CN114956708B - 一种包含砖混再生骨料的基层透水混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及C04B建筑材料技术领域，更具体地，本发明提供了一种包含砖混再生骨料的基层透水混凝土及其制备方法。本发明制备得到的包含砖混再生骨料的基层透水混凝土，采用特定原料和特殊处理后的砖混再生骨料，制备得到的透水混凝土在具有优异的透水性、抗压强度的同时，还具有良好的耐久性和抗碳化性，在建筑材料领域有着广泛的应用前景。

Description

一种包含砖混再生骨料的基层透水混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及C04B建筑材料技术领域，更具体地，本发明提供了一种包含砖混再生骨料的基层透水混凝土及其制备方法。
背景技术
近年来，随着城市化的进程不断推进，建筑材料的需求量在不断增加。而混凝土作为一类重要的建筑材料，在市政建设中起着举足轻重的作用。为了提升城市的排水系统，采用透水混凝土成为了避免城市路面积水，形成海绵城市的重要手段之一。而现有技术中透水型混凝土仍存在抗冻性、和易性、抗压强度、耐久性、抗碳化性不能得到同时兼顾的缺点。
另一方面，可持续化发展的理念逐渐深入各个领域的研发工作当中，建筑材料领域的研发工作者们开始以各种各样建筑垃圾制备出再生骨料用于透水混凝土的制备当中，但建筑垃圾制备的再生骨料存在吸水率高、表观密度不佳的问题，直接影响透水混凝土的强度和透水性。
专利公开号为CN110845194A的中国发明专利公开了一种利用砖渣再生骨料制备的透水混凝土及其制备方法，在本公开专利中采用甲基硅酸钠水溶液对废弃砖渣再生骨料进行预处理，制备得到透水混凝土具有优异的力学强度，但其制备方法中需要严格控制搅拌机的转速，否则就会影响混凝土的力学性能，在实际使用的过程中，产品成品率得不到保障；此外混凝土的耐久性、抗冻性未得到突出体现，存在功能种类单一的问题。
专利公开号为CN109534744A的中国发明专利公开了纤维再生骨料透水混凝土的制备方法，在本公开专利中考察了不同种类纤维对再生骨料透水性能的影响，其方案中采用废旧C20路面得到的再生骨料，通过聚丙烯纤维的加入，制备得到的透水混凝土具有良好的抗压强度和透水性，但其方案制备得到的透水混凝土的抗碳化性、抗冻性、耐久性均未得到突出体现，进一步限制了其在建筑施工中的实际应用。
因此，开发一种采用砖混再生骨料为骨料，同时具有优异抗冻性、和易性、抗压强度、耐久性、耐盐腐蚀性的基层透水混凝土在市政建设中具有潜在的应用价值。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明第一方面提供了一种包含砖混再生骨料的基层透水混凝土，按重量份计，制备原料包括以下组分：水泥240-300份，砖混再生骨料50-150份，碎石120-240份，粉剂外加剂3-5份，乳液外加剂5-8份，水72-120份。
作为本发明一种优选的技术方案，所述水泥为普通硅酸盐水泥。
作为本发明一种优选的技术方案，所述砖混再生骨料，按重量份计，制备原料包括以下组分：砖块10-50份，混凝土块30-70份，瓷砖5-10份，砂浆10-15份。
作为本发明一种优选的技术方案，所述砖块和混凝土块来源于建筑拆除垃圾中的粉煤灰砖块和水泥混凝土块。
作为本发明一种优选的技术方案，所述瓷砖为青岛东窑陶瓷有限公司的陶瓷废料。
作为本发明一种优选的技术方案，所述砂浆的粒径为1-10mm。
作为本发明一种更优选的技术方案，所述砂浆的粒径为5mm。
砖块、混凝土块、瓷砖因具有其特有的空间结构，具有较高的吸水率，可以改善体系界面过渡区的强度，但是因其高吸水率导致体系的水胶比增加，会使混凝土的强度显著下降。为了解决上述技术问题，本申请人意外发现，当向体系中加入粒径为5mm的砂浆时，特定粒径的砂浆一方面可以填充砖块、混凝土块、瓷砖粗砂的空隙，另一方面增强砖混再生骨料与本体系中水泥间的粘结度，同时改善了混凝土内部的孔隙率，增强了体系内部的密实度，提升了混凝土的抗压性能、耐久性能、抗碳化性。
作为本发明一种优选的技术方案，所述碎石包括花岗岩、玄武岩、石灰岩、大理岩中的至少一种。
