CN116409968A - 一种活化水再生混凝土制备方法及再生混凝土 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及混凝土技术领域，具体公开了一种活化水再生混凝土制备方法及再生混凝土。活化水再生混凝土制备方法包括以下步骤：（1）使用电场活化设备对工业自来水进行活化处理，得到活化水；将活化水和硅酸盐水泥混合，得到水泥浆，将水泥浆与废弃混凝土颗粒混合并进行搅拌，得到包浆颗粒，将包浆颗粒蒸汽养护后进行振动筛分，得到包浆再生粗骨料；（2）将细骨料、包浆再生粗骨料、硅酸盐水泥、粉煤灰、工业自来水、聚羧酸减水剂混合，得到混凝土拌和物；（3）对混凝土拌和物进行入模养护，养护结束后进行拆模，得到活化水再生混凝土。本申请提高了再生混凝土的抗裂性能，减小了再生混凝土开裂的风险。
Description
技术领域
本申请涉及混凝土技术领域，更具体地说，它涉及一种活化水再生混凝土制备方法及再生混凝土。
背景技术
再生混凝土是指以再生骨料作为骨料的混凝土，再生骨料通常由废砖、废弃混凝土、废砂浆等固体废弃物加工而成。使用再生骨料生产再生混凝土能够减少建筑工程对于天然骨料的需求，有利于减少天然骨料的开采，是固体废弃物的无害化处置方式之一，对保护自然环境具有重要意义。
相关技术中有一种再生混凝土，按照以下方法制备：(1)将840重量份的细骨料、1120重量份的再生粗骨料、350重量份的硅酸盐水泥、30重量份的粉煤灰、190重量份的工业自来水、3.8重量份的聚羧酸减水剂混合，得到混凝土拌和物；本步骤中，再生粗骨料为粒径在5-31.5mm之间的废弃混凝土颗粒，再生粗骨料为C50混凝土的破碎产物；(2)对混凝土拌和物进行入模养护，养护结束后进行拆模，得到再生混凝土。
针对上述中的相关技术，发明人认为，混凝土中的水泥浆体在硬化后会形成大量孔隙，这些孔隙的形成与水分的消耗同步发生，会使得混凝土毛细孔中的弯液面附加压力增大，容易导致混凝土发生开裂。相关技术中的再生粗骨料孔隙率远高于天然骨料，当使用相关技术中的再生粗骨料代替天然骨料拌制混凝土时，再生粗骨料引入的孔隙结构会进一步增大弯液面附加压力，加剧混凝土开裂的风险。
发明内容
相关技术中，再生粗骨料引入的孔隙结构会进一步增大弯液面附加压力，加剧混凝土开裂的风险。为了改善这一缺陷，本申请提供一种活化水再生混凝土制备方法及再生混凝土。
第一方面，本申请提供一种活化水再生混凝土制备方法，采用如下的技术方案：
一种活化水再生混凝土制备方法，包括以下步骤：
(1)使用电场活化设备对工业自来水进行活化处理，得到活化水；将活化水和硅酸盐水泥混合，得到水胶比0.4-0.5的水泥浆，将水泥浆与废弃混凝土颗粒混合并进行搅拌，得到包浆颗粒，将包浆颗粒蒸汽养护后进行振动筛分，得到包浆再生粗骨料；
(2)将820-860重量份的细骨料、1100-1140重量份的包浆再生粗骨料、340-360重量份的硅酸盐水泥、20-40重量份的粉煤灰、180-200重量份的工业自来水、3.6-4.0重量份的聚羧酸减水剂混合，得到混凝土拌和物；
(3)对混凝土拌和物进行入模养护，养护结束后进行拆模，得到活化水再生混凝土。
通过采用上述技术方案，本申请对工业自来水进行电场活化处理，得到了活化水，并使用活化水和硅酸盐水泥拌制了水泥浆。经过电场活化后，水分子吸收能量导致分子间的氢键发生破坏，水分子团簇因此裂解为单分子或相对较小的团簇，使得活化水比工业自来水具备更高的反应活性。在活化水的作用下，硅酸盐水泥的水化加快，水泥浆中的大气泡容易聚集并发生破裂，降低了水泥浆的含气量。水泥浆硬化后在废弃混凝土颗粒表面形成了低孔隙率(相对于废弃混凝土颗粒和使用工业自来水生产的混凝土)的包浆层，得到了包浆再生粗骨料。由于废弃混凝土颗粒表面的孔隙被包浆层所填补，因此包浆再生粗骨料不容易引发弯液面附加压力的上升，进而提高了混凝土的抗裂性能，减小了再生混凝土开裂的风险。
