CN114988796A - 一种基于界面增强的再生碎砖混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种基于界面增强的再生碎砖混凝土及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于界面增强的再生碎砖混凝土及其制备方法，混凝土的组成包括水泥、中砂、碎砖颗粒、水、减水剂和纳米二氧化硅粉末；制备方法包括以下步骤：步骤一、将碎砖颗粒浸泡在饱和氢氧化钙溶液中至吸水饱和，取出碎砖颗粒后自然晾干至饱和面干状态；步骤二、将步骤一处理后的碎砖颗粒和纳米二氧化硅粉末混合后搅拌，使碎砖颗粒表面裹覆有纳米二氧化硅粉末；步骤三、将水泥、中砂、水和减水剂混合搅拌，得到水泥砂浆；步骤四、将水泥砂浆加入到表面裹覆纳米二氧化硅粉末的碎砖颗粒中，搅拌，得到基于界面增强的再生碎砖混凝土。本发明解决了再生碎砖混凝土流动度波动性大以及强度低的问题，再生碎砖混凝土强度等级不低于C30。

Description

一种基于界面增强的再生碎砖混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于再生混凝土制备领域，涉及一种再生混凝土，尤其涉及一种基于界面增强的再生碎砖混凝土及其制备方法。
背景技术
碎砖是目前建筑拆除过程中产生的较为常见的一种固体废弃物，将砖破碎后作为混凝土的粗骨料是一种经济环保、可持续的处理方式。废砖经过破碎机破碎和分选后，可形成类似于石子级配的粗骨料。将碎砖颗粒直接替代部分石子，是再生碎砖混凝土较为常见的处理方式。
但是，碎砖颗粒与普通石子相比，孔隙率大，吸水性强。如按照普通混凝土拌和过程拌制再生碎砖混凝土，在不降低混凝土流动性的前提下，往往需要提高水胶比，这将导致硬化水泥浆体的孔隙率增大，降低硬化浆体与骨料之间的界面粘结强度，最终降低再生混凝土的强度等级。为了不提高水胶比同时保持混凝土的流动性，也有采用水预湿碎砖颗粒的方式，这种处理方式同样会导致骨料表面浆体水胶比增大，降低硬化浆体与骨料之间的界面粘结强度。同时，在实际生产过程中，碎砖颗粒表面可能粘结不均质的砂浆，导致不同批次生产的再生混凝土中碎砖颗粒吸水能力不同，从而对再生碎砖混凝土的流动性和强度造成较大的波动，给再生碎砖混凝土生产企业质量控制造成困扰。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有碎砖再生混凝土配置过程中流动性波动大以及碎砖颗粒取代率越大混凝土强度降低越明显的问题，提供一种基于碎砖颗粒预湿及表面裹覆纳米二氧化硅控制流动度和提升强度的再生碎砖混凝土配置方法。
为实现上述目的，本发明提供一种基于界面增强的再生碎砖混凝土的制备方法，具有这样的特征：混凝土的组成包括水泥、中砂、碎砖颗粒、水、减水剂和纳米二氧化硅粉末；
制备方法包括以下步骤：
步骤一、将碎砖颗粒浸泡在饱和氢氧化钙溶液中至吸水饱和，取出碎砖颗粒后自然晾干至饱和面干状态；
步骤二、将步骤一处理后的碎砖颗粒和纳米二氧化硅粉末混合后搅拌，使碎砖颗粒表面裹覆有纳米二氧化硅粉末；
步骤三、将水泥、中砂、水和减水剂混合搅拌，得到水泥砂浆；
步骤四、将水泥砂浆加入到表面裹覆纳米二氧化硅粉末的碎砖颗粒中，搅拌，得到基于界面增强的再生碎砖混凝土。
进一步，本发明提供一种基于界面增强的再生碎砖混凝土的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，按重量份数计，混凝土各组成的含量分别为：