作为本发明一种更优选的技术方案，所述碎石为玄武岩、石灰岩，玄武岩和石灰岩的质量比为(0.5-1)：(1-1.5)。
作为本发明一种最优选的技术方案，所述玄武岩和石灰岩的质量比为0.7：1.2。
作为本发明一种优选的技术方案，所述玄武岩的粒径为5-12mm。
作为本发明一种更优选的技术方案，所述玄武岩的粒径为6-9mm。
作为本发明一种优选的技术方案，所述石灰岩的粒径为1-10mm。
作为本发明一种更优选的技术方案，所述石灰岩的粒径为3-5mm。
作为本发明一种优选的技术方案，所述粉剂外加剂包括石膏粉、减水剂、分散剂、引气剂中的至少一种。
作为本发明一种更优选的技术方案，所述粉剂外加剂为石膏粉、减水剂，石膏粉和减水剂的质量比为(0.8-1.2)：(0.2-0.6)。
作为本发明一种最优选的技术方案，所述石膏粉和减水剂的质量比为1：0.4。
作为本发明一种优选的技术方案，所述减水剂包括木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、丹宁、聚羧酸减水剂、萘系减水剂中的至少一种。
作为本发明一种更优选的技术方案，所述减水剂为木质素磺酸钙、萘系减水剂，木质素磺酸钙和萘系减水剂的质量比为(0.5-1)：(1-2)。
作为本发明一种最优选的技术方案，所述木质素磺酸钙和萘系减水剂的质量比为0.8：1.5。
作为本发明一种优选的技术方案，所述木质素磺酸钙的相对分子量为5000-10000。
作为本发明一种更优选的技术方案，所述木质素磺酸钙的相对分子量为9479。
本申请人意外发现，当向体系中加入质量比为0.8：1.5的木质素磺酸钙和萘系减水剂时，尤其当木质素磺酸钙的相对分子质量为9479时，其被均匀的吸附于本体系中水泥表面，一方面改善了颗粒间的静电斥力，改善体系的水灰比，增强混凝土的抗压强度；另一方面避免了体系中水泥颗粒的凝聚现象，同时由于木质素磺酸钙和萘系减水剂特有的空间结构和基团分布，与体系中特有的再生骨料和其他组分相互作用，可以改善体系的流动性、稳定性和孔隙率，提升了混凝土耐久性、透水性、抗压强度。
作为本发明一种优选的技术方案，所述乳液外加剂包括丁二烯-苯乙烯共聚物乳液、水性聚氨酯乳液中的至少一种。
本发明第二方面提供一种包含砖混再生骨料的基层透水混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)将砖块，混凝土块，瓷砖经过去除轻物质、金属杂质预处理，经过颚式破碎机破碎后，再次去除轻物质、金属杂质，经过震动当筛分后整形为5-31.5mm连续粒级级配的再生骨料；
(2)将再生骨料，砖混再生骨料，碎石，水泥依次加入搅拌机，干拌均匀；
(3)将水、粉剂外加剂、乳液外加剂加入搅拌机，搅拌均匀，即得所述基层透水混凝土。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明制备得到的包含砖混再生骨料的基层透水混凝土，通过采用以砖块、混凝土块、瓷砖、砂浆为原料制备得到砖混再生骨料，尤其当砂浆的粒径为5mm时，对砖块、混凝土块、瓷砖进行特殊处理，制备得到的再生菇凉具有较低的吸水率和良好的表观密度，可以有效解决砖块、瓷砖、砂浆吸水率高导致混凝土强度下降的问题，同时改善体系内部密实度，使得透水混凝土在具有良好抗压性能的同时，还具有优异的耐久性能和抗碳化性能；
2、本发明制备得到的包含砖混再生骨料的基层透水混凝土，通过向体系中加入质量比为1：0.4的石膏粉和减水剂时，可以与本体系中的砖混再生骨料，有效改善体系的水化度和收缩性能，改善混凝土的凝结时间，同时提升本体系中碎石的活性，提升透水混凝土的强度；
3、本发明制备得到的包含砖混再生骨料的基层透水混凝土，当向体系中加入质量比为0.8：1.5的木质素磺酸钙和萘系减水剂，尤其当木质素磺酸钙的相对分子质量为9479时，可以有效解决现有技术中水泥易发生凝聚的问题，同时通过改善体系静电斥力、流动性和孔隙率，与本体系中其它组分相互作用，增强了透水混凝土的耐久性、透水性和抗压强度。
