CN115819029A

CN115819029A - 一种再生砖骨料混凝土及其制备方法

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Publication number: CN115819029A
Application number: CN202310002754.XA
Authority: CN
Inventors: 胡超; 董建平; 张峰
Original assignee: Qingdao Engineering Co Ltd of China Railway No 10 Engineering Group Co Ltd
Current assignee: Qingdao Engineering Co Ltd of China Railway No 10 Engineering Group Co Ltd
Priority date: 2023-01-03
Filing date: 2023-01-03
Publication date: 2023-03-21

Abstract

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种再生砖骨料混凝土及其制备方法。本发明提供了一种再生砖骨料混凝土，将聚丙烯纤维作为增强纤维制备再生砖骨料混凝土，能够提高基体的粘结强度，进而提升再生砖骨料混凝土的力学性能，使抗压强度和劈裂抗拉强度得到提高。本发明掺加硅粉，能够提高混凝土的抗渗能力，加入高分子聚合物丁苯胶乳阻止裂缝进一步扩展，保证结构的完整性，提升了混凝土材料的柔韧性，同时也避免了因硅粉的加入带来的混凝土干缩开裂的缺陷。本发明在保证再生砖骨料混凝土力学性能的同时，保证了混凝土良好的抗渗性能及柔韧性，能够推动再生砖骨料混凝土的应用和推广。

Description

一种再生砖骨料混凝土及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种再生砖骨料混凝土及其制备方法。

背景技术

再生砖骨料混凝土所用骨料为建筑废弃物黏土砖，随着我国城镇化的不断推进，每年都会产生大量的建筑垃圾。为实现建筑固体废弃物的有效利用，将废弃粘土砖作为骨料浇筑混凝土，是符合低碳、循环经济理念的新型绿色建筑材料，然而再生砖骨料混凝土的低强度限制了其在工程中的应用，因此亟需提高再生砖骨料混凝土的力学性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种再生砖骨料混凝土及其制备方法。本发明的再生砖骨料混凝土的力学性能好，抗压强度和劈裂抗拉强度高。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种再生砖骨料混凝土，每1m³的所述再生砖骨料混凝土包括以下用量的原料：

水泥369.9～411kg，砂子615kg，石子765.1kg，再生砖骨料327.9kg，硅粉20.5～41.1kg，丁苯胶乳20.55～61.65kg和水185kg；

所述再生砖骨料混凝土还包括聚丙烯纤维，所述再生砖骨料混凝土中聚丙烯纤维的体积掺量为0.10～0.16％。

优选的，所述再生砖骨料混凝土中聚丙烯纤维的体积掺量为0.12％。

优选的，所述再生砖骨料混凝土中硅粉的质量掺量为5～10％。

优选的，所述硅粉的粒径为95nm。

优选的，所述再生砖骨料混凝土中丁苯胶乳的质量掺量为5～15％。

优选的，所述丁苯胶乳的固含量为48.2％。

优选的，每1m³的所述再生砖骨料混凝土包括以下用量的原料：

水泥369.9kg，砂子615kg，石子765.1kg，再生砖骨料327.9kg和水185kg；所述再生砖骨料混凝土中聚丙烯纤维的体积掺量为0.12％，硅粉的质量掺量为10％，丁苯胶乳的质量掺量为15％。

本发明还提供了上述技术方案所述的再生砖骨料混凝土的制备方法，包括以下步骤：

将水泥和砂子进行第一混合，得到水泥和砂子的混合物；

将所述水泥和砂子的混合物、聚丙烯纤维、石子、硅粉、再生砖骨料、丁苯胶乳进行第二混合，再与水进行第三混合后，依次进行脱模和养护，得到所述再生砖骨料混凝土。

优选的，所述第一混合、第二混合和第三混合的方式独立地为搅拌。

优选的，所述第一混合的时间为1～2min，所述第二混合的时间为2～3min，所述第三混合的时间为2～3min。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明提供了一种再生砖骨料混凝土，每1m³的再生砖骨料混凝土包括以下用量的原料：水泥369.9～411kg，砂子615kg，石子765.1kg，再生砖骨料327.9kg，硅粉20.5～41.1kg，丁苯胶乳20.55～61.65kg和水185kg；所述再生砖骨料混凝土还包括聚丙烯纤维，所述再生砖骨料混凝土中聚丙烯纤维的体积掺量为0.10～0.16％。本发明将聚丙烯纤维作为增强纤维制备再生砖骨料混凝土，能够提高基体的粘结强度，进而提升再生砖骨料混凝土的力学性能，使抗压强度和劈裂抗拉强度得到提高。