水泥：1份；
中砂：2.3-2.8份；
碎砖颗粒：2.5-3.2份；
水：0.35-0.65份；
减水剂：0.000-0.010份；
纳米二氧化硅粉末：0.003-0.005份。
进一步，本发明提供一种基于界面增强的再生碎砖混凝土的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，所述水泥为普通硅酸盐水泥。
进一步，本发明提供一种基于界面增强的再生碎砖混凝土的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，步骤一中，碎砖颗粒在饱和氢氧化钙溶液中的浸泡时间为30min。
进一步，本发明提供一种基于界面增强的再生碎砖混凝土的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，步骤二中，混合后的碎砖颗粒和纳米二氧化硅粉末采用混凝土搅拌机搅拌2min。
进一步，本发明提供一种基于界面增强的再生碎砖混凝土的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，步骤三中，水泥、中砂、水和减水剂的搅拌时间为2-3min。
进一步，本发明提供一种基于界面增强的再生碎砖混凝土的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，步骤四中，水泥砂浆与表面裹覆纳米二氧化硅粉末的碎砖颗粒的搅拌时间为2-3min。
本发明还提供一种基于界面增强的再生碎砖混凝土，具有这样的特征：该基于界面增强的再生碎砖混凝土通过上述制备方法制得。
本发明的有益效果在于：本发明提供一种基于界面增强的再生碎砖混凝土及其制备方法，通过将碎砖颗粒用饱和氢氧化钙溶液预湿，并在表面裹覆一层厚度不大的纳米二氧化硅，碎砖颗粒表面的毛细孔被纳米二氧化硅堵塞，导致再生碎砖混凝土在搅拌、运输和浇筑过程中碎砖颗粒几乎不吸收浆体中的水分，这样处理后的碎砖颗粒与普通碎石无异，不会对混凝土的用水量造成波动。具体的，通过饱和氢氧化钙溶液的预湿，饱和氢氧化钙溶液进入到碎砖颗粒的毛细孔中，然后再裹覆纳米二氧化硅时，纳米二氧化硅会在氢氧化钙的作用下发生水化，在碎砖颗粒孔隙内生成水化硅酸钙凝胶，填充碎砖颗粒表面的毛细孔。这种碎砖颗粒处理方式可以无视实际工程中碎砖颗粒吸水率的波动，不论碎砖颗粒吸水率如何变化，处理后的碎砖颗粒均能达到饱和面干状态，解决了以往再生混凝土附加用水量法混凝土流动性波动大的问题。此外，当碎砖颗粒表面的纳米二氧化硅在一定的范围时，二氧化硅在水泥水化作用下发生水化生成水化硅酸钙凝胶，同时毛细作用力下氢氧化钙溶液迁移出碎砖颗粒孔隙，在混凝土内部湿度降低时进一步促进碎砖颗粒孔隙附近的二氧化硅水化，提高了浆体与碎砖颗粒间的界面粘结强度。
本发明通过饱和氢氧化钙溶液将碎砖颗粒预湿至饱和面干状态并在表面裹覆一层纳米二氧化硅，成功解决了再生碎砖混凝土流动度波动性大以及强度低的问题，再生碎砖混凝土强度等级不低于C30。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例旨在解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术和条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为通过市售获得的常规产品。
实施例1