4、本发明制备得到的包含砖混再生骨料的基层透水混凝土，当向体系中加入丁二烯-苯乙烯乳液时，可以与体系中水泥水化产物、碎石和砖混再生骨料相互作用，形成网状交联结构，在不影响混凝土透水率的前提下，使得透水混凝土的抗压强度和耐久性得到同时兼顾。
5、本发明制备得到的包含砖混再生骨料的基层透水混凝土，采用以砖块、混凝土块、瓷砖、砂浆为原料得到的再生骨料，并对其进行特殊处理，可以改善再生骨料中的吸水率和表观密度，将其用于基层透水混凝土的制备，制备得到的透水混凝土具有优异的透水性、抗压强度、耐久性和抗碳化性，在市政建设中具有潜在应用价值，尤其在基层路面的制备上具有广泛的应用范围。
具体实施方式
实施例
实施例1
实施例1提供了一种包含砖混再生骨料的基层透水混凝土，按重量份计，制备原料包括以下组分：水泥240份，砖混再生骨料50份，碎石120份，粉剂外加剂3份，乳液外加剂5份，水72份。
所述水泥为普通硅酸盐水泥，购自山河鼎轩领晟商贸有限公司；
所述砖混再生骨料，按重量份计，制备原料包括以下组分：砖块10份，混凝土块30份，瓷砖5份，砂浆10份。
所述砖块和混凝土块来源于建筑拆除垃圾中的粉煤灰砖块和水泥混凝土块。
所述瓷砖为青岛东窑陶瓷有限公司的陶瓷废料。
所述砂浆购自天津信盈科技有限公司，粒径为5mm；
所述碎石为玄武岩、石灰岩，玄武岩和石灰岩的质量比为0.7：1.2；所述玄武岩购自灵寿县睿轩矿产品加工厂，粒径为6-9mm；石灰岩购自耒阳市永程建材有限公司，粒径为3-5mm；
所述粉剂外加剂为石膏粉、减水剂，石膏粉和减水剂的质量比为1：0.4；所述石膏粉购自济南众琪化工有限公司；所述减水剂为木质素磺酸钙、萘系减水剂，木质素磺酸钙和萘系减水剂的质量比为0.8：1.5；所述木质素磺酸钙购自济南众成化工有限公司，相对分子量为9479；萘系减水剂购自济南荣正化工有限公司；
所述乳液外加剂为丁二烯-苯乙烯共聚物乳液购自科顺防水科技股份有限公司；
所述基层透水混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)将砖块，混凝土块，瓷砖经过去除轻物质、金属杂质预处理，经过颚式破碎机破碎后，再次去除轻物质、金属杂质，经过震动当筛分后整形为5-31.5mm连续粒级级配的再生骨料；
(2)将再生骨料，砖混再生骨料，碎石，水泥依次加入搅拌机，干拌均匀；
(3)将水、粉剂外加剂、乳液外加剂加入搅拌机，搅拌均匀，即得所述基层透水混凝土。
实施例2
实施例2提供了一种包含砖混再生骨料的基层透水混凝土，按重量份计，制备原料包括以下组分：水泥300份，砖混再生骨料150份，碎石240份，粉剂外加剂5份，乳液外加剂8份，水120份。
所述水泥为普通硅酸盐水泥，购自山河鼎轩领晟商贸有限公司；
所述砖混再生骨料，按重量份计，制备原料包括以下组分：砖块50份，混凝土块70份，瓷砖10份，砂浆15份。
所述砖块和混凝土块来源于建筑拆除垃圾中的粉煤灰砖块和水泥混凝土块。
所述瓷砖为青岛东窑陶瓷有限公司的陶瓷废料。
所述砂浆购自天津信盈科技有限公司，粒径为5mm；
所述碎石为玄武岩、石灰岩，玄武岩和石灰岩的质量比为0.7：1.2；所述玄武岩购自灵寿县睿轩矿产品加工厂，粒径为6-9mm；石灰岩购自耒阳市永程建材有限公司，粒径为3-5mm；
所述粉剂外加剂为石膏粉、减水剂，石膏粉和减水剂的质量比为1：0.4；所述石膏粉购自济南众琪化工有限公司；所述减水剂为木质素磺酸钙、萘系减水剂，木质素磺酸钙和萘系减水剂的质量比为0.8：1.5；所述木质素磺酸钙购自济南众成化工有限公司，相对分子量为9479；萘系减水剂购自济南荣正化工有限公司；
所述乳液外加剂为丁二烯-苯乙烯共聚物乳液购自科顺防水科技股份有限公司；
所述基层透水混凝土的制备方法同实施例1。
实施例3
实施例3提供了一种包含砖混再生骨料的基层透水混凝土，按重量份计，制备原料包括以下组分：水泥280份，砖混再生骨料100份，碎石180份，粉剂外加剂4份，乳液外加剂7份，水98份。
所述水泥为普通硅酸盐水泥，购自山河鼎轩领晟商贸有限公司；
所述砖混再生骨料，按重量份计，制备原料包括以下组分：砖块30份，混凝土块40份，瓷砖8份，砂浆13份。
所述砖块和混凝土块来源于建筑拆除垃圾中的粉煤灰砖块和水泥混凝土块。
