CN116217136A - 一种具有纤维取向结构的地聚物再生砂浆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种具有纤维取向结构的地聚物再生砂浆及其制备方法，砂浆由以下质量份组成：再生细骨料1200‑1400份；粉煤灰100‑300份；矿粉100‑300份；碱激发剂50‑150份；缓凝剂4‑10份；水80‑200份；纤维0‑80份。砂浆由以下方法制备：按批投料量称取所述符合粒径要求的原料将再生细骨料、粉煤灰、矿粉、碱激发剂、缓凝剂、纤维和水混合；将混合物放入高压注射成型仪，填满后，将模具从成型仪拆下；将拆下的模具放入标养室中进行养护后拆模，将试块放回标养室继续养护，得到产物。本发明在地聚物再生砂浆中掺入纤维，通过使用高压注射成型仪，促使砂浆内部的纤维沿流动方向排列取向，提升砂浆在沿取向方向的抗拉和垂直取向方向的抗弯性能。

Description

一种具有纤维取向结构的地聚物再生砂浆及其制备方法

技术领域

本发明涉建筑材料技术领域，具体涉及一种具有纤维取向结构的地聚物再生砂浆及其制备方法。

背景技术

再生砂浆是指废弃混凝土经过破碎后筛选出的细骨料来替代天然砂制成的砂浆，可有效地解决废弃混凝土处理问题，节约天然骨料，保护环境，提高经济效益。但是再生细骨料自身存在很多微小裂缝，具有表面粗糙，孔隙率大，吸水率高等诸多缺点，导致所制备的再生砂浆的强度低，脆性大，再生细骨料的取代率低，制约了再生砂浆的工程应用。

地聚物界面结合能力好，例如矿粉、粉煤灰等，会和碱激发剂、骨料水化并产生很多凝胶物质，从而达到较为良好的界面结合能力，因此采用地聚物替代部分水泥，不仅可以使砂浆强度和耐久性可以得到较明显的改善，也能够降低成本和二氧化碳排放。然而，随着地聚物替代率增大，甚至全替代水泥后，地聚物再生砂浆的抗压强度和抗折强度将下降严重。另外，掺入纤维可提高部分抗压和抗折性能，但是纤维具有各向异性，长度方向具有很高的抗拉强度，垂直与长度方向具有很高的韧性，目前的加工方法只是无规分布，无法充分利用纤维的各向异性特点。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种具有纤维取向结构的地聚物再生砂浆及其制备方法，以解决现有技术中，地聚物再生砂浆的抗压和抗折强度的不足，以及掺入纤维的性能缺乏充分利用的问题。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一方面，本发明提供了一种具有纤维取向结构的地聚物再生砂浆，所述具有纤维取向结构的地聚物再生砂浆按照重量份由以下组分组成：

在一个实施例中，所述碱激发剂包括硅酸钠、氢氧化钠中的至少一种。

在一个实施例中，所述缓凝剂包括蔗糖化钙、磷酸盐、柠檬酸中至少一种。

在一个实施例中，所述纤维包括聚丙烯纤维、钢纤维中的至少一种。

另一方面，本发明还提供了一种具有纤维取向结构的地聚物再生砂浆的制备方法，包括如下步骤：

按投料量的重量份称取再生细骨料、粉煤灰、矿粉、碱激发剂、缓凝剂、纤维和水混合，得到纤维为无规分布的地聚物再生砂浆A；

将地聚物再生砂浆A放入高压注射成型仪，进行注射成型，待砂浆填充满高压注射成型仪的模具后，将含有砂浆的模具从高压注射成型仪上拆下；

将拆下的模具放入标养室中进行养护，养护后拆模，得到再生砂浆块，然后将从模具上拆下的再生砂浆块放回标养室继续养护，养护完成后，得到具有纤维取向结构的地聚物再生砂浆。

在一个实施例中，所述按投料量的重量份称取再生细骨料、粉煤灰、矿粉、碱激发剂、缓凝剂、纤维和水混合，得到纤维为无规分布的地聚物再生砂浆A步骤中，所述再生细骨料由建筑工程中的废弃混凝土回收，进行破碎，并过筛网获得，所述再生细骨料的粒径小于4.75毫米。

在一个实施例中，所述将拆下的模具放入标养室中进行养护，养护后拆模，得到再生砂浆块，然后将从模具上拆下的再生砂浆块放回标养室继续养护，养护完成后，得到具有纤维取向结构的地聚物再生砂浆步骤中，所述拆下的模具的养护时间为24小时；

