CN115231871A - 一种再生骨料混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及混凝土领域，具体公开了一种再生骨料混凝土及其制备方法，一种再生骨料混凝土包括水泥、粉煤灰、改性再生粗骨料份、再生细骨料、河砂、水、硅烷偶联剂、减水剂、增粘剂、环氧树脂；改性再生粗骨料是由再生粗骨料在氢氧化钙溶液浸泡后碳化制得，其制备方法包括如下步骤：混合：将改性再生粗骨料与再生细骨料混合，加入粉煤灰和河砂,再加入水和水泥，得到混合物；加外加剂：混合物中加入环氧树脂混合，再加入硅烷偶联剂，其后加入减水剂和增粘剂，最后加入有机羧酸，得抗裂混凝土。本申请的具有改善再生骨料混凝土的抗裂性优点。
Description
技术领域
本申请涉及混凝土领域，更具体地说，它涉及一种再生骨料混凝土及其制备方法。
背景技术
再生混凝土或再生骨料混凝土，是指将废弃的混凝土块破碎后清洗分级作骨料(称再生骨料)，部分或全部代替天然骨料(砂、石)，按一定配合比配制成的混凝土。
但由于再生骨料破碎时会产生细小裂缝与空洞，使得再生骨料应用的再生骨料混凝土抗裂性能差，因此现在再生混凝土的使用还没有得到大力推广。如果不能广泛的应用，那么再生混凝土也就失去了解决废弃混凝土的优势。因此，研究提高再生骨料混凝土的性能，使之向高性能方面发展,再生混凝土将会真正的应用在各类建筑中并发挥其优势。
发明内容
为了改善再生骨料混凝土的抗裂性，本申请提供一种再生骨料混凝土及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种再生骨料混凝土，采用如下的技术方案：
一种再生骨料混凝土,按重量份数计，原料包括水泥210-280Kg、粉煤灰75-96份、改性再生粗骨料680-980份、再生细骨料260-340份、河砂150-240份、水120-170份、硅烷偶联剂50-120份、减水剂7.2-13.6份、增粘剂21-25份、环氧树脂50-120份；
改性再生粗骨料是由再生粗骨料在氢氧化钙溶液浸泡后碳化制得。
通过采用上述技术方案，用氢氧化钙浸泡后再碳化的再生骨料经过人工碳化，碳化环境的差异直接影响产物的形态，碳化后的再生粗骨料中，存在大量碳酸钙，碳酸钙在混凝土具有一定的填料效应，从而可以改善再生骨料混凝土的抗裂性能。环氧树脂的添加，利用其粘接性能进一步改善再生骨料混凝土的抗裂性能，而且环氧树脂对于改性再生粗骨料的包覆作用可以降低再生粗骨料和再生细骨料的吸水率，进而减少水化热，改善再生骨料混凝土的抗裂性能；有机羧酸的添加物理吸附于改性再生粗骨料的碳酸钙上，改善改性再生粗骨料的表面性能，促进其在环氧树脂中的分散，实现更好的包覆。
硅烷偶联剂中的硅烷氧基对无机物具有反应性，有机官能基对有机物具有反应性或相容性。因此,当硅烷偶联剂介于无机和有机界面之间，可形成有机基体-硅烷偶联剂-无机基体的结合层。硅烷偶联剂的添加实现碳酸钙与环氧树脂的偶联，进一步提升混凝土的抗裂性能。
对于一定浓度的增粘剂水溶液，其粘度受溶液PH值的影响较大，一般的，在碱性水溶液中的粘度较低；而在酸性水溶液中的粘度较高；在中性水溶液中的粘度居中，加入有机羧酸后，为增粘剂提供了酸性环境，进而使得增粘剂效果最好。增粘剂的掺入会降低水泥净浆的流动度，要保持同等的流动度，可以提高减水剂的用量，本申请中通过增粘剂与减水剂添加量的控制，使得最终混凝土抗裂性能更好的同时具有良好的流动性能，不会影响混凝土的泵送性。
可选的，所述改性再生粗骨料由以下方法制得：
S1:按重量份称取再生粗骨料；
S2:再生粗骨料预先用饱和氢氧化钙溶液浸泡20h-26h；