作为优选，在制备所述活化水再生混凝土的步骤(1)中，所述水泥浆的水胶比为0.42-0.48。
通过采用上述技术方案，优选了水泥浆的水胶比，减少了包浆层中的孔隙，有助于降低混凝土拌和物中的弯液面附加压力，改善了再生混凝土的抗裂性能。
作为优选，所述活化水的电导率为680-720μS/cm。
通过采用上述技术方案，优选了活化水的电导率，有助于加快硅酸盐水泥的水化速率，提高了再生混凝土的密实度，改善了再生混凝土的抗裂性能。
作为优选，在制备所述活化水再生混凝土的步骤(1)中，使用的废弃混凝土颗粒的粒径为5-20mm。
通过采用上述技术方案，废弃混凝土颗粒在加工成为再生粗骨料的过程中，会由于破碎加工而在表面产生裂缝和缺陷，容易影响再生混凝土的抗裂性能。而本申请与相关技术相比，减小了废弃混凝土颗粒的粒径上限，从而降低了废弃混凝土颗粒表面的裂缝和缺陷的含量，改善了骨料与水泥浆体之间的过渡区性能，减少了活化水再生混凝土的开裂。
作为优选，在制备所述活化水再生混凝土的步骤(1)中，使用的废弃混凝土颗粒由强度等级C35-C40的混凝土破碎后制成。
通过采用上述技术方案，本申请与相关技术相比，下调了废弃混凝土颗粒的强度等级，有助于提高包浆层与废弃混凝土颗粒之间的粘结强度，减少了包浆层发生脱落的可能，使得包浆再生粗骨料不容易暴露孔隙结构以及结构缺陷和微裂缝，改善了再生混凝土的抗裂性能。
作为优选，在制备所述活化水再生混凝土的步骤(1)中，将废弃混凝土颗粒与水泥浆按照(4.6-5.0):1的重量比混合。
通过采用上述技术方案，优选了废弃混凝土颗粒与水泥浆的配比，有助于充分对废弃混凝土颗粒进行包浆，使得包浆再生粗骨料不容易暴露孔隙结构以及结构缺陷和微裂缝，改善了再生混凝土的抗裂性能。
作为优选，在制备所述活化水再生混凝土的步骤(1)中，将EVA乳胶粉与活化水和硅酸盐水泥共同混合。
通过采用上述技术方案，在水泥浆固化的过程中，EVA乳胶粉能够对水分蒸发产生的毛细孔进行填充，从而进一步提高了包浆层的密实度，降低了包浆再生粗骨料表面的孔隙率，有助于减小混凝土拌和物中的弯液面附加压力，有助于改善再生混凝土的抗裂性能。
作为优选，在制备所述活化水再生混凝土的步骤(1)中，所述EVA乳胶粉的用量为硅酸盐水泥重量的14-18％。
通过采用上述技术方案，EVA乳胶粉一方面能够增加包浆层的密实度，另一方面也会导致包浆层的导热系数下降。由于活化水导致水泥浆中的硅酸盐水泥水化速率加快，因此当EVA乳胶粉的用量过大时，硅酸盐水泥的水化热难以及时耗散，容易导致包浆层由于内外温差而出现裂缝，不利于降低混凝土拌和物中的弯液面附加压力。当EVA乳胶粉的用量为硅酸盐水泥重量的14-18％时，包浆层具有足够的密实度，且包浆层不容易由于温差而开裂，再生混凝土的抗裂性能较佳。
作为优选，在制备所述活化水再生混凝土的步骤(1)中，将钢纤维与EVA乳胶粉、活化水、硅酸盐水泥共同混合。
通过采用上述技术方案，钢纤维能够提高包浆层的导热系数，使得硅酸盐水泥水化速率加快而集中产生的水化热能够更快地耗散，减少了包浆层由于内外温差而开裂的可能，得到了密实度更高的包浆再生粗骨料，有助于减小混凝土拌和物中的弯液面附加压力，改善了再生混凝土的抗裂性能。
