CN115010438B - 一种提高抗硫酸盐侵蚀能力的再生细骨料混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种提高抗硫酸盐侵蚀能力的再生细骨料混凝土及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种提高抗硫酸盐侵蚀能力的再生细骨料混凝土及其制备方法。所述制备方法包括以下步骤：再生细骨料预处理：将再生细骨料置于醋酸钠溶液中浸泡；晾干后，放入碳化反应釜进行碳化处理；混凝土制备：将再生细骨料与硅酸盐水泥、矿渣粉、碎石、复合助剂与水拌和，加入有机硅防水剂，混合均匀，蒸养，得到目标混凝土。采用本发明方法，有效促进水化反应，优化混凝土内部结构，提高抗压强度，同时提高抗硫酸盐侵蚀能力，提高耐久性。

Description

一种提高抗硫酸盐侵蚀能力的再生细骨料混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及再生混凝土领域，特别涉及一种提高抗硫酸盐侵蚀能力的再生细骨料混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土抗硫酸盐侵蚀是混凝土耐久性研究非常重要一项，又是影响因素最复杂、危害性较大的一种环境侵蚀。近海地区的土壤与水中都含有大量硫酸盐，这些地区的混凝土结构在硫酸盐侵蚀作用下非常容易遭受严重。这些部位除受硫酸盐侵蚀外还受到干湿循环作用的影响，其混凝土结构破坏比受持续浸泡还严重得多。
将废弃混凝土块破碎、清洗与分级后，按一定的级配混合形成的混凝土骨料，称为再生混凝土骨料。其中，粒径小于5mm的骨料称为再生细骨料。废弃混凝土的循环再利用，不仅节省天然骨料资源，而且还可以减少废弃混凝土对环境的污染。但是，相比天然细骨料，再生细骨料所制备的混凝土性能往往有明显下降，导致再生细骨料制备混凝土受限，尤其抗硫酸盐侵蚀能力较长。
发明内容
鉴于此，本发明提出一种提高抗硫酸盐侵蚀能力的再生细骨料混凝土及其制备方法，以再生细骨料为原料，制得具备高抗硫酸盐侵蚀能力的混凝土，有利于提高再生细骨料的利用价值。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种提高抗硫酸盐侵蚀能力的再生细骨料混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)再生细骨料预处理：
A.将再生细骨料置于醋酸钠溶液中浸泡；
B.晾干后，放入碳化反应釜进行加速碳化处理；
(2)混凝土制备：将再生细骨料与硅酸盐水泥、矿渣粉、碎石、复合助剂与水拌和，加入有机硅防水剂，混合均匀，蒸养，得到目标混凝土。
优选地，所述复合助剂由亚甲基双甲基萘磺酸钠和纳米石英砂粉制得。
更优选地，所述复合助剂由质量比1：1.2-1.5的亚甲基双甲基萘磺酸钠和石英砂粉制得，所述石英砂粉的粒径为100-200nm。
优选地，所述再生细骨料：细度模数为2.7，表观密度2460kg/m3，堆积密度1320kg/m3，空隙率46.3％，MB值1.1g/kg，泥块质量含量0％，坚固性7.0％。
优选地，所述醋酸钠溶液的浓度为0.02-0.04mol/L。
优选地，所述浸泡时间为1-2h。
优选地，所述碳化处理时间为8-12h，碳化温度28-32℃，压强为1.8-2.2bar，二氧化碳气体浓度≥99.9％；
优选地，按重量计，配合比：再生细骨料600-650份，硅酸盐水泥420-440份，矿渣粉120-130份，碎石1000-1100份，复合助剂19-21份，水130-138份。
优选地，所述有机硅防水剂的掺量为水泥质量0.8-1.2％。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明对再生细骨料使用醋酸钠溶液浸泡结合碳化处理，并优化各原料配合比，掺入由亚甲基双甲基萘磺酸钠和纳米石英砂粉制得复合助剂，还掺入一定量的有机硅防水剂，所制得混凝土具有较强的抗硫酸盐侵蚀能力。采用本发明方法，有效促进水化反应，优化混凝土内部结构，提高抗压强度，同时提高抗硫酸盐侵蚀能力，提高耐久性。
(2)本发明以再生细骨料为原料，制得高抗硫酸盐侵蚀能力的混凝土，有利于提高再生细骨料的利用价值。
具体实施方式
为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，对本发明做进一步的说明。
本发明实施例所用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
