CN116161929B - 一种再生混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及混凝土的领域，具体公开了一种再生混凝土，包括以下质量份数的组分：硅酸盐水泥360‑400份；再生粗集料890‑950份；细集料480‑520份；减水剂4‑6份；水150‑170份；掺合料80‑90份；再生粗集料的制备方法，步骤如下：S1：将废弃的混凝土破碎成混凝土颗粒，然后将其置于盐酸溶液中浸泡，搅拌，取出，于水中清洗，即得粗集料；S2：将粗集料置于搅拌机中，加入丙烯酸羟乙酯以及二苯基聚二甲基硅氧烷，搅拌均匀，即得到预处理后的粗集料；S3：再将预处理后的粗集料进行破碎处理，即得到再生粗集料。本申请具有降低再生集料的吸水率，提高再生混凝土的流动性，减小再生混凝土的坍落度损失的效果。

Description

一种再生混凝土及其制备方法

技术领域

本申请涉及混凝土的领域，更具体地说，它涉及一种再生混凝土及其制备方法。

背景技术

再生混凝土是指将废弃的混凝土块经过破碎、清洗、分级后，按一定比例与级配混合，部分或全部代替砂石等天然集料(主要是粗集料)，再加入水泥、水等配而成的新混凝土。

然而，再生集料成分不仅有少量脱离砂浆的石子、部分包裹砂浆的石子，还有少量独立成块的水泥砂浆。因为水泥砂浆的表面粗糙、棱角多并且在混凝土构建破坏和集料生产过程中集料内部出现大量微细裂缝，导致再生集料孔隙率增大，进而导致再生集料的吸水性增加，而再生集料的吸水性的增加会导致混凝土流动性降低，使混凝土坍落度损失大，振捣操作难，不利于混凝土的成型。因此，仍有改进的空间。

发明内容

为了降低再生集料的吸水率，进而提高再生混凝土的流动性，减小再生混凝土的坍落度损失，本申请提供一种再生混凝土及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种再生混凝土及其制备方法，采用如下的技术方案：

一种再生混凝土，包括以下质量份数的组分：

硅酸盐水泥360-400份；再生粗集料890-950份；细集料480-520份；减水剂4-6份；水150-170份；掺合料80-90份；

所述再生粗集料的制备方法，步骤如下：

S1：将废弃的混凝土破碎成混凝土颗粒，去除金属杂质，然后将破碎后的混凝土颗粒于质量浓度为20%-30%的盐酸溶液中浸泡，搅拌，取出，于水中清洗，即得粗集料；

S2：然后将粗集料置于搅拌机中，分别加入丙烯酸羟乙酯以及二苯基聚二甲基硅氧烷，搅拌均匀，即得到预处理后的粗集料；

S3：再将预处理后的粗集料进行破碎处理，即得到再生粗集料。

通过采用上述技术方案，在制备再生粗集料的过程中，先将混凝土颗粒置于盐酸溶液中浸泡处理，使得盐酸与废弃的混凝土表面氢氧化钙反应，去除混凝土颗粒表面的水泥浆，进而将混凝土颗粒表面的微裂缝露出；接着将粗集料与丙烯酸羟乙酯混合均匀，丙烯酸羟乙酯能够进入粗集料的微裂缝中，实现对粗集料内部的微裂缝的填充。

然而，研发人员发现，经过丙烯酸羟乙酯填充后的粗集料，在进行破碎的过程中容易产生裂纹，使得制备得到的再生集料的孔隙率增大。研发人员分析，可能是由于丙烯酸羟乙酯在进入粗集料的微裂缝的过程中，会将空气一起带入粗集料的微裂缝中，使得空气在粗集料内部的缝隙中产生气泡，进而导致后面破碎的过程中再生粗集料的表面产生裂纹。

