一种再生骨料混凝土及其制备方法与流程

[0001]
本申请涉及混凝土的技术领域，尤其是涉及一种再生骨料混凝土及其制备方法。


背景技术：

[0002]
目前随着经济的高速发展，城市也在不断进行改造建设，在这过程中产生了大量建筑废料，这些建筑废料大多都是直接丢弃，造成资源的浪费以及环境的污染。而现在有使用建筑废料作为骨料的再生骨料混凝土，可将建筑废料破碎后作为骨料，充分实现了对建筑废料的回收利用，就有很高的经济效益和发展前景。
[0003]
现有的再生骨料混凝土，如申请公布号为cn106431106a的中国专利申请所公布的一种利用再生骨料生产的再生混凝土，其原料组成为粗再生骨料37-55％、细再生骨料17-37％、p.0.42.5水泥15-22％和水8-12％；所述的粗再生骨料的粒径为5-31.5mm，细再生骨料的粒径＜5mm；所述的粗再生骨料由质量百分比35-40％的粒径5-20mm的粗再生骨料和质量百分比60-65％的粒径20-31.5mm的粗再生骨料组成。
[0004]
再生骨料在破碎过程中其表面会产生损伤，其表面会产生裂缝，这些裂缝会提高再生骨料自身的压碎指标和吸水率，将再生骨料用于制备混凝土时，会使制得的混凝土的抗压强度和抗折强度偏低。


