引气剂。
对比例4
本对比例提供一种基于建筑垃圾的透水混凝土，其制备方法参见实施例1，不同之处在于不含有建筑垃圾细骨料，即将建筑垃圾细骨料替换为同等用量的有机硅树脂改性建筑垃圾粗骨料。
将实施例1～4和对比例1～4的透水混凝土分别浇筑于基面表面，夯实后标准养护7天和28天，养护结束后测试透水混凝土的性能，结果如表1所示。
表1透水混凝土的性能测试结果
Figure BDA0003697039600000071
Figure BDA0003697039600000081
由表1可知，本发明制备的透水混凝土具有良好的抗压强度以及透水性能，可以满足透水混凝土作为建筑材料的使用要求。而且，由对比例1～4可知，碱激发剂的使用以及粗骨料中有机硅树脂的改性可以提高混凝土的透水系数、孔隙率以及抗压强度，引气剂虽然对于抗压强度影响较小，但对混凝土透水性和孔隙率存在显著影响。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于建筑垃圾的透水混凝土，其特征在于，由包含以下质量份数的原料制备而成：
改性建筑垃圾粗骨料50～70份、建筑垃圾细骨料10～25份、粉煤灰1～12份、矿粉2～8份、碱激发剂0.1～3份、引气剂1～2份、减水剂0.5～2份、水1～10份；
其中，改性建筑垃圾粗骨料为有机硅树脂改性建筑垃圾粗骨料。
2.根据权利要求1所述的一种基于建筑垃圾的透水混凝土，其特征在于，所述改性建筑垃圾粗骨料由质量比为100：1～30的有机硅树脂和建筑垃圾粗骨料制备而成。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于建筑垃圾的透水混凝土，其特征在于，所述改性建筑垃圾粗骨料中建筑垃圾粗骨料的粒径分布为：粒径5～9mm的骨料70～95wt％，粒径9～13mm的骨料5～30wt％；其中，粒径5～9mm中含有5mm，不含有9mm；粒径9～13mm中含有9mm和13mm。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于建筑垃圾的透水混凝土，其特征在于，所述建筑垃圾细骨料的粒径分布为：粒径2～5mm的骨料80～90wt％，粒径0.1～2mm的骨料10～20wt％；其中，粒径2～5mm中含有2mm，不含有5mm；粒径0.1～2mm中含有0.1mm，不含有2mm。
5.据权利要求3所述的一种基于建筑垃圾的透水混凝土，其特征在于，所述引气剂为脂肪醇聚氧乙烯醚和/或十二烷基苯磺酸钠。
6.权利要求1～5任一项所述的一种基于建筑垃圾的透水混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将建筑垃圾进行破碎分选，得到建筑垃圾粗骨料、建筑垃圾细骨料；
将建筑垃圾粗骨料与有机硅树脂混合后烘干，得到改性建筑垃圾粗骨料；
(2)将改性建筑垃圾粗骨料、建筑垃圾细骨料、粉煤灰、矿粉、碱激发剂、引气剂、减水剂、水混合，得到基于建筑垃圾的透水混凝土。
7.根据权利要求6所述的一种基于建筑垃圾的透水混凝土的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中混合的方法为搅拌；搅拌的温度为室温，搅拌的时间为30～60min，搅拌的转速为100～300rpm；烘干的温度为130～160℃，烘干的时间为2～6h。
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杜晓蒙主编, 中国建材工业出版社 *

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