于是研发人员经过大量的探究发现，通过加入二苯基聚二甲基硅氧烷与丙烯酸羟乙酯互相配合，能够消除粗集料的微裂缝中产生的气泡，分析可能是由于二苯基聚二甲基硅氧烷上的硅与丙烯酸羟乙酯中的羟基相连，随着丙烯酸羟乙酯一起进入粗集料的微裂缝中，二苯基聚二甲基硅氧烷能够刺破气泡，使小气泡汇聚成大气泡，溢出体系，进而将粗集料微裂缝中产生的气泡消除，并且，通过二苯基聚二甲基硅氧烷与丙烯酸羟乙酯互相配合，还有利于增强丙烯酸羟乙酯与粗集料之间的粘结力，使得粗集料中的微裂缝更好地被填充，以此使得制备得到的再生粗集料的孔隙率降低，进而降低再生粗集料的吸水率，提高再生混凝土的流动性，从而减小混凝土的坍落度，使得混凝土更容易成型。

优选的，所述二苯基聚二甲基硅氧烷与丙烯酸羟乙酯的质量比为1：（1-1.4）。

通过采用上述技术方案，采用特定比例的二苯基聚二甲基硅氧烷与丙烯酸羟乙酯互相配合，使得粗集料的微裂缝中产生的气泡更快地被消除，并且，有利于进一步提高丙烯酸羟乙酯与粗集料之间的粘结力，对粗集料内部的微裂缝进行密实填充，使得制备得到的粗集料在破碎过程中不容易出现裂纹。

优选的，所述粗集料的粒径为12-15mm。

通过采用上述技术方案，若粗集料的粒径太小，粗集料的比表面积小，使得粗集料容易发生团聚现象，因此，采用特定范围的粒径，有利于丙烯酸羟乙酯以及二苯基聚二甲基硅氧烷更好地进入粗集料内部的微裂缝中，以此使得制备得到的粗集料在破碎过程中不容易出现裂纹。

优选的，所述S3中将再生粗集料破碎成球状颗粒。

通过采用上述技术方案，使得再生粗集料之间的接触面减小，有利于提高再生混凝土的流动性，并且，由于在制备再生粗集料的过程中，采用了二苯基聚二甲基硅氧烷与丙烯酸羟乙酯对粗集料内部的微裂缝进行了填充，使得再生粗集料的表面也粘附有二苯基聚二甲基硅氧烷和丙烯酸羟乙酯，而二苯基聚二甲基硅氧烷中的硅与水泥石中的氢相连，使得再生粗集料与水泥石之间的黏结力增强，进而提高再生混凝土的抗压强度。

优选的，所述再生粗集料的粒径为5-6mm。

通过采用上述技术方案，有利于进一步增强再生粗集料与水泥石之间的黏结力，从而保证再生混凝土具有较好的抗压强度。

优选的，所述掺合料为粉煤灰、矿渣粉、沸石粉、磷渣粉以及钢渣粉中的一种或多种。

优选的，所述掺合料由质量比为1：（1-2）的粉煤灰和磷渣粉组成。

通过采用上述技术方案，采用特定比例的粉煤灰和磷渣粉互相配合，有利于提高新拌混凝土的流动性、粘聚性、保水性，改善混凝土的可泵性，进而提高再生混凝土的强度和耐久性。

优选的，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂、密胺系减水剂以及粉末聚羧酸酯减水剂中的一种或多种。

通过采用上述技术方案，采用上述物质中的一种或多种作为减水剂，有利于提高再生混凝土的抗压强度。

第二方面，本申请提供一种再生混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：

一种再生混凝土的制备方法，包括以下步骤：

步骤（1）：按配方将硅酸盐水泥、再生粗集料、细集料、减水剂、水以及掺合料分别加入搅拌釜中，混合均匀，得到混合料；

步骤（2）：将混合料均匀浇筑在模具内，养护成型，即得到再生混凝土。

通过采用上述技术方案，采用上述方法制备得到的再生混凝土，生产过程简单方便，有利于工业化生产。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过加入二苯基聚二甲基硅氧烷与丙烯酸羟乙酯互相配合，能够消除粗集料的微裂缝中产生的气泡，分析可能是由于二苯基聚二甲基硅氧烷上的硅与丙烯酸羟乙酯中的羟基相连，随着丙烯酸羟乙酯一起进入粗集料的微裂缝中，二苯基聚二甲基硅氧烷能够刺破气泡，使小气泡汇聚成大气泡，溢出体系，进而将粗集料微裂缝中产生的气泡消除，并且，通过二苯基聚二甲基硅氧烷与丙烯酸羟乙酯互相配合，还有利于增强丙烯酸羟乙酯与粗集料之间的粘结力，使得粗集料中的微裂缝更好地被填充，以此使得制备得到的再生粗集料的孔隙率降低，进而降低再生粗集料的吸水性，提高再生混凝土的流动性，从而减小混凝土的坍落度，使得混凝土更容易成型。