S3:预处理后的粗再生骨料沥出风干22h-25h后进行碳化，碳化条件为二氧化碳质量浓度20％-22％、湿度70％-75％、温度20-22℃；
S4:碳化5d-7d后将再生粗骨料取出。
通过采用上述技术方案，由于采用浸泡后的再生粗骨料通过碳化的手段，使得再生粗骨料改性，饱和氢氧化钙溶液浸泡后碳化的再生粗骨料，相比于未改性的再生骨料，物理性能得到一定提升，表现为吸水率、压碎指标分别降低，进而使得抗裂性能增强。可以通过外加钙源预浸泡的方式，增加再生骨料的可碳化物质，碳化后的再生粗骨料吸水率降低，进而减少水化热，减少吸收的水分在粗骨料底面停留并且形成水囊，减少产生裂缝。
可选的，原料中按重量份数还包括粘胶纤维15-20份。
通过采用上述技术方案，由于粘胶纤维的抗拉强度大、延伸率大,使混凝土的抗拉、抗弯、抗冲击强度及延伸率和韧性得以提高。
可选的，所述有机羧酸选用丁二酸。
通过采用上述技术方案，由于采用丁二酸可以为增粘剂提供酸性环境，使得增粘剂效果更佳，另一方面，丁二酸中的羧基与环氧树脂中的环氧基可以反应，丁二酸作为亲核试剂，使得环氧基开环，粘胶纤维中的羟基可以和丁二酸中的羧基发生反应，使得环氧树脂开环后，形成大分子物质，进而增加了抗裂性能。
可选的，原料中还包括0.5-0.7重量份钌粉。
通过采用上述技术方案，钌粉具有硬度大的特点，增强了再生骨料的硬度，钌粉填充再生骨料混凝土的空隙，进而增加抗裂性，钌粉还具有催化活性，从而使得有机羧酸、环氧树脂以及碳酸钙等相互作用交联的时候活性点位增加，最终形成体型大分子，进一步提高混凝土的抗裂性能。
可选的，所述增粘剂包括羧甲基纤维素。
通过采用上述技术方案，羧甲基纤维素易溶于冷水或者热水，形成胶状，溶液为中性或微碱性，使得再生骨料颗粒可以更容易粘合在一起，可以更好的实现碳酸钙与偶联剂交联后再与有机树脂发生反应。
可选的，所述水剂为萘磺酸甲醛缩合物减水剂。
通过采用上述技术方案，萘磺酸甲醛缩合物与增粘剂羧甲基纤维素相互配合，效果流动性和吸水性都降低。
第二方面，本申请提供一种再生骨料混凝土制备方法，采用如下的技术方案：包括如下步骤：
混合：将改性再生粗骨料与再生细骨料混合，加入粉煤灰和河砂,再加入水和水泥，得到混合物；
加外加剂：混合物中加入环氧树脂混合，再加入硅烷偶联剂，其后加入减水剂和增粘剂，最后加入有机羧酸，得抗裂混凝土。
可选的，再生骨料混凝土原料还包括15-20重量份粘胶纤维，改性再生组骨料和再生细骨料混合后加入粘胶纤维，搅拌加入粉煤灰和河砂。
通过采用上述技术方案，再生骨料混凝土中加入纤维材料可控制基体混凝土裂纹的进一步发展,从而提高抗裂性。在混合后加入粘胶纤维，使得更好的控制混凝土裂纹的同时也可以促进粘胶纤维中的羟基与丁二酸中的羧基反应更加充分。
可选的，再生骨料混凝土原料还包括0.5-0.7重量份钌粉，改性再生粗骨料与再生细骨料混合的同时还添加有钌粉混合。
通过采用上述技术方案，钌粉具有催化活性，使得在混合混凝土的过程中，促进有机物与无机物的反应，进而使得再生骨料与其他物质结合更加稳定，增大混凝土抗裂性。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请采用未改性的再生骨料用氢氧化钙浸泡后再碳化的再生骨料进过人工碳化，碳化后的再生粗骨料中，存在大量碳酸钙，碳酸钙在混凝土具有一定的填料效应，而且碳酸钙添加硅烷偶联剂后，可以与环氧树脂偶联，提高再生骨料混凝土的抗裂性；
2、本申请中选用饱和氢氧化钙溶液浸泡后碳化的再生粗骨料，相比于未改性的再生骨料，物理性能得到一定提升，表现为吸水率、压碎指标分别降低，进而使得抗裂性能增强通过外加钙源预浸泡的方式，增加再生骨料的可碳化物质，碳化后的再生粗骨料吸水率降低，进而减少水化热，减少吸收的水分在粗骨料底面停留并且形成水囊，减少产生裂缝；
