CN116835914A - 一种再生骨料混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种再生骨料混凝土及其制备方法，包括以下重量份的组分：水泥280‑300份、水160‑180份、粉煤灰120‑170份、改性橡胶140‑200份、建筑垃圾120‑160份、减水剂30‑45份和矿物掺合料20‑30份。本发明选用科学配比的水泥、粉煤灰、改性橡胶、建筑垃圾、减水剂、水和矿物掺合料，获得的再生骨料混凝土在28d龄期的抗折强度为3.36‑3.57MPa和劈裂强度为1.96‑2.40MPa，表明其抗折强度和劈裂强度优良，其韧性和变形性能良好，在冻融100次循环后，试件的质量损失率未超过5％，达到破坏标准，抗冻性能良好，符合要求。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土领域，特别涉及一种再生骨料混凝土及其制备方法。
背景技术
混凝土是现代建筑结构中应用较为广泛的土木工程材料之一，其也由单一性能向多性能建筑材料发展。根据不同类型的工程应用，对混凝土性能的要求也不同，因此，产生出各种类型的混凝土。如自密实混凝土，具有流动性好、施工周期短、造价低等优点，能够很好地满足复杂结构工程的应用要求。
随着建筑材料的过多使用，出现了再生混凝土的热点研究，即将废弃混凝土经人工破碎、清洗、分级处理后作为骨料，按一定比例与级配混合，部分或全部代替砂石等天然集料，而后配制成混凝土。再生混凝土能够有效缓解砂石等天然骨料的过度使用，同时也可降低建筑垃圾对环境的危害。
再生骨料是建筑垃圾中的废混凝土经破碎、筛分、清洗和干燥等步骤制成的骨料，其表面较为粗糙，且有多孔、多棱角，导致结构较为松散，使得再生骨料内部存在有害孔和微裂缝，应用于混凝土中具体表现为使混凝土孔隙率高、吸水率高。因此，再生骨料自身的缺陷使得再生混凝土在力学性能和耐久性能方面上均不如意。
发明内容
鉴于此，本发明的目的在于提出一种再生骨料混凝土及其制备方法，有效缓解砂石等天然骨料的过度使用，可降低建筑垃圾对环境的危害。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种再生骨料混凝土，包括以下重量份的组分：水泥280-300份、水160-180份、粉煤灰120-170份、改性橡胶140-200份、建筑垃圾120-160份、减水剂30-45份和矿物掺合料20-30份。
进一步说明，包括以下重量份的组分：水泥290份、水170份、粉煤灰140份、改性橡胶180份、建筑垃圾140份、减水剂32份和矿物掺合料25份。
进一步说明，所述改性橡胶的制备方法，包括：在橡胶中加入聚酰胺酸、乙酸酐和甲基吡咯烷酮，惰性气体反应，真空烘干，得改性橡胶。
进一步说明，所述橡胶、聚酰胺酸、乙酸酐和甲基吡咯烷酮的质量比为1：1：0.6-0.8：0.4-0.5；所述惰性气体反应的温度为180-200℃，所述惰性气体反应的时间为1-2h；所述真空烘干至水分含量小于10％。
进一步说明，所述建筑垃圾选用废弃的混凝土块、砖块、沥青块中的至少一种；
所述减水剂为聚羧酸减水剂；
所述矿物掺合料为火山灰、工业废弃滑石粉、页岩灰混合物中的至少一种。
进一步说明，包括如下步骤：将水泥、水、粉煤灰、改性橡胶和建筑垃圾，混合，加入减水剂和矿物掺合料，球磨，得再生骨料混凝土。
进一步说明，所述球磨温度为80-90℃，球磨时间为30-40min。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明选用科学配比的水泥、粉煤灰、改性橡胶、建筑垃圾、减水剂、水和矿物掺合料，获得的再生骨料混凝土在28d龄期的抗折强度为3.36-3.57MPa和劈裂强度为1.96-2.40MPa，表明其抗折强度和劈裂强度优良，其韧性和变形性能良好。