和/或，所述从模具上拆下的再生砂浆块的继续养护时间为28天。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：解决地聚物再生砂浆性能差以及纤维各向异性无法充分利用的问题；本发明在地聚物再生砂浆中掺入纤维，通过使用高压注射成型仪，利用高压产生的高速流动以及口模和模具的空间受限作用，促使砂浆内部的纤维沿流动方向排列取向，以此可充分利用纤维的各向异性特性，最终使纤维取向后的地聚物再生砂浆在沿取向方向的抗拉和垂直取向方向的抗弯性能将得到显著提高，并且性能稳定；本发明制备方法、工艺简单，操作控制方便，可连续化生产，生产效率高，生产成本低，所生产的预制件产品可提高建筑装配率，具有较强的工业化能力和广阔的市场前景。

附图说明

图1为本发明实施例1的示意图。

图2为本发明对比例2的示意图。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一方面，本发明提供了一种具有纤维取向结构的地聚物再生砂浆，所述具有纤维取向结构的地聚物再生砂浆按照重量份由以下组分组成：

进一步地，所述碱激发剂包括硅酸钠、氢氧化钠中的至少一种，其中最优选为硅酸钠、氢氧化钠。

所述缓凝剂包括蔗糖化钙、磷酸盐、柠檬酸中至少一种，其中最优选为蔗糖化钙。

所述纤维包括聚丙烯纤维、钢纤维中的至少一种，其中最优选为聚丙烯纤维。

进一步地，所述具有纤维取向结构的地聚物再生砂浆按照重量份由以下组分组成，最优选的组分组成为：

另一方面，本发明还提供了一种具有纤维取向结构的地聚物再生砂浆的制备方法，包括如下步骤：

步骤S10，按投料量的重量份称取再生细骨料、粉煤灰、矿粉、碱激发剂、缓凝剂、纤维和水混合，得到纤维为无规分布的地聚物再生砂浆A；

步骤S20，将地聚物再生砂浆A放入高压注射成型仪，进行注射成型，待砂浆填充满高压注射成型仪的模具后，将含有砂浆的模具从高压注射成型仪上拆下；

步骤S30，将拆下的模具放入标养室中进行养护，养护后拆模，得到再生砂浆块，然后将从模具上拆下的再生砂浆块放回标养室继续养护，养护完成后，得到具有纤维取向结构的地聚物再生砂浆。

进一步地，在步骤S10中，所述再生细骨料由建筑工程中的废弃混凝土回收，进行破碎，并过筛网获得，所述再生细骨料的粒径小于4.75毫米，其中最优选小于4毫米。

进一步地，在步骤S30中，所述拆下的模具养护时间为24小时。

进一步地，在步骤S30中，所述模具上拆下的再生砂浆块继续养护时间为28天。

进一步地，在步骤S30中，所述标养室的温度为20℃，湿度为95％。

本发明主要解决地聚物再生砂浆性能差以及纤维各向异性无法充分利用的问题；本发明在地聚物再生砂浆中掺入纤维，通过使用高压注射成型仪，利用高压产生的高速流动以及口模和模具的空间受限作用，促使砂浆内部的纤维沿流动方向排列取向，以此可充分利用纤维的各向异性特性，最终使纤维取向后的地聚物再生砂浆在沿取向方向的抗拉和垂直取向方向的抗弯性能将得到显著提高；本发明制备方法、工艺简单，操作控制方便，可连续化生产，生产效率高，生产成本低，所生产的预制件产品可提高建筑装配率，具有较强的工业化能力和广阔的市场前景。

本发明先后进行过多次试验，现举一部分试验结果作为参考对发明进行进一步详细描述，下面结合具体实施例进行详细说明。

实施例1

一种具有纤维取向结构的地聚物再生砂浆，包括有以下重量份的组分制成：1210份再生细骨料；170份粉煤灰；170份矿粉；85份碱激发剂；6份缓凝剂；130份水；1.5份纤维；其中，85份碱激发剂为17份氢氧化钠和68份硅酸钠的混合物，缓凝剂为蔗糖化钙，纤维为聚丙烯纤维。

所述制备方法包括如下步骤：

步骤S1，将建筑工程中的废弃混凝土回收，进行破碎，并过筛网，获得粒径小于4.75毫米的再生细骨料，按批投料量的重量份称取再生细骨料、粉煤灰、矿粉、碱激发剂、缓凝剂、纤维和水混合，得到纤维为无规分布的地聚物再生砂浆A；