3、本申请中采用丁二酸可以为增粘剂提供酸性环境，使得增粘剂效果更佳，另一方面，丁二酸中的羧基与环氧树脂中的环氧基可以反应，丁二酸作为亲核试剂，使得环氧基开环，粘胶纤维中的羟基可以和丁二酸中的羧基发生反应，使得环氧树脂开环后，形成大分子物质，进而增加了抗裂性能。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明，予以特别说明的是：以下实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行，以下实施例中所用原料除特殊说明外均可来源于普通市售。
以下实施例中，水泥选用普通硅酸盐水泥PO42.5；
减水剂为萘磺酸甲醛缩合物减水剂；
羧甲基纤维素粒径为50um；
硅烷偶联剂为KH-792硅烷偶联剂；
环氧树脂为E35环氧树脂；有机羧酸为丁二酸110-15-6；
粘胶纤维为粘胶棉型短纤维，切断长度35-40mm,纤度为1.1-2.8dtex(1.0-2.5旦)。
改性再生粗骨料的制备例
制备例1
一种改性再生粗骨料的制备方法，包括以下步骤：
S1:按重量份称取再生粗骨料；
S2:再生粗骨料预先用饱和氢氧化钙溶液浸泡20h；
S3:预处理后的粗再生骨料沥出风干22h后在碳化箱中进行碳化，碳化条件为二氧化碳浓度质量20％、湿度70％、温度20℃；
S4:碳化5d后将再生粗骨料取出。
制备例2
一种改性再生粗骨料的制备方法，包括以下步骤：
S1:按重量份称取再生粗骨料；
S2:再生粗骨料预先用饱和氢氧化钙溶液浸泡26h；
S3:预处理后的粗再生骨料沥出风干25h后在碳化箱中进行碳化，碳化条件为二氧化碳浓度质量22％、湿度75％、温度22℃；
S4:碳化7d后将再生粗骨料取出。
制备例3
一种改性再生粗骨料的制备方法，包括以下步骤：
S1:按重量份称取再生粗骨料；
S2:再生粗骨料预先用饱和氢氧化钙溶液浸泡24h；
S3:预处理后的粗再生骨料沥出风干24h后在碳化箱中进行碳化，碳化条件为二氧化碳浓度质量21％、湿度72％、温度21℃；
S4:碳化6d后将再生粗骨料取出。
对比制备例1
一种改性再生粗骨料的制备方法，按照制备例3中方法进行，不同之处在于，步骤S2中再生粗骨料在清水中浸泡24h。
实施例
实施例1
一种再生骨料混凝土,原料包括水泥210Kg、粉煤灰75Kg、改性再生粗骨料680Kg、再生细骨料260Kg、河砂150Kg、水120Kg、硅烷偶联剂50Kg、减水剂7.2Kg、增粘剂21Kg、环氧树脂50Kg、有机羧酸5Kg；
改性再生粗骨料选用制备例1中制得的改性再生粗骨料。
一种再生骨料混凝土的制备方法，包括以下步骤：
混合：改性再生粗骨料与再生细骨料混合，加入粉煤灰和河砂,再加入水和水泥，得到混合物；
加外加剂：混合物中加入环氧树脂混合，再加入硅烷偶联剂，其后加入减水剂和增粘剂，最后加入丁二酸，得抗裂混凝土。
实施例2
一种再生骨料混凝土,原料包括水泥280Kg、粉煤灰96Kg、改性再生粗骨料980Kg、再生细骨料340Kg、河砂240Kg、水170Kg、硅烷偶联剂120Kg、减水剂13.6Kg、增粘剂25Kg、环氧树脂120Kg、有机羧酸10Kg；
改性再生粗骨料选用制备例2中制得的改性再生粗骨料。
一种再生骨料混凝土的制备方法与实施例1中相同。
实施例3
一种再生骨料混凝土,原料包括水泥240Kg、粉煤灰80Kg、改性再生粗骨料780Kg、再生细骨料300Kg、河砂200Kg、水150Kg、硅烷偶联剂80Kg、减水剂10Kg、增粘剂23Kg、环氧树脂80Kg、有机羧酸6Kg；