2.通过将再生粗集料破碎成球状颗粒，使得再生粗集料之间的接触面减小，有利于提高再生混凝土的流动性，并且，由于在制备再生粗集料的过程中，采用了二苯基聚二甲基硅氧烷与丙烯酸羟乙酯对粗集料内部的微裂缝进行了填充，使得再生粗集料的表面也粘附有二苯基聚二甲基硅氧烷和丙烯酸羟乙酯，而二苯基聚二甲基硅氧烷中的硅与水泥石中的氢相连，使得再生粗集料与水泥石之间的黏结力增强，进而提高再生混凝土的抗压强度。

3.通过采用特定比例的二苯基聚二甲基硅氧烷与丙烯酸羟乙酯互相配合，使得粗集料的微裂缝中产生的气泡更快地被消除，并且，有利于进一步提高丙烯酸羟乙酯与粗集料之间的粘结力，对粗集料内部的微裂缝进行密实填充，使得制备得到的粗集料在破碎过程中不容易出现裂纹。

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。

制备例1

再生粗集料的制备步骤如下：

S1：将废弃的混凝土破碎成粒径为12mm的混凝土颗粒，去除金属杂质，然后将破碎后的混凝土颗粒于质量浓度为20%的盐酸溶液中浸泡，搅拌，取出，于水中清洗，即得粗集料；

S2：然后将粗集料置于搅拌机中，分别加入丙烯酸羟乙酯以及二苯基聚二甲基硅氧烷，搅拌均匀，即得到预处理后的粗集料，二苯基聚二甲基硅氧烷与丙烯酸羟乙酯的质量比为1：1；

S3：再将预处理后的粗集料进行破碎处理，将粗集料破碎成粒径为5mm的球状颗粒，即得到再生粗集料。

制备例2

与制备例1的区别在于：再生粗集料的制备步骤如下：

S1：将废弃的混凝土破碎成粒径为15mm的混凝土颗粒，去除金属杂质，然后将破碎后的混凝土颗粒于质量浓度为30%的盐酸溶液中浸泡，搅拌，取出，于水中清洗，即得粗集料；

S2：然后将粗集料置于搅拌机中，分别加入丙烯酸羟乙酯以及二苯基聚二甲基硅氧烷，搅拌均匀，即得到预处理后的粗集料，二苯基聚二甲基硅氧烷与丙烯酸羟乙酯的质量比为1：1.4；

