CN116143478A - 一种高强度再生混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高强度再生混凝土及其制备方法，涉及混凝土技术领域。本发明通过调整再生混凝土的配合比结合再生粗骨料的表面改性，克服了再生骨料颗粒棱角过多、针状物占比过大、内部细微裂纹过多等问题，显著提高了再生混凝土的强度。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，尤其涉及一种高强度再生混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土是指由胶凝材料、集料和水等按适当比例配合拌制的混合物经浇筑成型硬化后得到的人造石材。以水泥为胶凝材料的水泥混凝土是现代土木建筑工程中应用最为广泛的一类建筑材料。近年来，随着建筑工程建设进程的不断加快，建筑材料供给不足问题逐渐凸显出来，越来越多的天然资源即将匮乏，混凝土原料的供给问题已经成为建筑行业急需解决的重点问题之一。
再生混凝土材料是指利用以往建筑材料的废料，如碎砖、碎瓦和混凝土块等制备而成的混凝土材料。再生混凝土材料的应用不仅能够解决建筑工程拆除中的废料问题，还能保障建筑材料供给，对实现建筑垃圾循环利用具有重要意义。然而，与普通混凝土材料相比，再生混凝土材料普遍还是存在强度相对较低，混凝土内部空隙较大等问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种高强度再生混凝土及其制备方法，通过调整再生混凝土的配合比结合再生粗骨料的表面改性，显著提高了再生混凝土的强度。
本发明所述高强度再生混凝土包括以下重量份的原料：
水泥350~400份、再生粗骨料700~900份、细骨料800~850份、粉煤灰100~200份、减水剂0.5~5份、水180~200份。
优选的，所述高强度再生混凝土包括以下重量份的原料：
水泥350份、再生粗骨料700份、细骨料800份、粉煤灰100份、减水剂0.5份、水180份。
优选的，所述高强度再生混凝土包括以下重量份的原料：
水泥400份、再生粗骨料900份、细骨料850份、粉煤灰200份、减水剂5份、水200份。
优选的，所述高强度再生混凝土包括以下重量份的原料：
水泥370份、再生粗骨料800份、细骨料835份、粉煤灰120份、减水剂3份、水185份。
进一步地，所述水泥为P.O 42.5级普通硅酸盐水泥。
进一步地，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
进一步地，所述细骨料为河砂，所述河砂的表观密度为2.52~2.70 g/cm3，堆积密度为1.35~1.62 g/cm3，孔隙率为41%~44%，细度模数为2.4~2.6，属II区中砂。
进一步地，所述再生粗骨料表观密度为2.30~2.65 g/cm3，堆积密度为1.2~1.4 g/cm3，孔隙率为42%~55%，压碎指标为14%~18%，级配为5~25 mm连续粒级。
本发明还提供了所述高强度再生混凝土的制备方法，包括以下步骤：
将再生粗骨料浸入处理液中对再生粗骨料进行改性，处理液的用量能够浸没再生粗骨料即可；
将步骤S1中改性后的再生粗骨料与水泥、粉煤灰、细骨料及适量水混合并搅拌均匀；
将步骤S2中混合均匀的混合物与减水剂及剩余水拌合均匀，得到高强度再生混凝土。
进一步地，所述步骤S1中，处理液包括以下重量份的原料：纳米二氧化硅0.5~1份、纳米氧化铈0.5~1份、脂肪胺聚氧乙烯基醚0.5份、阴离子表面活性剂2~4份、水30~60份。
优选的，所述步骤S1中，处理液包括以下重量份的原料：纳米二氧化硅0.8份、纳米氧化铈0.5份、脂肪胺聚氧乙烯基醚0.5份、阴离子表面活性剂2份、水50份。
优选的，所述步骤S1中，处理液包括以下重量份的原料：纳米二氧化硅0.8份、纳米氧化铈1份、脂肪胺聚氧乙烯基醚0.5份、阴离子表面活性剂4份、水60份。
进一步地，所述步骤S1中，纳米二氧化硅的粒径为30~60 nm，所述纳米氧化铈的粒径为60~80 nm。
进一步地，所述高强度再生混凝土的水胶比为0.32~0.35。
优选的，所述高强度再生混凝土的水胶比为0.32。
本发明采用的再生骨料由废弃混凝土制成，因此再生骨料颗粒棱角过多、针状物占比过大、内部细微裂纹过多。同时，再生骨料表面往往覆盖着一层水泥砂浆且携带着大量粉尘，这些因素会导致与天然骨料相比，再生骨料的表观密度和堆积密度较低，吸水率和压碎指标较高，导致由再生骨料制备的再生混凝土强度与普通混凝土相比最多可降低20%以上。