改性再生粗骨料选用制备例2中制得的改性再生粗骨料。
一种再生骨料混凝土的制备方法与实施例2中相同。
实施例4
一种再生骨料混凝土的制备方法，根据实施例3中的方法进行，不同之处在于，改性再生组骨料和再生细骨料混合后加入15Kg粘胶纤维，然后搅拌加入粉煤灰和河砂。
实施例5
一种再生骨料混凝土的制备方法，根据实施例3中的方法进行，不同之处在于，改性再生组骨料和再生细骨料混合后加入20Kg粘胶纤维，然后搅拌加入粉煤灰和河砂。
实施例6
一种再生骨料混凝土的制备方法，根据实施例3中的方法进行，不同之处在于，改性再生组骨料和再生细骨料混合后加入0.5Kg钌粉，然后搅拌加入粉煤灰和河砂。
实施例7
一种再生骨料混凝土的制备方法，根据实施例3中的方法进行，不同之处在于，改性再生组骨料和再生细骨料混合后加入0.7Kg钌粉，然后搅拌加入粉煤灰和河砂。
实施例8
一种再生骨料混凝土的制备方法,与实施例3的不同之处在于：用玻璃纤维代替粘胶纤维。
对比例
对比例1
一种再生骨料混凝土的制备方法，与实施例1的不同之处在于：再生粗骨料不进行改性处理。
对比例2
一种再生骨料混凝土的制备方法，与实施例3的不同之处在于：改性再生粗骨料选用对比制备例1中制备得到的改性再生粗骨料。
对比例3
一种再生骨料混凝土的制备方法，与实施例3的不同之处在于：原料中未添加环氧树脂。
对比例4
一种再生骨料混凝土的制备方法，与实施例3的不同之处在于：用聚酯树脂等量替换代环氧树脂。
对比例5
一种再生骨料混凝土的制备方法，与实施例3的不同之处在于：原料中未添加丁二酸。
对比例6
一种再生骨料混凝土的制备方法，与实施例3的不同之处在于：用苯甲酸等量替换丁二酸。
对比例7
一种再生骨料混凝土的制备方法，与实施例4的不同之处在于：用苯甲酸等量替换代替丁二酸。
对比例8
一种再生骨料混凝土的制备方法，与实施例3的不同之处在于：硅烷偶联剂等量替换为丁二酸。
性能检测试验
对实施例1-8和对比例1-7制备的再生骨料混凝土进行性能检测。
抗裂性能按照下述方法进行：
制备混凝土试件块,试件块尺寸为600mm×600mmx×63mm。试件浇筑后用塑料薄膜覆盖,保持环境温度为(20士2)℃,相对湿度(60士5)％,养护24h后拆模,将拆模后的试件块立即放入温度为(30士2)℃、相对湿度为(50士5)％的环境中,用应变仪观察环立面是否有裂缝产生,并记录裂缝产生的时间,检测结果如表1所示。
参照《普通混凝土力学性能试验方法标准GB/T50081--2002》对实施例1-8和对比例1-8提供的混凝土进行抗压强度进行检测,检测结果见表2所示。
表1混凝土抗裂检测结果
从上表1可知：
实施例中的裂缝出现的时间相较于对比例中裂缝出现的时间晚，最大裂缝宽度小于对比例中的裂缝宽度，说明本申请实施例中制得的混凝土抗裂性能更优；
实施例4-5与实施例3相比，实施例4-5中混凝土出现裂缝的时间晚于实施例3中混凝土出现裂缝的时间，说明加入粘胶纤维能够进一步提高混凝土的抗裂性能，再结合实施例8中的检测数据，实施例8中出现裂缝时间早于实施例4和5，而晚于实施例3，可见，混凝土原料中添加有玻璃纤维或粘胶纤维的时候，均可以提升混凝土的抗裂性能，而添加粘胶纤维时的混凝土抗裂性能更优，是由于粘胶纤维与体系中的丁二酸和环氧树脂等作用形成了更大的体型分子，抗裂性能更优。
再结合对比例5和6的检测结果，可以看出，原料体系中未添加丁二酸的时候，混凝土的抗裂性能有所降低，再结合对比例7的检测结果，可以看出，当混凝土体系中添加有粘胶纤维而未添加丁二酸的时候，相较于实施例4，对比例7中混凝土的抗裂性能降低幅度远大于对比例6的降低幅度。
再参照实施例6-7与实施例3的检测结果，可以看出，实施例6-7中添加有钌粉的时候，钌粉的添加能够进一步提高混凝土的抗裂性能；