本实施例提供一种基于界面增强的再生碎砖混凝土，其组成包括普通硅酸盐水泥、中砂、碎砖颗粒、水、减水剂和纳米二氧化硅粉末。
制备方法包括以下步骤：
步骤一、将2.9份碎砖颗粒浸泡在饱和氢氧化钙溶液中30min至吸水饱和，取出碎砖颗粒后自然晾干至饱和面干状态；
步骤二、将步骤一处理后的碎砖颗粒和0.003份纳米二氧化硅粉末混合后采用混凝土搅拌机搅拌2min，使碎砖颗粒表面裹覆有纳米二氧化硅粉末；
步骤三、将1份普通硅酸盐水泥、2.6份中砂、0.50份水和0.008份减水剂混合在一起搅拌2-3min，得到水泥砂浆；
步骤四、将搅拌好的水泥砂浆加入到表面裹覆纳米二氧化硅粉末的碎砖颗粒中，搅拌2-3min，得到基于界面增强的再生碎砖混凝土。
搅拌均匀的再生碎砖混凝土按照普通混凝土进行浇筑和养护，测试坍落度和28d抗压强度。
实施例2
本实施例提供一种基于界面增强的再生碎砖混凝土，其组成包括普通硅酸盐水泥、中砂、碎砖颗粒、水、减水剂和纳米二氧化硅粉末。
制备方法包括以下步骤：
步骤一、将2.9份碎砖颗粒浸泡在饱和氢氧化钙溶液中30min至吸水饱和，取出碎砖颗粒后自然晾干至饱和面干状态；
步骤二、将步骤一处理后的碎砖颗粒和0.005份纳米二氧化硅粉末混合后采用混凝土搅拌机搅拌2min，使碎砖颗粒表面裹覆有纳米二氧化硅粉末；
步骤三、将1份普通硅酸盐水泥、2.6份中砂、0.50份水和0.008份减水剂混合在一起搅拌2-3min，得到水泥砂浆；
步骤四、将搅拌好的水泥砂浆加入到表面裹覆纳米二氧化硅粉末的碎砖颗粒中，搅拌2-3min，得到基于界面增强的再生碎砖混凝土。
搅拌均匀的再生碎砖混凝土按照普通混凝土进行浇筑和养护，测试坍落度和28d抗压强度。
对比例1
本对比例提供一种再生碎砖混凝土，其组成包括普通硅酸盐水泥、中砂、碎砖颗粒、水和减水剂。
制备方法包括以下步骤：
步骤一、将2.9份碎砖颗粒浸泡在水中30min至吸水饱和，取出碎砖颗粒后自然晾干至饱和面干状态；
步骤二、将上述预湿后的碎砖颗粒与1份普通硅酸盐水泥、2.6份中砂、0.50份水和0.008份减水剂混合在一起搅拌2-3min，得到再生碎砖混凝土。
搅拌均匀的再生碎砖混凝土按照普通混凝土进行浇筑和养护，测试坍落度和28d抗压强度。
对比例2
本对比例提供一种再生碎砖混凝土，其组成包括普通硅酸盐水泥、中砂、碎砖颗粒、水和减水剂。
制备方法为：将2.9份碎砖颗粒、1份普通硅酸盐水泥、2.6份中砂、0.74份水和0.008份减水剂混合在一起搅拌2-3min，得到再生碎砖混凝土。
搅拌均匀的再生碎砖混凝土按照普通混凝土进行浇筑和养护，测试坍落度和28d抗压强度。
对比例3
本对比例提供一种再生碎砖混凝土，其组成包括普通硅酸盐水泥、中砂、碎砖颗粒、水和减水剂。
制备方法为：将2.9份碎砖颗粒、1份普通硅酸盐水泥、2.6份中砂、0.50份水和0.008份减水剂混合在一起搅拌2-3min，得到再生碎砖混凝土。
搅拌均匀的再生碎砖混凝土按照普通混凝土进行浇筑和养护，测试坍落度和28d抗压强度。
对比例4
本对比例提供一种混凝土，其组成包括普通硅酸盐水泥、中砂、碎砖颗粒、水和减水剂。
制备方法为：将2.9份普通碎石、1份水泥、2.6份中砂、0.50份水和0.008份减水剂混合在一起搅拌2-3min，得到混凝土。
搅拌均匀的混凝土进行浇筑和养护，测试坍落度和28d抗压强度。
各实施例和对比例混凝土的组成和含量如表1所示。
表1各实施例和对比例混凝土的组成和含量
Figure BDA0003666019930000081