本发明获得的再生骨料混凝土在冻融100次循环后，试件的质量损失率未超过5％，达到破坏标准，抗冻性能良好，符合要求。
此外，本发明选用改性橡胶作为再生骨料混凝土的原料，改性后的橡胶有利于增强其与水泥颗粒的相容性，有助于提高和改善混凝土的微观结构，使混凝土向耐久的细粒式宏观结构过渡，进而提高再生混凝土的耐久性能；加粉煤灰在改善再生混凝土早期的抗折强度和劈裂强度时，添加一定量的矿物掺合料，能够更好地与水泥浆体发生反应，改性橡胶粉不能与水泥浆体发生反应，其可起到填充混凝土微观结构中存在的微裂纹，并通过球磨的方式将改性橡胶粉等掺入混凝土中，孔隙结构得到改进，增加了再生混凝土的密实度和耐久性。
具体实施方式
为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，对本发明做进一步的说明。
本发明实施例所用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
本发明实施例所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
本发明的页岩灰选用油母页岩沸腾炉发电厂的页岩灰。
实施例1
一种再生骨料混凝土，包括以下重量份的组分：水泥290份、水170份、粉煤灰140份、改性橡胶180份、废弃砖块140份、聚羧酸减水剂32份和页岩灰25份。
上述改性橡胶的制备方法，包括：按质量比为1：1：0.7：0.4，在橡胶中加入聚酰胺酸、乙酸酐和甲基吡咯烷酮，惰性气体190℃反应1.5h，真空烘干至水分含量小于10％，得改性橡胶。
上述再生骨料混凝土的制备方法为：将水泥、水、粉煤灰、改性橡胶和砖块，混合，加入聚羧酸减水剂和页岩灰，85℃球磨35min，得再生骨料混凝土。
实施例2
一种再生骨料混凝土，包括以下重量份的组分：水泥300份、水180份、粉煤灰170份、改性橡胶200份、废弃混凝土块160份、聚羧酸减水剂45份和工业废弃滑石粉30份。
上述改性橡胶的制备方法，包括：按质量比为1：1：0.8：0.5，在橡胶中加入聚酰胺酸、乙酸酐和甲基吡咯烷酮，惰性气体200℃反应2h，真空烘干至水分含量小于10％，得改性橡胶。
上述再生骨料混凝土的制备方法为：将水泥、水、粉煤灰、改性橡胶和混凝土块，混合，加入聚羧酸减水剂和工业废弃滑石粉，90℃球磨40min，得再生骨料混凝土。
实施例3
一种再生骨料混凝土，包括以下重量份的组分：水泥280份、水160份、粉煤灰120份、改性橡胶140份、废弃混凝土块120份、聚羧酸减水剂30份和火山灰20份。
上述改性橡胶的制备方法，包括：按质量比为1：1：0.6：0.4，在橡胶中加入聚酰胺酸、乙酸酐和甲基吡咯烷酮，惰性气体180℃反应1h，真空烘干至水分含量小于10％，得改性橡胶。
上述再生骨料混凝土的制备方法为：将水泥、水、粉煤灰、改性橡胶和混凝土块，混合，加入聚羧酸减水剂和火山灰，80℃球磨30min，得再生骨料混凝土。
试验例1-混凝土基本性能
依据《混凝土物理力学性能试验方法标准》(GBT 50081-2019)测定再生骨料混凝土28d的抗折强度和劈裂强度，混凝土抗折强度的试件标准尺寸为150mm×150mm×550mm，混凝土劈裂强度的试件标准尺寸为150mm×150mm×150mm。上述实施例1-3再生骨料混凝土的力学性能分别如下表1所示。