本发明实施例所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
提高抗硫酸盐侵蚀能力的再生细骨料混凝土的制备
(1)配合比：按重量计，再生细骨料630kg，硅酸盐水泥430kg，矿渣粉130kg，碎石1080kg，复合助剂20.7kg，水134kg，其中，复合助剂由质量比1：1.3的亚甲基双甲基萘磺酸钠和100-200nm石英砂粉制得；
再生细骨料：细度模数为2.7，表观密度2460kg/m3，堆积密度1320kg/m3，空隙率46.3％，MB值1.1g/kg，泥块含量0％，坚固性(硫酸钠溶液法)7.0％；硅酸盐水泥：PO42.5水泥；碎石：5-31.5连续粒级碎石。
(2)再生细骨料预处理：
S1、将再生细骨料置于0.03mol/L醋酸钠溶液中浸泡1.5h；
S2、晾干后，放入碳化反应釜进行碳化处理10h，碳化温度30℃，压强为2.0bar，二氧化碳气体浓度≥99.9％；
(3)混凝土制备：将步骤(1)处理后的再生细骨料与硅酸盐水泥、矿渣粉、碎石、复合助剂和水拌和，再加入有机硅防水剂，其掺量为水泥质量1.0％，混合均匀，蒸养，得到目标混凝土。
实施例2
提高抗硫酸盐侵蚀能力的再生细骨料混凝土的制备
(1)配合比：按重量计，再生细骨料630kg，硅酸盐水泥430kg，矿渣粉130kg，碎石1080kg，复合助剂20.7kg，水134kg，其中，复合助剂由质量比1：1.2的亚甲基双甲基萘磺酸钠和100-200nm石英砂粉制得；
再生细骨料：细度模数为2.7，表观密度2460kg/m3，堆积密度1320kg/m3，空隙率46.3％，MB值1.1g/kg，泥块含量0％，坚固性(硫酸钠溶液法)7.0％；硅酸盐水泥：PO42.5水泥；碎石：5-31.5连续粒级碎石。
(2)再生细骨料预处理：
S1、将再生细骨料置于0.02mol/L醋酸钠溶液中浸泡2h；
S2、晾干后，放入碳化反应釜进行碳化处理8h，碳化温度30℃，压强为2.0bar，二氧化碳气体浓度≥99.9％；
(3)混凝土制备：将步骤(1)处理后的再生细骨料与硅酸盐水泥、矿渣粉、碎石、复合助剂和水拌和，再加入有机硅防水剂，其掺量为水泥质量1.0％，混合均匀，蒸养，得到目标混凝土。
实施例3
提高抗硫酸盐侵蚀能力的再生细骨料混凝土的制备
(1)配合比：按重量计，再生细骨料630kg，硅酸盐水泥430kg，矿渣粉130kg，碎石1080kg，复合助剂20.7kg，水134kg，其中，复合助剂由质量比1：1.5的亚甲基双甲基萘磺酸钠和100-200nm石英砂粉制得；
再生细骨料：细度模数为2.7，表观密度2460kg/m3，堆积密度1320kg/m3，空隙率46.3％，MB值1.1g/kg，泥块含量0％，坚固性(硫酸钠溶液法)7.0％；硅酸盐水泥：PO42.5水泥；碎石：5-31.5连续粒级碎石。
(2)再生细骨料预处理：
S1、将再生细骨料置于0.04mol/L醋酸钠溶液中浸泡1h；
S2、晾干后，放入碳化反应釜进行碳化处理12h，碳化温度30℃，压强为2.0bar，二氧化碳气体浓度≥99.9％；
(3)混凝土制备：将步骤(1)处理后的再生细骨料与硅酸盐水泥、矿渣粉、碎石、复合助剂和水拌和，再加入有机硅防水剂，其掺量为水泥质量1.0％，混合均匀，蒸养，得到目标混凝土。
对比例1-再生细骨料混凝土的制备
与实施例1区别在于，调整浸泡预处理工艺，具体如下：
S1、将再生细骨料置于0.01mol/L碳酸钠溶液中浸泡3h；
S2、晾干后，放入碳化反应釜进行碳化处理10h，碳化温度30℃，压强为2.0bar，二氧化碳气体浓度≥99.9％。
其他处理与实施例1一致。
对比例2-再生细骨料混凝土的制备
与实施例1区别在于，调整碳化预处理工艺，具体如下：
S1、将再生细骨料置于0.03mol/L醋酸钠溶液中浸泡1.5h；
S2、晾干后，放入碳化反应釜进行碳化处理5h，碳化温度35℃，压强为2.0bar，二氧化碳气体浓度≥99.9％。
其他处理与实施例1一致。
对比例3-再生细骨料混凝土的制备
与实施例1区别在于，将复合助剂替换为10-20目石英砂粉，具体如下：
(1)配合比：按重量计，再生细骨料630kg，硅酸盐水泥430kg，矿渣粉130kg，碎石1080kg，10-20目石英砂粉20.7kg，水134kg。
其他处理与实施例1一致。
按照实施例1-3与对比例1-3方法制备再生细骨料混凝土，并进行检验，具体方法如下：