步骤S2，将地聚物再生砂浆A放入高压注射成型仪，进行注射成型，待砂浆填充满尺寸为40mm×40mm×160mm高压注射成型仪的模具后，将含有砂浆的模具从高压注射成型仪上拆下；

步骤S3，将拆下的模具放入温度和湿度分别设置为20℃和95％的标养室中养护，养护24h后拆模，得到再生砂浆块，然后将从模具上拆下的再生砂浆块放回标养室继续养护28天，完成养护后，得到具有纤维取向结构的地聚物再生砂浆。

对所得的具有纤维取向结构的地聚物再生砂浆进行抗折强度和抗压强度的测试，测定结果如表1所示，具有纤维取向结构的地聚物再生砂浆的纤维在其中的取向分布如图1所示。

实施例2

一种具有纤维取向结构的地聚物再生砂浆，包括有以下重量份的组分制成：1210份再生细骨料；170份粉煤灰；170份矿粉；85份碱激发剂；6份缓凝剂；130份水；1份纤维；其中，85份碱激发剂为17份氢氧化钠和68份硅酸钠的混合物，缓凝剂为蔗糖化钙，纤维为聚丙烯纤维。

所述制备方法包括如下步骤：

步骤S1，将建筑工程中的废弃混凝土回收，进行破碎，并过筛网，获得粒径小于4.75毫米的再生细骨料，按批投料量的重量份称取再生细骨料、粉煤灰、矿粉、碱激发剂、缓凝剂、纤维和水混合，得到纤维为无规分布的地聚物再生砂浆A；

步骤S2，将地聚物再生砂浆A放入高压注射成型仪，进行注射成型，待砂浆填充满尺寸为40mm×40mm×160mm高压注射成型仪的模具后，将含有砂浆的模具从高压注射成型仪上拆下；

步骤S3，将拆下的模具放入温度和湿度分别设置为20℃和95％的标养室中养护，养护24h后拆模，得到再生砂浆块，然后将从模具上拆下的再生砂浆块放回标养室继续养护28天，完成养护后，得到具有纤维取向结构的地聚物再生砂浆。

对所得的具有纤维取向结构的地聚物再生砂浆进行抗折强度和抗压强度的测试，测定结果如表1所示。

实施例3

一种具有纤维取向结构的地聚物再生砂浆，包括有以下重量份的组分制成：1210份再生细骨料；170份粉煤灰；170份矿粉；85份碱激发剂；6份缓凝剂；130份水；0.5份纤维；其中，85份碱激发剂为17份氢氧化钠和68份硅酸钠的混合物，缓凝剂为蔗糖化钙，纤维为聚丙烯纤维。

所述制备方法包括如下步骤：

步骤S1，将建筑工程中的废弃混凝土回收，进行破碎，并过筛网，获得粒径小于4.75毫米的再生细骨料，按批投料量的重量份称取再生细骨料、粉煤灰、矿粉、碱激发剂、缓凝剂、纤维和水混合，得到纤维为无规分布的地聚物再生砂浆A；

步骤S2，将地聚物再生砂浆A放入高压注射成型仪，进行注射成型，待砂浆填充满尺寸为40mm×40mm×160mm高压注射成型仪的模具后，将含有砂浆的模具从高压注射成型仪上拆下；

步骤S3，将拆下的模具放入温度和湿度分别设置为20℃和95％的标养室中养护，养护24h后拆模，得到再生砂浆块，然后将从模具上拆下的再生砂浆块放回标养室继续养护28天，完成养护后，得到具有纤维取向结构的地聚物再生砂浆。

对所得的具有纤维取向结构的地聚物再生砂浆进行抗折强度和抗压强度的测试，测定结果如表1所示。

对比例1

对比砂浆试块由以下重量份的组分制成：1210份再生细骨料；170份粉煤灰；170份矿粉；85份碱激发剂；6份缓凝剂；130份水；其中，85份碱激发剂为17份氢氧化钠和68份硅酸钠的混合物，缓凝剂为蔗糖化钙。

所述制备方法包括如下步骤：

步骤S1，将建筑工程中的废弃混凝土回收，进行破碎，并过筛网，获得粒径小于4.75毫米的再生细骨料，按批投料量的重量份称取再生细骨料、粉煤灰、矿粉、碱激发剂、缓凝剂和水混合，得到混合物B。