技术实现要素：

[0005]
针对现有技术存在的不足，本申请的第一个目的在于提供一种再生骨料混凝土，所述再生骨料混凝土具有较高的抗压强度和抗折强度。
[0006]
本申请的第二目的在于提供一种再生骨料混凝土的制备方法，能制得具有较高的抗压强度和抗折强度的再生骨料混凝土。
[0007]
本申请的上述第一个目的是通过以下技术方案得以实现的：一种再生骨料混凝土，包括以下质量份数的原料，粗再生骨料35-50份、细再生骨料30-40份、水泥13-20份、混合用水7-10份、骨料处理浆4-8份、外加剂0.2-0.5份；所述骨料处理浆包括浆料用水1.6-3.6份、硅酸三钙1.2-2.4份、甲基硅酸钠0.2-1.2份、胶乳液0.8-1.0份。
[0008]
通过采用上述技术方案，由于再生骨料的压碎指标和吸水率偏高主要是破碎过程时产生的损伤造成的，而通过骨料处理浆可对粗再生骨料和细再生骨料进行预处理，骨料处理浆可对再生骨料进行包覆，并对再生骨料破碎过程中产生的损伤进行填补，从而降低粗再生骨料和细再生骨料的压碎指标和吸水率。
[0009]
骨料处理浆中的水和硅酸三钙作为主要成分，可裹挟甲基硅酸钠和胶乳液，使其包裹再生骨料的表面并进入损伤处，然后硅酸三钙与水发生水化并固结，对损伤处进行填充和修复，而甲基硅酸钠和胶乳液本身具有胶黏性，可使骨料处理浆和再生骨料之间的结合更加稳定，从而降低再生骨料的孔隙率，极大提高再生骨料的强度并降低了吸水率。
[0010]
而胶乳液本身还具有较好的疏水性能，因此还可进一步降低骨料的吸水性。而在
制备混凝土的过程中甲基硅酸钠还会与硅酸三钙以及水泥中的硅酸盐发生交联，可增加再生骨料和水泥之间的密实度，提高混凝土整体的强度，并同时在再生骨料表面形成憎水薄层，更进一步降低吸水率。
[0011]
而利用预处理后的粗再生骨料和细再生骨料可达到天然骨料的强度并具有低于天然骨料的吸水率，因此使用此粗再生骨料和细再生骨料制得的混凝土具有较好的强度与和易性。
[0012]
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述胶乳液包括聚2-氯-1,3-丁二烯胶乳或苯乙烯-丁二烯共聚胶乳中的至少一种。
[0013]
通过采用上述技术方案，聚2-氯-1,3-丁二烯胶乳和苯乙烯-丁二烯共聚胶乳均具有较好的稳定性，并且具有较好的成膜性，与硅酸三钙和水配合能更均匀地附着与再生骨料的表面，并且可使硅酸三钙稳定地附着并固结与再生骨料的破损的空隙内，降低再生骨料的压碎指标和吸水率。
[0014]
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述骨料处理浆还包括质量份数为0.2-0.3份的氧化锌。
[0015]
通过采用上述技术方案，氧化锌可与胶乳内线性大分子交联从而促进胶乳液完成固化，使骨料处理浆能更快在粗再生骨料和细再生骨料表面固结并成膜，可使硅酸三钙更加快速且稳固地固定于再生骨料破损的空隙内。
[0016]
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述骨料处理浆包括质量份数为0.2-0.6份的膨润土。
[0017]
通过采用上述技术方案，在骨料处理浆内加入膨润土可起到润滑的作用，使骨料处理浆能更顺利在再生骨料表面成膜，并且可更加快速浸入到再生骨料的破损空隙中。而膨润土具有一定的粘滞性，可进一步提高了骨料处理浆在再生骨料表面的附着能力，而膨润土还可对有机物质具有一定的吸附能力，可提高骨料处理浆中各组分之间混合的稳定性，使甲基硅酸钠和胶乳液更稳定附着与骨料表面。并且膨润土还具有阳离子交换能力，在将再生骨料制成混凝土时有助于甲基硅酸钠和硅酸盐之间的交联，使交联结构更加紧固。
[0018]
为了实现上述的第二个目的，本申请提供了如下技术方案：一种再生骨料混凝土的制备方法：包括如下步骤：s1：将骨料处理浆分成粗骨料处理浆和细骨料处理浆，粗骨料处理浆和细骨料处理浆的质量比为5:7；s2：分别将粗骨料处理浆和粗再生骨料、细骨料处理浆和细再生骨料混合并搅拌共45-60min，得粗处理骨料和细处理骨料；s3：将粗处理骨料、细处理骨料、水泥、水和外加剂搅拌混合3-5min，得再生骨料混凝土。
[0019]
通过采用上述技术方案，在将粗再生骨料和细再生骨料支撑混凝土之前，先使用骨料处理浆分别对其进行预处理，而将骨料处理浆按照粗再生骨料和细再生骨料之间的总表面积的比值进行分配，可使骨料处理浆更均匀地作用于粗再生骨料和细再生骨料表面。
[0020]
在将骨料处理浆和粗再生骨料以及细再生骨料混合后，需要使骨料处理浆初步凝结后才可用于混凝土的制备，而在骨料处理浆初步凝结的过程中需要对其进行不停的搅拌，以防止粗再生骨料和细再生骨料的颗粒之间相互粘结。
[0021]