混凝土抗硫酸盐侵蚀的标准试验根据GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中抗硫酸盐侵蚀试验方法实施，浸泡溶液为质量浓度5％硫酸钠溶液，干湿循环程序控制过程是：浸泡16h，晾干1h，烘干6h，冷却1h，1次干湿循环时间为24小时。试验采用硫酸盐侵蚀标准试验与标准养护条件下的对比试验进行，试件规格为0.1m×0.1m×0.1m的立方体。标准试验试件在标准养护室养护至26天取出，然后将试件在(80±5)℃下烘48小时后进行硫酸盐侵蚀试验，分别测定混凝土试件干湿循环90次的抗压强度；对比试验试件一直保持在标准条件下养护，直至与标准试验试件测定同龄期抗压强度。
并以抗压强度抗蚀系数作为评价指标来表征混凝土的耐腐蚀性。采用硫酸钠干湿循环下受侵蚀试件与同龄期标准养护试件的抗压强度值之比，即抗蚀系数来表征混凝土的抗硫酸盐侵蚀性。
Kn＝fn/fc,n(1)
式中：Kn为经n次硫酸盐干湿循环后混凝土的抗蚀系数；
fn为经过n次硫酸钠干湿循环后试件的抗压强度，MPa；
fc,n为同龄期标准养护试件的抗压强度，MPa。
结果如下：
<![CDATA[标准养护条件f<sub>c,90</sub>，MPa]]> <![CDATA[硫酸盐侵蚀f<sub>90</sub>，MPa]]> <![CDATA[抗蚀系数K<sub>90</sub>]]>
实施例1 76.21 75.37 0.989
实施例2 71.39 68.59 0.961
实施例3 73.55 71.65 0.974
对比例1 67.35 55.83 0.829
对比例2 65.97 52.31 0.793
对比例3 69.51 62.78 0.903
上述结果表明，按照实施例1-3方法制备再生细骨料混凝土具有较强的抗压强度，而且具有较强的抗硫酸盐侵蚀能力，其中，实施例1方法所制备再生细骨料混凝土的抗压强度以及抗硫酸盐侵蚀能力最强。
与实施例1相比，对比例1使用较低浓度的碳酸钠溶液，延长浸泡处理时间，与实施例1相比其抗蚀能力下降约16％。本发明采用一定浓度碳酸钠溶液进行浸泡，控制浸泡时间，更利于促进后续水化反应，而且促进提高碳化效率。
对比例2调整碳化预处理工艺，与实施例1相比，缩短碳化处理时间，提高碳化温度；与实施例1相比，其抗蚀能力下降约20％。可见本发明碳化处理工艺对混凝土性能有较大影响，采用特定碳化工艺，控制处理时间，提高抗压强度同时提高抗蚀系数。
与实施例1相比，对比例3将复合助剂替换为10-20目石英砂粉，其抗蚀能力下降约9％。可见，本发明加入由一定比例的亚甲基双甲基萘磺酸钠和100-200nm石英砂粉复配助剂，不但有效提高抗压强度，而且提高抗硫酸盐侵蚀能力。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种提高抗硫酸盐侵蚀能力的再生细骨料混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)再生细骨料预处理：
A.将再生细骨料置于醋酸钠溶液中浸泡；
B.晾干后，放入碳化反应釜进行碳化处理；
(2)混凝土制备：将再生细骨料与硅酸盐水泥、矿渣粉、碎石、复合助剂与水拌和，加入有机硅防水剂，混合均匀，蒸养，得到目标混凝土；
所述复合助剂由质量比1：1.2-1.5的亚甲基双甲基萘磺酸钠和石英砂粉制得，所述石英砂粉的粒径为100-200nm；
所述醋酸钠溶液的浓度为0.02-0.04mol/L；所述浸泡时间为1-2h；
所述碳化处理时间为8-12h，碳化温度28-32℃，压强为1.8-2.2bar，二氧化碳气体浓度≥99.9％。
2.根据权利要求1所述的再生细骨料混凝土的制备方法，其特征在于，所述再生细骨料：细度模数为2.7，表观密度2460kg/m3，堆积密度1320kg/m3，空隙率46.3％，MB值1.1g/kg，泥块质量含量0％，坚固性7.0％。
3.根据权利要求1所述的再生细骨料混凝土的制备方法，其特征在于，按重量计，配合比：再生细骨料600-650份，硅酸盐水泥420-440份，矿渣粉120-130份，碎石1000-1100份，复合助剂19-21份，水130-138份。
4.根据权利要求1所述的再生细骨料混凝土的制备方法，其特征在于，所述有机硅防水剂的掺量为水泥质量0.8-1.2％。
5.一种提高抗硫酸盐侵蚀能力的再生细骨料混凝土，其特征在于，由权利要求1-4任一项所述的制备方法制得。
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