第二方面，本申请提供一种再生混凝土，采用如下的技术方案。
一种再生混凝土，按照上述任一制备方法进行生产。
通过采用上述技术方案，本申请将活化水应用到废弃混凝土颗粒的包浆改性中，得到了包浆再生粗骨料，减小了混凝土拌和物的弯液面附加压力，提高了再生混凝土的抗裂性能。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请对废弃混凝土颗粒进行包浆处理，利用活化水减少了包浆层中的气孔，提高了包浆层的密实度，得到了包浆再生粗骨料。在混凝土拌和物中，包浆再生粗骨料不容易引发弯液面附加压力的上升，进而提高了再生混凝土的抗裂性能，减小了再生混凝土开裂的风险。
2、在制备所述活化水再生混凝土的步骤(1)中，本申请优选废弃混凝土颗粒由强度等级C35-C40的混凝土破碎后制成，有助于提高包浆层与废弃混凝土颗粒之间的粘结强度，减少了包浆层发生脱落的可能，使得包浆再生粗骨料不容易暴露孔隙结构以及结构缺陷和微裂缝，改善了再生混凝土的抗裂性能。
具体实施方式
以下结合实施例、制备例和对比例对本申请作进一步详细说明，本申请涉及的原料均可通过市售获得。
实施例
实施例1-5
以下以实施例1为例进行说明。
实施例1
本实施例中，电场活化设备及其操作方法参照公告号为CN106904997B的中国专利。
本实施例中，硅酸盐水泥的型号为P.O42.5；粉煤灰的等级为F类I级；细骨料为满足《GB/T 14684-2011建设用砂》规定的2区天然石英砂，细度模数2.7；聚羧酸减水剂的平均分子量为62000，混凝土的生产工艺符合《JGJ/T283-2012自密实混凝土应用技术规程》的要求；本实施例的废弃混凝土颗粒由强度等级C50的废弃混凝土破碎而成，废弃混凝土颗粒的粒径满足《GB/T 14685-2022建设用卵石、碎石》规定的5-31.5mm连续级配。
本实施例提供一种活化水再生混凝土制备方法，包括以下步骤：
(1)使用电场活化设备对工业自来水进行活化处理，得到电导率为660μS/cm的活化水；将活化水和硅酸盐水泥混合，得到水胶比0.5的水泥浆，将废弃混凝土颗粒与水泥浆按照4.4:1的重量比混合并进行搅拌，得到包浆颗粒，将包浆颗粒在标养室蒸汽养护7d后进行振动筛分，得到包浆再生粗骨料；
(2)将820kg细骨料、1100kg包浆再生粗骨料、340kg硅酸盐水泥、20kg粉煤灰、180kg工业自来水、3.6kg聚羧酸减水剂混合，得到混凝土拌和物；
(3)对混凝土拌和物进行入模养护，养护结束后进行拆模，得到活化水再生混凝土。
本实施例还提供一种再生混凝土，参照上述活化水再生混凝土制备方法进行制备。
如表1,实施例1-5的不同之处主要在于混凝土拌和物的原料配比不同。
表1混凝土拌和物的原料配比
实施例6-9
如表2，实施例6-5与实施例3的不同之处在于，在制备活化水再生混凝土的步骤(1)中，水泥浆的水胶比不同。
表2水泥浆的水胶比
| 样本 | 实施例3 | 实施例6 | 实施例7 | 实施例8 | 实施例9 |
| 水胶比 | 0.5 | 0.48 | 0.45 | 0.42 | 0.4 |
实施例10-13
如表3，实施例10-13与实施例3的不同之处在于，活化水的电导率不同。
表3活化水的电导率
| 样本 | 实施例3 | 实施例10 | 实施例11 | 实施例12 | 实施例13 |
| 电导率/μS/cm | 660 | 680 | 700 | 720 | 740 |
实施例14