进一步地，由于再生砖骨料混凝土透水率高，导致其抗渗性能差，本发明的再生砖骨料混凝土掺加了颗粒极小、粒径为95nm的硅粉，这些硅粉能够充填到水泥颗粒中间的空隙，使混凝土变得更加密实，同时硅粉的二次水化作用使新的生成物堵塞混凝土中的渗透通道，从而提升混凝土的抗渗能力。但硅粉的极小粒径使其具有较大的比表面积，会导致混凝土用水量增加，进一步增加混凝土干缩开裂的危险性。尤其在高温环境下，蒸发速度较快时，混凝土的早期收缩裂缝不易控制，本发明的再生砖骨料混凝土加入高分子聚合物丁苯胶乳均匀分布在水泥胶砂体系中，随着水蒸发作用的不断进行，胶砂体系中的水含量不断降低，聚合物颗粒产生絮凝现象，逐渐在灌浆料的孔隙处以及浆体-集料界面处产生聚合物薄膜，这些薄膜具有较高的强度和韧性，均匀分布于水泥水化物、石英砂、硅粉之间，可以有效的将灌浆料粘合起来，阻止裂缝进一步扩展，保证结构的完整性，提升了混凝土材料的柔韧性，同时也避免了因硅粉的加入带来的混凝土干缩开裂的缺陷。本发明在保证再生砖骨料混凝土力学性能的同时，提高了再生砖骨料混凝土的抗渗性能及柔韧性。

本发明还提供了上述技术方案所述的再生砖骨料混凝土的制备方法，简单易行，能够推动再生砖骨料混凝土的应用和推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为混凝土试件的立方体抗压强度与聚丙烯纤维体积掺量的关系图；

图2为混凝土试件的劈裂抗拉强度与聚丙烯纤维体积掺量的关系图；

图3为混凝土试件的立方体抗压强度与硅粉质量掺量的关系图；

图4为混凝土试件的劈裂抗拉强度与硅粉质量掺量的关系图；

图5为混凝土试件的立方体抗压强度与丁苯胶乳质量掺量的关系图；

图6为混凝土试件的劈裂抗拉强度与丁苯胶乳质量掺量的关系图。

具体实施方式

在本发明中，若无特殊说明，使用的材料和设备均为本领域市售商品。

在本发明中，每1m³的所述再生砖骨料混凝土中水泥的用量优选为378.1～390.5kg。

在本发明中，每1m³的所述再生砖骨料混凝土中砂子的用量优选为615kg。

在本发明中，每1m³的所述再生砖骨料混凝土中石子的用量优选为765.1kg。

在本发明中，每1m³的所述再生砖骨料混凝土中再生砖骨料的用量优选为327.9kg，所述再生砖骨料的粒径优选为5～26.5mm。

在本发明中，每1m³的所述再生砖骨料混凝土中水的用量优选为185kg。

在本发明中，所述水泥、砂子、石子和水均为再生砖骨料混凝土的基本组成成分，所述再生砖骨料能够替代石子应用于再生砖骨料混凝土中，实现固废的再利用。

在本发明中，所述再生砖骨料混凝土中聚丙烯纤维的体积掺量优选为0.12％，所述聚丙烯纤维是一种结构规整的结晶型聚合物，为乳白色质轻的热塑性塑料，密度优选为0.90～0.91g/cm³；不溶于水，熔点优选为165～170℃；耐热性能良好，在121～160℃连续耐热；所述聚丙烯纤维几乎不吸水，与大多数化学品，如酸、碱和有机溶剂接触不发生作用，物理机械性能良好，所述聚丙烯纤维能够提高再生砖骨料混凝土的力学性能，使再生砖骨料混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度得到提高。

在本发明中，所述再生砖骨料混凝土中硅粉的质量掺量优选为5～10％，更优选为5％、8％或10％。

在本发明中，所述硅粉的粒径优选为95nm，所述硅粉的比表面积优选为24000m²/kg，所述硅粉中SiO₂的质量含量优选大于90％，所述硅粉能够充填到水泥颗粒中间的空隙，使混凝土变得更加密实，同时硅粉的二次水化作用使新的生成物堵塞混凝土中的渗透通道，从而能够提升混凝土的抗渗能力。