所述瓷砖为青岛东窑陶瓷有限公司的陶瓷废料。
所述砂浆购自天津信盈科技有限公司，粒径为5mm；
所述碎石为玄武岩、石灰岩，玄武岩和石灰岩的质量比为0.7：1.2；所述玄武岩购自灵寿县睿轩矿产品加工厂，粒径为6-9mm；石灰岩购自耒阳市永程建材有限公司，粒径为3-5mm；
所述粉剂外加剂为石膏粉、减水剂，石膏粉和减水剂的质量比为1：0.4；所述石膏粉购自济南众琪化工有限公司；所述减水剂为木质素磺酸钙、萘系减水剂，木质素磺酸钙和萘系减水剂的质量比为0.8：1.5；所述木质素磺酸钙购自济南众成化工有限公司，相对分子量为9479；萘系减水剂购自济南荣正化工有限公司；
所述乳液外加剂为丁二烯-苯乙烯共聚物乳液购自科顺防水科技股份有限公司；
所述基层透水混凝土的制备方法同实施例1。
对比例1
对比例1具体的实施方式同实施例3，不同之处在于，所述砖混再生骨料的制备原料中不饱和砂浆。
对比例2
对比例2具体的实施方式同实施例3，不同之处在于，没有加入木质素磺酸钙
对比例3
对比例3具体的实施方式同实施例3，不同之处在于，没有加入丁二烯-苯乙烯共聚物乳液。
性能评价
(1)无侧限抗压强度测试
将实施例1-3、对比例1-3制备得到的基层透水混凝土按照JTG E51-2009《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》中圆柱试件制作方法成型无侧限抗压强试件，在标准条件下养护7天后取出，进行无侧限抗压强度试验，测得数据见表1；
(2)透水性能测试
将实施例1-3、对比例1-3制备得到的基层透水混凝土按照GB/T25993-2010《标准透水水泥混凝土透水系数试验装置说明书》进行透水性能的测试，透水系数越大，说明产品的透水性能越好。
表1
无侧限抗压强度(MPa) 透水系数(mm/s)
实施例1 20 3.29
实施例2 21 3.28
实施例3 22 3.30
对比例1 18 2.91
对比例2 16 2.57
对比例3 17 2.76
(3)砖混再生骨料的吸水率和表观密度测试
将实施例3制备得到的砖混再生骨料按照GB/T14685-2011《建筑用卵石、碎石》、GB/T 17431.2-2010《轻集料及其试验方法》、GB/T25177-2010《混凝土再生粗骨料》进行吸水率和表观密度测试，测得数据见表2。
表2
检测项目 性能指标(II类) 检测结果 单项结论
<![CDATA[表观密度(kg/m<sup>3</sup>)]]> ＞2350 2440 合格
吸水率(％) ＜5.0 4.8 合格

Claims (1)

1.一种包含砖混再生骨料的基层透水混凝土，其特征在于，按重量份计，制备原料包括以下组分：水泥280份，砖混再生骨料100份，碎石180份，粉剂外加剂4份，乳液外加剂7份，水98份；
所述水泥为普通硅酸盐水泥；
所述砖混再生骨料，按重量份计，制备原料包括以下组分：砖块30份，混凝土块40份，瓷砖8份，砂浆13份；
所述砖块和混凝土块来源于建筑拆除垃圾中的粉煤灰砖块和水泥混凝土块；
所述瓷砖为陶瓷废料；
所述砂浆的粒径为5mm；
所述碎石为玄武岩、石灰岩，玄武岩和石灰岩的质量比为0.7：1.2；所述玄武岩的粒径为6-9mm；石灰岩的粒径为3-5mm；
所述粉剂外加剂为石膏粉、减水剂，石膏粉和减水剂的质量比为1：0.4；所述减水剂为木质素磺酸钙、萘系减水剂，木质素磺酸钙和萘系减水剂的质量比为0.8：1.5；所述木质素磺酸钙的相对分子量为9479；
所述乳液外加剂为丁二烯-苯乙烯共聚物乳液；
所述基层透水混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)将砖块，混凝土块，瓷砖经过去除轻物质、金属杂质预处理，经过颚式破碎机破碎后，再次去除轻物质、金属杂质，经过震动当筛分后整形为5-31.5mm连续粒级级配的再生骨料；
(2)将再生骨料，砖混再生骨料，碎石，水泥依次加入搅拌机，干拌均匀；
(3)将水、粉剂外加剂、乳液外加剂加入搅拌机，搅拌均匀，即得所述基层透水混凝土。
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