此外，由于再生骨料的离散性较大，本发明适当降低了混凝土的水胶比，以克服上述问题。同时，本发明通过对粗骨料进行改性，有效改善了骨料的表面性能，并通过表面活性剂的添加提高改性剂的渗透性，使其迅速渗透到再生骨料表面的孔隙和裂缝中，进而克服再生骨料颗粒棱角过多、针状物占比过大、内部细微裂纹过多等问题，提高再生混凝土的强度。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
本发明通过调整再生混凝土的配合比结合再生粗骨料的表面改性，显著提高了混凝土的抗压强度与抗折强度，实现了高强度再生混凝土的制备。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明提供的技术方案进行进一步说明。
实施例1
一种高强度再生混凝土的制备方法，步骤如下：
S1、将纳米二氧化硅0.8重量份、纳米氧化铈0.5重量份、脂肪胺聚氧乙烯基醚0.5重量份、聚丙烯酰胺2重量份、水50重量份混合得到处理液，将再生粗骨料浸入处理液中对再生粗骨料进行改性；
所述纳米二氧化硅的粒径为30~60 nm，所述纳米氧化铈的粒径为60~80 nm；
S2、将改性后的再生粗骨料800重量份与P.O 42.5级普通硅酸盐水泥370重量份、粉煤灰120重量份、河砂835重量份及120重量份水混合并搅拌均匀；
所述河砂的表观密度为2.66 g/cm3，堆积密度为1.58 g/cm3，孔隙率为43%，细度模数为2.4，属II区中砂；所述再生粗骨料表观密度为2.61 g/cm3，堆积密度为1.4 g/cm3，孔隙率为45%，压碎指标为16%，级配为5~25 mm连续粒级；
S3、将步骤S2中混合均匀的混合物与聚羧酸减水剂3重量份及水65重量份拌合均匀，得到高强度再生混凝土。
所述高强度再生混凝土的水胶比为0.32。
实施例2
S1、将纳米二氧化硅0.8重量份、纳米氧化铈1重量份、脂肪胺聚氧乙烯基醚0.5重量份、聚丙烯酰胺4重量份、水60重量份混合得到处理液，将再生粗骨料浸入处理液中对再生粗骨料进行改性；
所述纳米二氧化硅的粒径为30~60 nm，所述纳米氧化铈的粒径为60~80 nm；
S2、将改性后的再生粗骨料700重量份与P.O 42.5级普通硅酸盐水泥350重量份、粉煤灰100重量份、河砂800重量份及120重量份水混合并搅拌均匀；
所述河砂的表观密度为2.55 g/cm3，堆积密度为1.42 g/cm3，孔隙率为43%，细度模数为2.6，属II区中砂；所述再生粗骨料表观密度为2.60 g/cm3，堆积密度为1.4 g/cm3，孔隙率为48%，压碎指标为18%，级配为5~25 mm连续粒级；
S3、将步骤S2中混合均匀的混合物与聚羧酸减水剂0.5重量份及水60重量份拌合均匀，得到高强度再生混凝土。
所述高强度再生混凝土的水胶比为0.36。
实施例3
S1、将纳米二氧化硅0.7重量份、纳米氧化铈1重量份、脂肪胺聚氧乙烯基醚0.5重量份、聚丙烯酰胺2.5重量份、水55重量份混合得到处理液，将再生粗骨料浸入处理液中对再生粗骨料进行改性；
所述纳米二氧化硅的粒径为30~60 nm，所述纳米氧化铈的粒径为60~80 nm；
S2、将改性后的再生粗骨料900重量份与P.O 42.5级普通硅酸盐水泥400重量份、粉煤灰200重量份、河砂850重量份及130重量份水混合并搅拌均匀；
所述河砂的表观密度为2.63 g/cm3，堆积密度为1.55 g/cm3，孔隙率为44%，细度模数为2.5，属II区中砂；所述再生粗骨料表观密度为2.47 g/cm3，堆积密度为1.4 g/cm3，孔隙率为50%，压碎指标为15%，级配为5~25 mm连续粒级；
S3、将步骤S2中混合均匀的混合物与聚羧酸减水剂5重量份及水70重量份拌合均匀，得到高强度再生混凝土。
所述高强度再生混凝土的水胶比为0.34。
对比例1
S1、将纳米氧化铈0.5重量份、脂肪胺聚氧乙烯基醚0.5重量份、聚丙烯酰胺2重量份、水50重量份混合得到处理液，将再生粗骨料浸入处理液中对再生粗骨料进行改性；
所述纳米氧化铈的粒径为60~80 nm；
S2、将改性后的再生粗骨料800重量份与P.O 42.5级普通硅酸盐水泥370重量份、粉煤灰120重量份、河砂835重量份及120重量份水混合并搅拌均匀；