在本发明中，所述再生砖骨料混凝土中丁苯胶乳的质量掺量优选为5～15％，更优选为5％、10％或15％。

在本发明中，所述丁苯胶乳的固含量优选为48.2％；所述丁苯胶乳的pH值优选为8.22，粒径优选为240nm，密度优选为1.02g/cm³；所述丁苯胶乳能够提升混凝土材料的柔韧性，同时也能避免因硅粉的加入带来的混凝土干缩开裂的缺陷。

在本发明中，每1m³的所述再生砖骨料混凝土优选包括以下用量的原料：

将水泥和砂子进行第一混合，得到水泥和砂子的混合物；

在本发明中，所述第一混合、第二混合和第三混合的方式独立地优选为搅拌，本发明对所述搅拌的转速没有特殊的要求，采用本领域技术人员常用的转速即可。

在本发明中，所述第一混合的时间优选为1～2min，所述第二混合的时间优选为2～3min，所述第三混合的时间优选为2～3min。

在本发明中，所述脱模的时间优选为1天；所述养护的温度优选为18～22℃，所述养护的相对湿度优选不低于95％，所述养护的时间优选为28天。

为了进一步说明本发明，下面结合附图和实施例对本发明提供的再生砖骨料混凝土及其制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

按照表1的试验配合比准备物料，先将水泥和砂子搅拌1分钟，而后加入聚丙烯纤维、普通石子、硅粉、再生砖骨料、丁苯胶乳后搅拌2分钟，之后加水搅拌3分钟，制备得到再生砖骨料混凝土试件RBC-1～RBC-9。

表1试验配合比

1.聚丙烯纤维对再生砖骨料混凝土性能的影响

1)抗压强度

再生砖骨料混凝土试件的立方体抗压强度与聚丙烯纤维体积掺量的关系，如图1所示。

由图1可以看出，随着聚丙烯纤维体积掺量的增加，再生砖骨料混凝土试件的抗压强度呈现先增大后降低的趋势。当聚丙烯纤维体积掺量低于0.12％时，再生砖骨料混凝土试件的抗压强度呈上升趋势，这是由于聚丙烯纤维能够较好的与基体间黏结，以至基体的黏结强度增加的缘故；当聚丙烯纤维体积掺量超过0.12％后，再生砖骨料混凝土试件的抗压强度呈现下降趋势，这是由于聚丙烯纤维掺入量过多时，纤维分散不均匀，纤维成团，削弱了聚丙烯纤维再生砖骨料混凝土的抗压强度。当聚丙烯纤维体积掺量为0.10％、0.12％和0.16％时，再生砖骨料混凝土试件的抗压强度分别为28.17MPa、29.89MPa和29.75MPa，较未添加聚丙烯纤维(抗压强度为27.95MPa)时分别提升0.79％、6.94％和6.44％。

2)劈裂抗拉强度

再生砖骨料混凝土试件的劈裂抗拉强度与聚丙烯纤维体积掺量的关系，如图2所示。

由图2可以看出，随着聚丙烯纤维体积掺量的增加，再生砖骨料混凝土试件的劈裂抗拉强度呈现增大趋势，这是由于聚丙烯纤维抗拉强度高、极限延伸率大的特点起到了很好的抗拉效果。当聚丙烯纤维体积掺量为0.10％、0.12％和0.16％时，再生砖骨料混凝土试件的劈裂抗拉强度分别为2.67MPa、2.88MPa和2.89MPa，较未添加聚丙烯纤维(抗拉强度为2.54MPa)时分别提升5.12％、13.39％和13.78％。可见，聚丙烯纤维对再生砖骨料混凝土试件劈裂抗拉强度的提升效果大于对再生砖骨料混凝土试件立方体抗压强度的提升效果。

2.硅粉对再生砖骨料混凝土性能的影响

1)抗压强度

再生砖骨料混凝土试件的抗压强度与硅粉(硅灰)质量掺量的关系，如图3所示。

由图3可以看出，随着硅粉掺量的增加，再生砖骨料混凝土试件的抗压强度呈现逐渐增大趋势，硅粉质量掺量为0％、5％、8％和10％时，再生砖骨料混凝土试件的抗压强度分别为28.17MPa、30.1MPa、33.48MPa和34.87MPa。产生这种情况的原因是硅粉能够充填到水泥颗粒中间的空隙中，填充了混凝土的孔结构，使混凝土变得更加密实，高活性的火山灰效应提升了混凝土的抗压强度。