对比例1-2与实施例3相比，对比例1-2中混凝土出现裂缝的时间早于实施例1中混凝土出现裂缝的时间，说明再生骨料用饱和氢氧化钙浸泡后碳化改性的抗裂性比较好。
对比例3-4与实施例3相比，对比例3-4中混凝土出现裂缝的时间早于实施例3中混凝土出现裂缝的时间，说明再生骨料混凝土中加入环氧树脂，使得混凝土的胶体体系使得混凝土更加具备抗裂性。
对比例2与实施例3相比，再生粗骨料未进行浸泡，仅仅只是碳化改性处理后，混凝土的抗裂性能有所降低，主要是由于再生粗骨料、再生细骨料表面裂缝多。
表2混凝土抗压检测结果
从表2可知：
结合实施例相较于对比例中抗压强度均比对比例大很多，说明实施例中的各项配比以及制备方法能有效提高混凝土的抗压强度，而且本申请实施例中混凝土的坍塌度为165-185mm之间，满足泵送要求；
对比例1-2与实施例3相比，抗压强度低，说明再生骨料混凝土使用饱和氢氧化钙溶液浸泡后碳化抗压强度和抗裂性提高；
对比例3-7与实施例3相比，抗压强度低，说明再生骨料混凝土中加入环氧树脂与丁二酸更能够增强再生骨料混凝土的抗压强能力。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (10)
1.一种再生骨料混凝土,其特征在于:按重量份数计，原料包括水泥210-280份、粉煤灰75-96份、改性再生粗骨料680-980份、再生细骨料260-340份、河砂150-240份、水120-170份、硅烷偶联剂50-120份、减水剂7 .2-13 .6份、增粘剂21-25份、环氧树脂50-120份、有机羧酸5-10份；
改性再生粗骨料由再生粗骨料在饱和氢氧化钙溶液中浸泡后碳化制得。
2.根据权利要求1所述的一种再生骨料混凝土，其特征在于：所述改性再生粗骨料由以下方法制得：
S1:按重量份称取再生粗骨料；
S2:再生粗骨料预先用饱和氢氧化钙溶液浸泡20h-26h；
S3:预处理后的粗再生骨料沥出风干22h-25h后进行碳化，碳化条件为二氧化碳质量浓度20%-22%、湿度70%-75%、温度20-22℃；
S4:碳化5d-7d后将再生粗骨料取出。
3.根据权利要求1所述的一种再生骨料混凝土，其特征在于：原料中还包括15-20重量份粘胶纤维。
4.根据权利要求1所述的一种再生骨料混凝土，其特征在于：所述有机羧酸选用丁二酸。
5.根据权利要求1所述的一种再生骨料混凝土，其特征在于：原料中还包括0.5-0.7重量份钌粉。
6.根据权利要求1所述的一种再生骨料混凝土，其特征在于：所述增粘剂选用羧甲基纤维素。
7.根据权利要求1所述的一种再生骨料混凝土，其特征在于：所述减水剂为萘磺酸甲醛缩合物减水剂。
8.如权利要求1所述的一种再生骨料混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
混合：将改性再生粗骨料与再生细骨料混合，加入粉煤灰和河砂,再加入水和水泥，得到混合物；
加外加剂：混合物中加入环氧树脂混合，再加入硅烷偶联剂，其后加入减水剂和增粘剂，最后加入有机羧酸，得抗裂混凝土。
9.如权利要求8所述的一种再生骨料混凝土的制备方法，其特征在于，再生骨料混凝土原料还包括15-20重量份粘胶纤维，改性再生组骨料和再生细骨料混合后加入粘胶纤维，搅拌加入粉煤灰和河砂。
10.如权利要求8所述的一种再生骨料混凝土的制备方法，其特征在于，再生骨料混凝土原料还包括0.5-0.7重量份钌粉，改性再生粗骨料与再生细骨料混合的同时还添加有钌粉混合。
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