本实施例与实施例3的不同之处在于，在制备活化水再生混凝土的步骤(1)中，使用的废弃混凝土颗粒的粒径满足《GB/T 14685-2022建设用卵石、碎石》规定的5-20mm连续级配。
实施例15
本实施例与实施例14的不同之处在于，在制备活化水再生混凝土的步骤(1)中，使用的废弃混凝土颗粒由强度等级C40的混凝土破碎后制成。
实施例16
本实施例与实施例15的不同之处在于，在制备活化水再生混凝土的步骤(1)中，使用的废弃混凝土颗粒由强度等级C35的混凝土破碎后制成。
实施例17
本实施例与实施例16的不同之处在于，在制备活化水再生混凝土的步骤(1)中，使用的废弃混凝土颗粒由强度等级C30的混凝土破碎后制成。
实施例18-21
如表4，实施例18-21与实施例14的不同之处在于，在制备所述活化水再生混凝土的步骤(1)中，将废弃混凝土颗粒与水泥浆按照不同的重量比混合。
表4水泥浆与废弃混凝土颗粒的重量比
| 样本 | 实施例14 | 实施例18 | 实施例19 | 实施例20 | 实施例21 |
| 重量比 | 4.4:1 | 4.6:1 | 4.8:1 | 5.0:1 | 5.2:1 |
实施例22
本实施例与实施例3的不同之处在于，在制备活化水再生混凝土的步骤(1)中，将EVA乳胶粉与活化水和硅酸盐水泥共同混合，EVA乳胶粉的用量为步骤(1)中硅酸盐水泥重量的12％。
如表5，实施例22-26的不同之处在于，在制备活化水再生混凝土的步骤(1)中，将不同量的EVA乳胶粉与活化水和硅酸盐水泥共同混合。
表5EVA乳胶粉的用量占硅酸盐水泥用量的百分比
| 样本 | 实施例22 | 实施例23 | 实施例24 | 实施例25 | 实施例26 |
| EVA乳胶粉占比/％ | 12 | 14 | 16 | 18 | 20 |
实施例27
本实施例与实施例24的不同之处在于，在制备活化水再生混凝土的步骤(1)中，将钢纤维与EVA乳胶粉、活化水、硅酸盐水泥共同混合，钢纤维的用量为硅酸盐水泥重量的5％，钢纤维的平均长度为10mm，平均直径为0.6mm。
对比例
对比例1
本对比例中，硅酸盐水泥的型号为P.O42.5；粉煤灰的等级为F类I级；细骨料为满足《GB/T 14684-2011建设用砂》规定的2区天然石英砂，细度模数2.7；聚羧酸减水剂的平均分子量为62000，混凝土的生产工艺符合《JGJ/T283-2012自密实混凝土应用技术规程》的要求；本实施例的废弃混凝土颗粒由强度等级C50的废弃混凝土破碎而成，废弃混凝土颗粒的粒径满足《GB/T 14685-2022建设用卵石、碎石》规定的5-31.5mm连续级配。
本对比例提供一种再生混凝土，按照以下方法制备：
(1)将840kg细骨料、1120kg再生粗骨料、350kg硅酸盐水泥、30kg粉煤灰、190kg工业自来水、3.8kg聚羧酸减水剂混合，得到混凝土拌和物
(2)对混凝土拌和物进行入模养护，养护结束后进行拆模，得到再生混凝土。
对比例2
本对比例与实施例3的不同之处在于，将活化水再生混凝土制备方法步骤(1)中的活化水替换为等重量的工业自来水。
性能检测试验方法
测试过程中的参照标准：《T0573-2020水泥混凝土早期开裂敏感性试验方法(平板法)》。
试件制备：
将再生混凝土的拌和物浇筑在600mm×600mm×63mm的平面薄板模具中。试件浇注、振实、抹平后，用塑料薄膜覆盖2h，之后取下薄膜，在20℃、相对湿度40％的风箱中以0.5m/s的风速吹干混凝土表面，得到试件。