所述河砂的表观密度为2.66 g/cm3，堆积密度为1.58 g/cm3，孔隙率为43%，细度模数为2.4，属II区中砂；所述再生粗骨料表观密度为2.61 g/cm3，堆积密度为1.4 g/cm3，孔隙率为45%，压碎指标为16%，级配为5~25 mm连续粒级；
S3、将步骤S2中混合均匀的混合物与聚羧酸减水剂3重量份及水65重量份拌合均匀，得到再生混凝土。
所述再生混凝土的水胶比为0.32。
对比例2
S1、将纳米氧化铈0.5重量份、脂肪胺聚氧乙烯基醚0.5重量份、聚丙烯酰胺2重量份、水50重量份混合得到处理液，将再生粗骨料浸入处理液中对再生粗骨料进行改性；
所述纳米氧化铈的粒径为60~80 nm；
S2、将改性后的再生粗骨料800重量份与P.O 42.5级普通硅酸盐水泥370重量份、粉煤灰120重量份、河砂835重量份及120重量份水混合并搅拌均匀；
所述河砂的表观密度为2.66 g/cm3，堆积密度为1.58 g/cm3，孔隙率为43%，细度模数为2.4，属II区中砂；所述再生粗骨料表观密度为2.61 g/cm3，堆积密度为1.4 g/cm3，孔隙率为45%，压碎指标为16%，级配为5~25 mm连续粒级；
S3、将步骤S2中混合均匀的混合物与聚羧酸减水剂3重量份及水65重量份拌合均匀，得到再生混凝土。
所述再生混凝土的水胶比为0.32。
对比例3
S1、将纳米二氧化硅0.8重量份、纳米氧化铈0.5重量份、聚丙烯酰胺2重量份、水50重量份混合得到处理液，将再生粗骨料浸入处理液中对再生粗骨料进行改性；
所述纳米二氧化硅的粒径为30~60 nm，所述纳米氧化铈的粒径为60~80 nm；
S2、将改性后的再生粗骨料800重量份与P.O 42.5级普通硅酸盐水泥370重量份、粉煤灰120重量份、河砂835重量份及120重量份水混合并搅拌均匀；
所述河砂的表观密度为2.66 g/cm3，堆积密度为1.58 g/cm3，孔隙率为43%，细度模数为2.4，属II区中砂；所述再生粗骨料表观密度为2.61 g/cm3，堆积密度为1.4 g/cm3，孔隙率为45%，压碎指标为16%，级配为5~25 mm连续粒级；
S3、将步骤S2中混合均匀的混合物与聚羧酸减水剂3重量份及水65重量份拌合均匀，得到再生混凝土。
所述再生混凝土的水胶比为0.32。
对比例4
S1、将纳米二氧化硅0.8重量份、纳米氧化铈0.5重量份、脂肪胺聚氧乙烯基醚0.5重量份、水50重量份混合得到处理液，将再生粗骨料浸入处理液中对再生粗骨料进行改性；
所述纳米二氧化硅的粒径为30~60 nm，所述纳米氧化铈的粒径为60~80 nm；
S2、将改性后的再生粗骨料800重量份与P.O 42.5级普通硅酸盐水泥370重量份、粉煤灰120重量份、河砂835重量份及120重量份水混合并搅拌均匀；
所述河砂的表观密度为2.66 g/cm3，堆积密度为1.58 g/cm3，孔隙率为43%，细度模数为2.4，属II区中砂；所述再生粗骨料表观密度为2.61 g/cm3，堆积密度为1.4 g/cm3，孔隙率为45%，压碎指标为16%，级配为5~25 mm连续粒级；
S3、将步骤S2中混合均匀的混合物与聚羧酸减水剂3重量份及水65重量份拌合均匀，得到再生混凝土。
所述再生混凝土的水胶比为0.32。
对比例5
S1、将再生粗骨料800重量份与P.O 42.5级普通硅酸盐水泥370重量份、粉煤灰120重量份、河砂835重量份及120重量份水混合并搅拌均匀；
所述河砂的表观密度为2.66 g/cm3，堆积密度为1.58 g/cm3，孔隙率为43%，细度模数为2.4，属II区中砂；所述再生粗骨料表观密度为2.61 g/cm3，堆积密度为1.4 g/cm3，孔隙率为45%，压碎指标为16%，级配为5~25 mm连续粒级；
S2、将步骤S1中混合均匀的混合物与聚羧酸减水剂3重量份及水65重量份拌合均匀，得到再生混凝土。
所述再生混凝土的水胶比为0.32。
对比例6
S1、将纳米二氧化硅0.8重量份、纳米氧化铈0.5重量份、脂肪胺聚氧乙烯基醚0.5重量份、聚丙烯酰胺2重量份、水50重量份混合得到处理液，将再生粗骨料浸入处理液中对再生粗骨料进行改性；
所述纳米二氧化硅的粒径为30~60 nm，所述纳米氧化铈的粒径为60~80 nm；
S2、将改性后的再生粗骨料800重量份与P.O 42.5级普通硅酸盐水泥370重量份、粉煤灰120重量份、河砂835重量份及120重量份水混合并搅拌均匀；