步骤S2，将混合物B在40mm×40mm×160mm的模具中浇筑成型；

步骤S3，将含有混合物B的模具放入温度和湿度分别设置为20℃和95％的标养室中养护，养护24h后拆模，得到对比砂浆，然后将从模具上拆下的对比砂浆放回标养室继续养护28天，得到对比砂浆试块。

对所得的对比砂浆试块进行抗折强度和抗压强度的测试，测定结果如表1所示。

对比例2

对比砂浆试块由以下重量份的组分制成：1210份再生细骨料；170份粉煤灰；170份矿粉；85份碱激发剂；6份缓凝剂；130份水；1份纤维；其中，85份碱激发剂为17份氢氧化钠和68份硅酸钠的混合物，缓凝剂为蔗糖化钙，纤维为聚丙烯纤维。

所述制备方法包括如下步骤：

步骤S1，将建筑工程中的废弃混凝土回收，进行破碎，并过筛网，获得粒径小于4.75毫米的再生细骨料，按批投料量的重量份称取再生细骨料、粉煤灰、矿粉、碱激发剂、缓凝剂、纤维和水混合，得到混合物C；

步骤S2，将混合物C在40mm×40mm×160mm的模具中浇筑成型；

步骤S3，将含有混合物C的模具放入温度和湿度分别设置为20℃和95％的标养室中养护，养护24h后拆模，得到对比砂浆，然后将从模具上拆下的对比砂浆放回标养室继续养护28天，得到对比砂浆试块。

对所得的对比砂浆试块进行抗折强度和抗压强度的测试，测定结果如表1所示，对比砂浆试块的纤维在其中的取向分布如图2所示。

表一实施例1-3和对比例1-2的所制地聚物再生砂浆性能表

从性能表中可以看出，纤维的掺入能够提高地聚物再生砂浆的抗折和抗压性能，进一步将纤维进行取向排列后，再生砂浆的抗折性能得到显著提高，说明纤维的各项异性特性得到了充分发挥。另外，还可以在保证抗折和抗压强度不变的情况下，减少纤维掺量，降低成本。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种具有纤维取向结构的地聚物再生砂浆，其特征在于，所述具有纤维取向结构的地聚物再生砂浆按照重量份由以下组分组成：

2.如权利要求1所述的具有纤维取向结构的地聚物再生砂浆，其特征在于，所述碱激发剂包括硅酸钠、氢氧化钠中的至少一种。

3.如权利要求1所述的具有纤维取向结构的地聚物再生砂浆，其特征在于，所述缓凝剂包括蔗糖化钙、磷酸盐、柠檬酸中至少一种。

4.如权利要求1所述的具有纤维取向结构的地聚物再生砂浆，其特征在于，所述纤维包括聚丙烯纤维、钢纤维中的至少一种。

5.一种如权利要求1至4任一项所述的具有纤维取向结构的地聚物再生砂浆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

按投料量的重量份称取再生细骨料、粉煤灰、矿粉、碱激发剂、缓凝剂、纤维和水混合，得到纤维为无规分布的地聚物再生砂浆A；

将地聚物再生砂浆A放入高压注射成型仪，进行注射成型，待砂浆填充满高压注射成型仪的模具后，将含有砂浆的模具从高压注射成型仪上拆下；

将拆下的模具放入标养室中进行养护，养护后拆模，得到再生砂浆块，然后将从模具上拆下的再生砂浆块放回标养室继续养护，养护完成后，得到具有纤维取向结构的地聚物再生砂浆。

6.如权利要求5所述的具有纤维取向结构的地聚物再生砂浆的制备方法，其特征在于，所述按投料量的重量份称取再生细骨料、粉煤灰、矿粉、碱激发剂、缓凝剂、纤维和水混合，得到纤维为无规分布的地聚物再生砂浆A步骤中，所述再生细骨料由建筑工程中的废弃混凝土回收，进行破碎，并过筛网获得，所述再生细骨料的粒径小于4.75毫米。

7.如权利要求5所述的具有纤维取向结构的地聚物再生砂浆的制备方法，其特征在于，所述将拆下的模具放入标养室中进行养护，养护后拆模，得到再生砂浆块，然后将从模具上拆下的再生砂浆块放回标养室继续养护，养护完成后，得到具有纤维取向结构的地聚物再生砂浆步骤中，所述拆下的模具的养护时间为24小时；

和/或，所述从模具上拆下的再生砂浆块的继续养护时间为28天。

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