表1再生骨料混凝土的抗折强度和劈裂强度
| 项目 | 抗折强度/MPa | 劈裂强度/MPa |
| 实施例1 | 3.36 | 2.40 |
| 实施例2 | 3.48 | 1.96 |
| 实施例3 | 3.57 | 2.38 |
由上表可知，本发明获得的再生骨料混凝土在28d龄期的抗折强度为3.36-3.57MPa，劈裂强度为1.96-2.40MPa，表明选用科学配比的水泥、粉煤灰、改性橡胶、建筑垃圾、减水剂、水和矿物掺合料，获得的再生骨料混凝土的抗折强度和劈裂强度优良，其韧性和变形性能良好。
试验例2-混凝土耐久性能
依据中华人民共和国住房和城乡建设部，GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》(中国建筑工业出版社2009)，采用快冻法测定混凝土的抗冻性能。将混凝土试件浸泡至水中4d，擦干水分，称量试件初始重量m0，将试件放入试件盒中，试件位于试件盒中心，将试件盒放入冻融箱内的试件架，并向试件盒中注入自来水，在整个试验过程中保证液面至少高于试件5mm，依据要求设置快速冻融试验的参数，每隔25次冻融循环测量试件的质量mi，直至达到100次冻融循环或者试件发生破坏。
试件的质量损失率△m＝(m0-mi)/m0×100％，式中，△m为经历一定冻融循环次数的质量损失率(％)，m0为冻融前试件的质量(kg)，mi为i次冻融循环后试件的质量(kg)。
表2再生骨料混凝土的耐久性试验
由上表可知，本发明获得的再生骨料混凝土在冻融100次循环后，试件的质量损失率未超过5％，达到破坏标准，表明本发明选用水泥、粉煤灰、改性橡胶、建筑垃圾、减水剂、水和矿物掺合料制备的再生骨料混凝土，抗冻性能良好，符合要求。
实施例4
一种再生骨料混凝土，包括以下重量份的组分：水泥280份、水160份、粉煤灰120份、改性橡胶140份、废弃混凝土块120份、聚羧酸减水剂30份和火山灰20份。
上述改性橡胶的制备方法，包括：按质量比为1：1：0.6：0.4，在橡胶中加入聚酰胺酸、乙酸酐和甲基吡咯烷酮，惰性气体180℃反应1h，真空烘干至水分含量小于10％，得改性橡胶。
上述再生骨料混凝土的制备方法为：将水泥、水、粉煤灰、改性橡胶和混凝土块，混合，加入聚羧酸减水剂和火山灰，6000rpm/min剪切30min，得再生骨料混凝土。
经检测，当冻融循环次数为100次时，该再生骨料混凝土试件的质量损失率为2.86％。
实施例5
一种再生骨料混凝土，包括以下重量份的组分：水泥280份、水160份、粉煤灰120份、改性橡胶140份、废弃混凝土块120份、聚羧酸减水剂30份和火山灰20份。
上述改性橡胶的制备方法，包括：按体积比为1：2.5，将橡胶在氢氧化钠溶液中浸泡24h，取出橡胶真空干燥，60℃浸没在高锰酸钾溶液中30min，添加双氧水至体系pH达到5.0，继续浸泡2h，调节体系pH达到8.0，加入尿素，90℃浸泡30min，冲洗烘干，得改性橡胶。
上述再生骨料混凝土的制备方法为：将水泥、水、粉煤灰、改性橡胶和混凝土块，混合，加入聚羧酸减水剂和火山灰，6000rpm/min剪切30min，得再生骨料混凝土。
经检测，当冻融循环次数为100次时，该再生骨料混凝土试件的质量损失率为2.56％。
对比例1
一种再生骨料混凝土，包括以下重量份的组分：水泥280份、水160份、粉煤灰120份、改性橡胶60份、废弃混凝土块120份、聚羧酸减水剂30份和火山灰20份。
上述改性橡胶的制备方法，包括：按质量比为1：1：0.6：0.4，在橡胶中加入聚酰胺酸、乙酸酐和甲基吡咯烷酮，惰性气体180℃反应1h，真空烘干至水分含量小于10％，得改性橡胶。