测试方法：入模24h后，观察裂缝数量、长度和宽度，并计算试样表面的开裂面积，将对比例1测得的开裂面积记为A0，将各实施例、对比例测得的开裂面积记为A，计算A与A0的比值，将得到的比值定义开裂率，计算各实施例、对比例的开裂率与对比例1的开裂率之间的比值，将比值定义为相对开裂率，相对开裂率的计算结果见表5。
表5
结合实施例1-5和对比例1并结合表5可以看出，实施例1-5测得的相对开裂率均低于对比例1，说明包浆处理填补了废弃混凝土颗粒表面的孔隙，降低了混凝土拌和物中的弯液面附加压力，减少了再生混凝土的开裂。
结合实施例3和对比例2并结合表5可以看出，工业自来水配制的水泥浆在硬化后产生的孔隙较多，因此无法充分降低弯液面附加压力，导致对比例2的开裂情况比实施例3更加严重。
结合实施例3和实施例6-9并结合表5可以看出，当水胶比从0.5降低到0.42-0.48之间时，相对开裂率降低，说明降低水胶比有助于减少水分蒸发产生的毛细孔，减少了包浆层中的孔隙，有助于降低混凝土拌和物中的弯液面附加压力，改善了再生混凝土的抗裂性能。当水胶比低于0.42时，继续降低水胶比对改善抗裂性能的作用不明显，考虑到需要节约水泥用量，因此优选的水胶比为4.2-4.8。
结合实施例3和实施例10-13并结合表5可以看出，活化水的电导率在680-720μS/cm时，活化水加快硅酸盐水泥的水化速率较好，提高了再生混凝土的密实度，改善了再生混凝土的抗裂性能。当电导率高于720μS/cm之后，继续增大电导率对抗裂性能的改善程度较小。
结合实施例14、实施例3并结合表5可以看出,将废弃混凝土颗粒的粒径范围从5-31.5mm缩减到5-20mm有助于降低废弃混凝土颗粒表面的裂缝和缺陷的含量，改善了粗骨料与水泥浆体之间的过渡区性能，减少了活化水再生混凝土的开裂。
结合实施例14、实施例15-17并结合表5可以看出，下调废弃混凝土颗粒的强度等级有助于提高包浆层与废弃混凝土颗粒之间的粘结强度。减少了包浆层发生脱落的可能，使得包浆再生粗骨料不容易暴露孔隙结构以及结构缺陷和微裂缝，改善了再生混凝土的抗裂性能。
结合实施例14、实施例18-21并结合表5可以看出，当水泥浆与废弃混凝土颗粒的重量比在(4.6-5.0):1范围内时，水泥浆对废弃混凝土颗粒的包裹较彻底，因此测得的相对开裂率接近。实施例18虽然水泥浆的包裹较彻底，但是废弃混凝土颗粒的用量较少，造成水泥浆的浪费。实施例21的水泥浆包裹不彻底，导致相对开裂率回升。
结合实施例3、实施例22-26并结合表5可以看出，加入EVA乳胶粉，且EVA乳胶粉的用量为硅酸盐水泥重量的14-18％时，再生混凝土的抗裂性能较好。当乳胶粉的用量低于硅酸盐水泥重量的14％时，包浆层的密实度有限，导致EVA乳胶粉的效果不明显。当乳胶粉的用量高于硅酸盐水泥重量的18％时，硅酸盐水泥的水化热难以及时耗散，容易导致包浆层由于内外温差而出现裂缝，不利于降低混凝土拌和物中的弯液面附加压力。
结合实施例24、实施例27并结合表5可以看出，钢纤维能够提高包浆层的导热系数，抵消了EVA乳胶粉对于导热系数的影响。钢纤维使得硅酸盐水泥水化速率加快而集中产生的水化热能够更快地耗散，减少了包浆层由于内外温差而开裂的可能，得到了密实度更高的包浆再生粗骨料，减小了混凝土拌和物中的弯液面附加压力，改善了再生混凝土的抗裂性能。
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)
1.一种活化水再生混凝土制备方法，其特征在于，所述活化水再生混凝土制备方法包括以下步骤：
（1）使用电场活化设备对工业自来水进行活化处理，得到活化水；将活化水和硅酸盐水泥混合，得到水胶比0.4-0.5的水泥浆，将水泥浆与废弃混凝土颗粒混合并进行搅拌，得到包浆颗粒，将包浆颗粒蒸汽养护后进行振动筛分，得到包浆再生粗骨料；