S3：再将预处理后的粗集料进行破碎处理，将粗集料破碎成粒径为6mm的球状颗粒，即得到再生粗集料。

制备例3

与制备例2的区别在于：二苯基聚二甲基硅氧烷与丙烯酸羟乙酯的质量比为1：2。

制备例4

与制备例2的区别在于：二苯基聚二甲基硅氧烷与丙烯酸羟乙酯的质量比为2：1。

制备例5

与制备例2的区别在于：S2中不加入丙烯酸羟乙酯和二苯基聚二甲基硅氧烷。

制备例6

与制备例2的区别在于：S2中不加入丙烯酸羟乙酯。

制备例7

与制备例2的区别在于：S2中不加入二苯基聚二甲基硅氧烷。

制备例8

与制备例2的区别在于：S1中将废弃的混凝土破碎成粒径为8mm的混凝土颗粒，即粗集料的粒径为8mm。

实施例1

本实施例公开一种再生混凝土，包括以下质量的组分：

硅酸盐水泥360kg；再生粗集料890kg；细集料480kg；减水剂4kg；水150kg；掺合料80kg；

其中，减水剂为聚羧酸高效减水剂；掺合料由质量比为1：1的粉煤灰和磷渣粉组成；再生粗集料采用制备例1所制备得到的再生粗集料。

本实施例还公开一种再生混凝土的制备方法，步骤如下：

步骤（1）：按配方将硅酸盐水泥、再生粗集料、细集料、减水剂、水以及掺合料分别加入搅拌釜中，以60r/min的转速搅拌，混合均匀后即得到混合料；

步骤（2）：将混合料均匀浇筑在模具内，养护成型，即得到再生混凝土。

实施例2

与实施例1的区别在于：

一种再生混凝土，包括以下质量的组分：

硅酸盐水泥400kg；再生粗集料950kg；细集料520kg；减水剂6kg；水170kg；掺合料90kg；

其中，减水剂为聚羧酸高效减水剂；掺合料由质量比为1：2的粉煤灰和磷渣粉组成；再生粗集料采用制备例2所制备得到的再生粗集料。

实施例3

与实施例1的区别在于：

一种再生混凝土，包括以下质量的组分：

硅酸盐水泥380kg；再生粗集料900kg；细集料500kg；减水剂5kg；水160kg；掺合料85kg；

其中，减水剂为聚羧酸高效减水剂；掺合料由质量比为1：1.5的粉煤灰和磷渣粉组成；再生粗集料采用制备例2所制备得到的再生粗集料。

实施例4

与实施例3的区别在于：再生粗集料采用制备例3所制备得到的再生粗集料。

实施例5

与实施例3的区别在于：再生粗集料采用制备例4所制备得到的再生粗集料。

对比例1

与实施例3的区别在于：再生粗集料采用制备例5所制备得到的再生粗集料。

对比例2

与实施例3的区别在于：再生粗集料采用制备例6所制备得到的再生粗集料。

对比例3

与实施例3的区别在于：再生粗集料采用制备例7所制备得到的再生粗集料。

对比例4

与实施例3的区别在于：再生粗集料采用制备例8所制备得到的再生粗集料。

对比例5

与实施例3的区别在于：

一种再生混凝土，包括以下质量的组分：

硅酸盐水泥340kg；再生粗集料860kg；细集料450kg；减水剂2kg；水190kg；掺合料70kg。

实验1

本实验参照《粗骨料密度及吸水率的检测方案》中的方法分别检测上述制备例1-8得到的再生粗集料的吸水率（%），实验结果见表1。

表1

根据表1中的数据分析可得，制备例3-4中二苯基聚二甲基硅氧烷与丙烯酸羟乙酯的配比均不在本申请所保护的范围内，制备例3-4中再生粗集料的吸水率均高于制备例2，说明二苯基聚二甲基硅氧烷与丙烯酸羟乙酯并不是采用任意的配比复配，均能降低再生粗集料的吸水率，二苯基聚二甲基硅氧烷与丙烯酸羟乙酯的配比只有在本申请所保护的范围内（即二苯基聚二甲基硅氧烷与丙烯酸羟乙酯的配比的配比为1：1-1.4），才能使得再生粗集料具有较低的吸水率。

根据表1中制备例5-8的数据分别与制备例2对比可得，制备例5中没有加入丙烯酸羟乙酯和二苯基聚二甲基硅氧烷，制备例5中再生粗集料的吸水率远高于制备例2，这是由于在制备再生粗集料的过程中，若直接对粗集料进行破碎，原本粗集料内部的微裂缝会进一步扩大，导致制备得到的再生粗集料的孔隙率增大，进而使得再生粗集料的吸水率提高。

制备例6中没有加入丙烯酸羟乙酯，制备例6中再生粗集料的吸水率高于制备例2，这是由于二苯基聚二甲基硅氧烷不能很好地填充粗集料内部的微裂缝中，使得制备得到的再生粗集料的吸水率提高。

制备例7中没有加入二苯基聚二甲基硅氧烷，制备例7中再生粗集料的吸水率高于制备例2，这是由于丙烯酸羟乙酯在进入粗集料的微裂缝的过程中，会将空气一起带入粗集料的微裂缝中，使得空气在粗集料内部的缝隙中产生气泡，进而导致后面破碎的过程中再生粗集料的表面产生裂纹，使得制备得到的再生集料的孔隙率增大。