上述再生骨料混凝土的制备方法为：将水泥、水、粉煤灰、改性橡胶和混凝土块，混合，加入聚羧酸减水剂和火山灰，80℃球磨30min，得再生骨料混凝土。
经检测，当冻融循环次数为100次时，该再生骨料混凝土试件无法保持试件性状，已经损害，表明改性橡胶能够提升混凝土的抗冻性能，最佳加入量应当达到140份以上。
对比例2
一种再生骨料混凝土，包括以下重量份的组分：水泥280份、水160份、粉煤灰120份、40目废弃橡胶140份、废弃混凝土块120份、聚羧酸减水剂30份和火山灰20份。
上述再生骨料混凝土的制备方法为：将水泥、水、粉煤灰、废弃橡胶和混凝土块，混合，加入聚羧酸减水剂和火山灰，80℃球磨30min，得再生骨料混凝土。
经检测，当冻融循环次数为75次时，该再生骨料混凝土试件无法保持试件性状，已经损害，改性后的橡胶有利于增强其与水泥颗粒的相容性，有助于提高和改善混凝土的微观结构，使混凝土向耐久的细粒式宏观结构过渡，进而提高再生混凝土的耐久性能。
同时，添加粉煤灰在改善再生混凝土早期的抗折强度和劈裂强度时，添加一定量的矿物掺合料(火山灰、工业废弃滑石粉或页岩灰混合物)，能够更好地与水泥浆体发生反应，改性橡胶粉不能与水泥浆体发生反应，其可起到填充混凝土微观结构中存在的微裂纹，并通过球磨的方式将改性橡胶粉等掺入混凝土中，孔隙结构得到改进，增加了再生混凝土的密实度和耐久性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种再生骨料混凝土，其特征在于，包括以下重量份的组分：水泥280-300份、水160-180份、粉煤灰120-170份、改性橡胶140-200份、建筑垃圾120-160份、减水剂30-45份和矿物掺合料20-30份。
2.根据权利要求1的一种再生骨料混凝土及其制备方法，其特征在于，包括以下重量份的组分：水泥290份、水170份、粉煤灰140份、改性橡胶180份、建筑垃圾140份、减水剂32份和矿物掺合料25份。
3.根据权利要求1或2的一种再生骨料混凝土，其特征在于，所述改性橡胶的制备方法，包括：在橡胶中加入聚酰胺酸、乙酸酐和甲基吡咯烷酮，惰性气体反应，真空烘干，得改性橡胶。
4.根据权利要求3的一种再生骨料混凝土，其特征在于，所述橡胶、聚酰胺酸、乙酸酐和甲基吡咯烷酮的质量比为1：1：0.6-0.8：0.4-0.5；所述惰性气体反应的温度为180-200℃，所述惰性气体反应的时间为1-2h；所述真空烘干至水分含量小于10％。
5.根据权利要求1或2的一种再生骨料混凝土，其特征在于，所述建筑垃圾选用废弃的混凝土块、砖块、沥青块中的至少一种；
所述减水剂为聚羧酸减水剂；
所述矿物掺合料为火山灰、工业废弃滑石粉、页岩灰混合物中的至少一种。
6.根据权利要求1～5任意一项的一种再生骨料混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将水泥、水、粉煤灰、改性橡胶和建筑垃圾，混合，加入减水剂和矿物掺合料，球磨，得再生骨料混凝土。
7.根据权利要求6的一种再生骨料混凝土的制备方法，其特征在于，所述球磨温度为80-90℃，球磨时间为30-40min。
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| CN117105611B (zh) * | 2023-10-24 | 2024-01-30 | 北京建筑大学 | 胶粉改性高砖混建筑垃圾的抗裂型基层材料及其制备方法 |
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