（2）将820-860重量份的细骨料、1100-1140重量份的包浆再生粗骨料、340-360重量份的硅酸盐水泥、20-40重量份的粉煤灰、180-200重量份的工业自来水、3.6-4.0重量份的聚羧酸减水剂混合，得到混凝土拌和物；
（3）对混凝土拌和物进行入模养护，养护结束后进行拆模，得到活化水再生混凝土。
2.根据权利要求1所述的活化水再生混凝土制备方法，其特征在于，在制备所述活化水再生混凝土的步骤（1）中，所述水泥浆的水胶比为0.42-0.48。
3.根据权利要求1所述的活化水再生混凝土制备方法，其特征在于，所述活化水的电导率为680-720μS/cm。
4.根据权利要求1所述的活化水再生混凝土制备方法，其特征在于，在制备所述活化水再生混凝土的步骤（1）中，使用的废弃混凝土颗粒的粒径为5-20mm。
5.根据权利要求4所述的活化水再生混凝土制备方法，其特征在于，在制备所述活化水再生混凝土的步骤（1）中，使用的废弃混凝土颗粒由强度等级C35-C40的混凝土破碎后制成。
6.根据权利要求4所述的活化水再生混凝土制备方法，其特征在于，在制备所述活化水再生混凝土的步骤（1）中，将废弃混凝土颗粒与水泥浆按照(4.6-5.0):1的重量比混合。
7.根据权利要求1所述的活化水再生混凝土制备方法，其特征在于，在制备所述活化水再生混凝土的步骤（1）中，将EVA乳胶粉与活化水和硅酸盐水泥共同混合。
8.根据权利要求7所述的活化水再生混凝土制备方法，其特征在于，在制备所述活化水再生混凝土的步骤（1）中，所述EVA乳胶粉的用量为硅酸盐水泥重量的14-18%。
9.根据权利要求7所述的活化水再生混凝土制备方法，其特征在于，在制备所述活化水再生混凝土的步骤（1）中，将钢纤维与EVA乳胶粉、活化水、硅酸盐水泥共同混合。
10.一种再生混凝土，其特征在于，所述再生混凝土按照根据权利要求1-9任一所述的制备方法进行生产。
Priority Applications (1)
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| CN202310275383.2A CN116409968A (zh) | 2023-03-21 | 2023-03-21 | 一种活化水再生混凝土制备方法及再生混凝土 |
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| CN110105014A (zh) * | 2019-05-08 | 2019-08-09 | 温州市三箭混凝土有限公司 | 一种高性能混凝土及其制备方法 |
| CN110845184A (zh) * | 2019-11-18 | 2020-02-28 | 北京太平洋水泥制品有限公司 | 一种再生骨料混凝土及其制备方法 |
| CN111039628A (zh) * | 2018-10-12 | 2020-04-21 | 深圳市爱能森科技有限公司 | 一种混凝土储热材料及其制备方法 |
| CN111533495A (zh) * | 2020-04-26 | 2020-08-14 | 上海兆捷实业发展有限公司 | 一种高强度自密实混凝土工业化生产工艺 |
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2023
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