制备例8中粗集料的粒径不在本申请所保护的范围内，制备例8中再生粗集料的吸水率高于制备例2，这是由于若粗集料的粒径太小，粗集料的比表面积小，使得粗集料容易发生团聚现象，进而使得丙烯酸羟乙酯以及二苯基聚二甲基硅氧烷不能很好地进入粗集料内部的微裂缝中，以此使得制备得到的再生粗集料的吸水率增大。

综上所述，通过同时加入二苯基聚二甲基硅氧烷与丙烯酸羟乙酯对粗集料进行处理，二苯基聚二甲基硅氧烷上的硅与丙烯酸羟乙酯中的羟基相连，随着丙烯酸羟乙酯一起进入粗集料的微裂缝中，二苯基聚二甲基硅氧烷能够刺破气泡，使小气泡汇聚成大气泡，溢出体系，进而将粗集料微裂缝中产生的气泡消除，从而使得制备得到的再生粗集料的吸水率降低。

实验2

本实验参照《普通混凝土力学性能试验方法标准（GB/T50081-2002）》中的6.抗压强度试验，分别检测上述实施例以及对比例所制备得到的再生混凝土的28d抗压强度（MPa），实验结果见表2。

实验3

本实验参照GB/T50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》，分别检测上述实施例以及对比例所制备得到的再生混凝土拌和后放置1小时后的坍落度（cm）。其中，坍落度筒的提离过程用时为5s，从装料到提坍落度筒过程用时为150s，测试温度为20℃。实验结果见表2

表2

根据表2中对比例1-5的数据分别与实施例3对比可得，对比例1-3中再生混凝土的抗压强度均低于实施例3，说明只有采用本申请的方法制备得到的再生粗集料，才能使得再生混凝土具有较高的抗压强度。并且，对比例1-3中再生混凝土的坍落度均低于实施例3，说明采用本申请制备得到的再生粗集料，能够改善再生混凝土的流动性，使得再生混凝土更容易成型。

对比例4中粗集料的粒径不在本申请所保护的范围内，再生混凝土的抗压强度低于实施例3，坍落度也低于实施例3，说明粗集料的粒径对再生混凝土的抗压强度以及流动性会产生一定的影响。

对比例5中再生混凝土的各组分的用量均不在本申请所保护的范围内，再生混凝土的抗压强度不如实施例3，坍落度也低于实施例3，说明各组分的配比会对再生混凝土的性能产生影响，并不是任意的配比均能达到本申请的效果。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种再生混凝土，其特征在于：包括以下质量的组分：

硅酸盐水泥360kg；再生粗集料890kg；细集料480kg；减水剂4kg；水150kg；掺合料80kg；

其中，减水剂为聚羧酸高效减水剂；掺合料由质量比为1：1的粉煤灰和磷渣粉组成；

再生粗集料的制备步骤如下：

S1：将废弃的混凝土破碎成粒径为12mm的混凝土颗粒，去除金属杂质，然后将破碎后的混凝土颗粒于质量浓度为20%的盐酸溶液中浸泡，搅拌，取出，于水中清洗，即得粗集料；

S2：然后将粗集料置于搅拌机中，分别加入丙烯酸羟乙酯以及二苯基聚二甲基硅氧烷，搅拌均匀，即得到预处理后的粗集料，二苯基聚二甲基硅氧烷与丙烯酸羟乙酯的质量比为1：1；

S3：再将预处理后的粗集料进行破碎处理，将粗集料破碎成粒径为5mm的球状颗粒，即得到再生粗集料；

所述的一种再生混凝土的制备方法，步骤如下：

步骤（1）：按配方将硅酸盐水泥、再生粗集料、细集料、减水剂、水以及掺合料分别加入搅拌釜中，以60r/min的转速搅拌，混合均匀后即得到混合料；

步骤（2）：将混合料均匀浇筑在模具内，养护成型，即得到再生混凝土。