2)劈裂抗拉强度

再生砖骨料混凝土试件的劈裂抗拉强度与硅粉质量掺量的关系，如图4所示。

由图4可以看出，随着硅粉掺量的增加，再生砖骨料混凝土试件的劈裂抗拉强度呈现上升的趋势，但变化并不显著，硅粉质量掺量为0％、5％、8％和10％时，再生砖骨料混凝土试件的抗拉强度分别为2.71MPa、2.75MPa、2.86MPa和2.88MPa。

3)抗渗性能

添加硅粉后再生砖骨料混凝土抗渗试验结果如表2所示。

表2添加硅粉后混凝土试件抗渗结果

由表2可以看出，掺入硅粉后，再生砖骨料混凝土的渗水高度均有所下降，抗渗性能有所提升。随着硅粉质量掺量的增大，再生砖骨料混凝土的抗渗性能逐渐增强。

3.高分子聚合物丁苯胶乳对再生砖骨料混凝土性能的影响

1)抗压强度

再生砖骨料混凝土试件的抗压强度与丁苯胶乳质量掺量的关系，如图5所示。

由图5可以看出，随着丁苯胶乳掺量的增加，再生砖骨料混凝土试件的抗压强度呈现逐渐增大趋势。丁苯胶乳的质量掺量为0％、5％、10％和15％时，再生砖骨料混凝土试件的抗压强度分别为34.87MPa、36.2MPa、37.5MPa和38.2MPa。

2)劈裂抗拉强度

再生砖骨料混凝土试件的劈裂抗拉强度与丁苯胶乳质量掺量的关系，如图6所示。

由图6可以看出，随着丁苯胶乳掺量的增加，再生砖骨料混凝土试件的劈裂抗拉强度呈现上升的趋势，但变化并不显著。丁苯胶乳质量掺量为0％、5％、10％和15％时，再生砖骨料混凝土试件的抗拉强度分别为2.71MPa、2.75MPa、2.86MPa和2.88MPa。

3)抗渗性能

添加丁苯胶乳后混凝土抗渗试验结果如表3所示。

表3添加丁苯胶乳后混凝土试件抗渗结果

由表3可以看出，掺入丁苯胶乳后，再生砖骨料混凝土的渗水高度均有所下降，可见其抗渗性能有所提升。随着丁苯胶乳掺量的增大，混凝土的抗渗性能逐渐增强。

本发明通过掺加0.12％(体积掺量)聚丙烯纤维、10％(质量掺量)硅粉和15％(质量掺量)丁苯胶乳改性后，较未添加聚丙烯纤维、硅粉和丁苯胶乳时，再生砖骨料混凝土的抗压强度提升36.7％，抗拉强度提升13.4％。此外，与仅掺加0.12％(体积掺量)聚丙烯纤维再生砖骨料混凝土相比，掺加10％(质量掺量)硅粉和15％(质量掺量)丁苯胶乳改性后其抗渗性能提升14％。可见，本发明有效提升了再生砖骨料混凝土的抗压性能、抗拉性能及抗渗性能。

尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本发明实施例在不经创造性劳动前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

Claims

1.一种再生砖骨料混凝土，其特征在于，每1m³的所述再生砖骨料混凝土包括以下用量的原料：

2.根据权利要求1所述的再生砖骨料混凝土，其特征在于，所述再生砖骨料混凝土中聚丙烯纤维的体积掺量为0.12％。

3.根据权利要求1所述的再生砖骨料混凝土，其特征在于，所述再生砖骨料混凝土中硅粉的质量掺量为5～10％。

4.根据权利要求1或3所述的再生砖骨料混凝土，其特征在于，所述硅粉的粒径为95nm。

5.根据权利要求1所述的再生砖骨料混凝土，其特征在于，所述再生砖骨料混凝土中丁苯胶乳的质量掺量为5～15％。

6.根据权利要求1或5所述的再生砖骨料混凝土，其特征在于，所述丁苯胶乳的固含量为48.2％。

7.根据权利要求1所述的再生砖骨料混凝土，其特征在于，每1m³的所述再生砖骨料混凝土包括以下用量的原料：

8.权利要求1～7任一项所述的再生砖骨料混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将水泥和砂子进行第一混合，得到水泥和砂子的混合物；

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述第一混合、第二混合和第三混合的方式独立地为搅拌。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述第一混合的时间为1～2min，所述第二混合的时间为2～3min，所述第三混合的时间为2～3min。