所述河砂的表观密度为2.66 g/cm3，堆积密度为1.58 g/cm3，孔隙率为43%，细度模数为2.4，属II区中砂；所述再生粗骨料表观密度为2.61 g/cm3，堆积密度为1.4 g/cm3，孔隙率为45%，压碎指标为16%，级配为5~25 mm连续粒级；
S3、将步骤S2中混合均匀的混合物与聚羧酸减水剂3重量份及水65重量份拌合均匀，得到再生混凝土。
所述再生混凝土的水胶比为0.4。
测试例1
将实施例1~3及对比例1~6中制备的混凝土制成150 mm×150 mm×150 mm的试件，养护28 d后，按GB/T 50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》对试件力学性能进行测试，结果如下：
| 序号 | 抗压强度（MPa） | 抗折强度（MPa） |
| 实施例1 | 50.2 | 6.4 |
| 实施例2 | 49.7 | 6.1 |
| 实施例3 | 49.9 | 6.3 |
| 对比例1 | 45.5 | 5.5 |
| 对比例2 | 43.8 | 5.3 |
| 对比例3 | 46.1 | 5.3 |
| 对比例4 | 44.2 | 5.6 |
| 对比例5 | 40.6 | 5.0 |
| 对比例6 | 48.6 | 5.7 |
由表可知，本发明处理剂的原料选择与配比对提高再生混凝土的强度具有重要作用，处理后的再生粗骨料与未处理的再生粗骨料相比，得到的再生混凝土抗压强度提高24%，抗折强度提高28%。同时，本发明通过调整混凝土的水胶比，使再生混凝土的抗压强度提高3%，抗折强度提高12%。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种高强度再生混凝土，其特征在于，包括以下重量份的原料：
水泥350~400份、再生粗骨料700~900份、细骨料800~850份、粉煤灰100~200份、减水剂0.5~5份、水180~200份；
所述高强度再生混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1、将再生粗骨料浸入处理液中对再生粗骨料进行改性，处理液的用量能够浸没再生粗骨料即可；
S2、将步骤S1中改性后的再生粗骨料与水泥、粉煤灰、细骨料及适量水混合并搅拌均匀；
S3、将步骤S2中混合均匀的混合物与减水剂及剩余水拌合均匀，得到高强度再生混凝土；
所述步骤S1中，处理液包括以下重量份的原料：纳米二氧化硅0.5~1份、纳米氧化铈0.5~1份、脂肪胺聚氧乙烯基醚0.5份、阴离子表面活性剂2~4份、水30~60份。
2.根据权利要求1所述的一种高强度再生混凝土，其特征在于，所述水泥为P.O 42.5级普通硅酸盐水泥。
3.根据权利要求1所述的一种高强度再生混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
4.根据权利要求1所述的一种高强度再生混凝土，其特征在于，所述细骨料为河砂，所述河砂的表观密度为2.52~2.70 g/cm3，堆积密度为1.35~1.62 g/cm3，孔隙率为41%~44%，细度模数为2.4~2.6，属II区中砂。
5.根据权利要求1所述的一种高强度再生混凝土，其特征在于，所述再生粗骨料表观密度为2.30~2.65 g/cm3，堆积密度为1.2~1.4 g/cm3，孔隙率为42%~55%，压碎指标为14%~18%，级配为5~25 mm连续粒级。
6.根据权利要求1所述的一种高强度再生混凝土，其特征在于，所述步骤S1中，处理液包括以下重量份的原料：纳米二氧化硅0.8份、纳米氧化铈0.5份、脂肪胺聚氧乙烯基醚0.5份、聚丙烯酰胺2份、水50份。
7.根据权利要求6所述的一种高强度再生混凝土，其特征在于，所述步骤S1中，纳米二氧化硅的粒径为30~60 nm，所述纳米氧化铈的粒径为60~80 nm。
8.根据权利要求1所述的一种高强度再生混凝土，其特征在于，所述高强度再生混凝土的水胶比为0.32~0.35。
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| CN114656206A (zh) * | 2022-03-15 | 2022-06-24 | 郑州大学 | 一种纳米二氧化硅与玄武岩纤维协同增强的再生混凝土及其制备方法 |
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