各实施例和对比例混凝土流动度和抗压强度测试结果如表2所示。
表2各实施例和对比例混凝土流动度和抗压强度测试结果
编号 初始流动度/mm 1h流动度/mm 28d抗压强度/MPa
实施例1 180 165 36.5
实施例2 180 165 38.6
对比例1 175 160 27.1
对比例2 190 150 23.2
对比例3 70 35 25.2
对比例4 180 160 41.3
通过试验结果可以发现，通过饱和氢氧化钙溶液将碎砖颗粒预湿至饱和面干状态并在表面裹覆一层纳米二氧化硅，得到的再生碎砖混凝土初始流动度与普通碎石混凝土基本一致，1h流动度略高于普通碎石混凝土，强度接近普通碎石混凝土。通过水预湿的再生碎砖混凝土，初始流动度和1h流动度略低于界面增强再生碎砖混凝土，抗压强度显著小于界面增强生碎砖混凝土。通过增加用水量的方法保持碎砖混凝土流动度的方法，坍落度损失较大，过大的水胶比导致其在所有处理方法中得到的混凝土强度最小。将普通碎石完全替换成碎砖颗粒，而不进行任何调整的混凝土由于碎砖的高吸水性导致初始流动度和1h流动度都很小，无法满足施工需要的和易性，同时由于成型不密实以及水化不充分，导致抗压强度也不高。综上，通过本发明的界面增强法处理的再生碎砖混凝土能够在满足高流动度和流动稳定性的同时，获得最接近碎石混凝土的强度。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种基于界面增强的再生碎砖混凝土的制备方法，其特征在于：
混凝土的组成包括水泥、中砂、碎砖颗粒、水、减水剂和纳米二氧化硅粉末；
制备方法包括以下步骤：
步骤一、将碎砖颗粒浸泡在饱和氢氧化钙溶液中至吸水饱和，取出碎砖颗粒后自然晾干至饱和面干状态；
步骤二、将步骤一处理后的碎砖颗粒和纳米二氧化硅粉末混合后搅拌，使碎砖颗粒表面裹覆有纳米二氧化硅粉末；
步骤三、将水泥、中砂、水和减水剂混合搅拌，得到水泥砂浆；
步骤四、将水泥砂浆加入到表面裹覆纳米二氧化硅粉末的碎砖颗粒中，搅拌，得到基于界面增强的再生碎砖混凝土。
2.根据权利要求1所述的基于界面增强的再生碎砖混凝土的制备方法，其特征在于：
其中，按重量份数计，混凝土各组成的含量分别为：
水泥：1份；
中砂：2.3-2.8份；
碎砖颗粒：2.5-3.2份；
水：0.35-0.65份；
减水剂：0.000-0.010份；
纳米二氧化硅粉末：0.003-0.005份。
3.根据权利要求1所述的基于界面增强的再生碎砖混凝土的制备方法，其特征在于：
其中，所述水泥为普通硅酸盐水泥。
4.根据权利要求1所述的基于界面增强的再生碎砖混凝土的制备方法，其特征在于：
其中，步骤一中，碎砖颗粒在饱和氢氧化钙溶液中的浸泡时间为30min。
5.根据权利要求1所述的基于界面增强的再生碎砖混凝土的制备方法，其特征在于：
其中，步骤二中，混合后的碎砖颗粒和纳米二氧化硅粉末采用混凝土搅拌机搅拌2min。
6.根据权利要求1所述的基于界面增强的再生碎砖混凝土的制备方法，其特征在于：
其中，步骤三中，水泥、中砂、水和减水剂的搅拌时间为2-3min。
7.根据权利要求1所述的基于界面增强的再生碎砖混凝土的制备方法，其特征在于：
其中，步骤四中，水泥砂浆与表面裹覆纳米二氧化硅粉末的碎砖颗粒的搅拌时间为2-3min。
8.如权利要求1-7任意一项所述的制备方法制得的基于界面增强的再生碎砖混凝土。
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