在对粗再生骨料和细再生骨料完成预处理之后，就可将粗再生骨料、细再生骨料、水泥、水和外加剂混合制备成混凝土。
[0022]
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述s2中，将粗骨料处理浆缓慢喷淋于粗再生骨料上并同时进行搅拌，将细骨料处理浆缓慢喷淋于细再生骨料上并同时进行搅拌，喷淋时长均为8-10min。
[0023]
通过采用上述技术方案，将骨料处理浆通过喷淋的方式逐渐添加到粗再生骨料和细再生骨料当中，并且在添加过程中不断搅拌，这可使骨料处理浆和粗再生骨料和细再生骨料的混合更加均匀，使骨料处理浆更好地在粗再生骨料和细再生骨料表面成膜，并且可有效防止因骨料处理浆一次性添加过多而导致颗粒之间产生粘结。
[0024]
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：在喷淋过程中搅拌装置的搅拌速度为15-20r/min，喷淋结束后搅拌装置的搅拌速度为30-45r/min。
[0025]
通过采用上述技术方案，骨料处理浆在喷淋过程中采用较低的搅拌速度，可使骨料处理浆更好地覆盖包裹于粗再生骨料和细再生骨料的表面并浸入破损的空隙当中，而当喷淋完成后，就提高搅拌速度，目的在于防止粗再生骨料和细再生骨料颗粒之间的粘结，使骨料处理浆在再生骨料颗粒表面进行初凝。
[0026]
本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述s2中，混合搅拌时，温度为45-50℃。
[0027]
通过采用上述技术方案，将搅拌过程控制于高温条件下，可使骨料处理浆更快地进行初凝，减少预处理所需的总时间，并且可使胶乳液更好的凝固，使骨料处理浆在初凝之间就可稳定地附着于粗再生骨料和细再生骨料表面。
[0028]
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：1.通过使用骨料处理浆对粗再生骨料和细再生骨料进行预处理，骨料处理浆会包裹再生骨料的表面并对其破损处的空隙进行填充，提高再生骨料的强度，还可在粗再生骨料和细再生骨料的表面形成憎水层，降低再生骨料的吸水率。
[0029]
2.在骨料处理浆中还包括氧化锌，可使胶乳液更加稳定快速地进行固结，提高预处理后再生骨料表面的稳定性。
[0030]
3.在骨料处理浆中还包括膨润土，可增加骨料处理浆的流动性，使其能更好地包覆再生骨料的表面并浸入破损处空隙内；并且膨润土还对甲基硅酸钠和胶乳液具有吸附作用，提高甲基硅酸钠和胶乳液的附着能力，同时膨润土还具有阳离子交换能力，有助于甲基硅酸钠和硅酸盐进行交联。
[0031]
4.在再生骨料混凝土的制备过程中，采用喷淋使骨料处理浆和再生骨料进行混合，使混合更加均匀，并且可防止再生骨料颗粒之间产生粘结。并且在喷淋过程中，采用低速搅拌，可使骨料处理浆更加均匀地进行包覆，而完成喷淋后提高搅拌速度，可防止颗粒之间产生粘结。
[0032]
5.将骨料处理浆的搅拌过程控制在45-50℃，可使骨料处理浆更快地进行初凝，并且可使胶乳液更好的凝固。
具体实施方式
实施例
[0033]
实施例1：一种再生骨料混凝土，原料包括粗再生骨料35kg、细再生骨料30kg、水泥13kg、混合用水7kg、外加剂0.2kg以及骨料处理浆4kg。其中骨料处理浆具体成分为浆料用水1.6kg、硅酸三钙1.2kg、甲基硅酸钠0.2kg和胶乳液1.0kg，胶乳液具体选用丙烯腈-丁二烯共聚胶乳。选用的粗再生骨料粒径为20-30mm，选用的细再生骨料粒径为3-5mm，选用的水泥型号为p.o42.5，外加剂选用聚羧酸减水剂。
[0034]
上述再生骨料混凝土的制备方法为：s1：将骨料处理浆分成粗骨料处理浆和细骨料处理浆，粗骨料处理浆和细骨料处理浆的质量比为5:7；s2：使用两个搅拌罐分别将粗骨料处理浆和粗再生骨料、细骨料处理浆和细再生骨料在常温下混合并搅拌50min，搅拌速度控制为20r/min，得粗处理骨料和细处理骨料；s3：将粗处理骨料、细处理骨料、水泥、水和外加剂搅拌混合3min，得再生骨料混凝土。
[0035]
实施例2-6：一种再生骨料混凝土，与实施例1的区别在于，各组分的用量不同，具体用量如下表1所示。
[0036]
实施例7：一种再生骨料混凝土，与实施例1的区别在于，胶乳液具体选用聚2-氯-1,3-丁二烯胶乳和苯乙烯-丁二烯共聚胶乳的混合物，其他组分的具体用量如下表1所示。
[0037]
实施例8：一种再生骨料混凝土，与实施例1的区别在于，胶乳液具体选用聚2-氯-1,3-丁二烯胶乳，其他组分的具体用量如下表1所示。
[0038]
实施例9：一种再生骨料混凝土，与实施例1的区别在于，胶乳液具体选用苯乙烯-丁二烯共聚胶乳，其他组分的具体用量如下表1所示。
[0039]
实施例10-11：一种再生骨料混凝土，与实施例7的区别在于，骨料处理浆中还包含了氧化锌，氧化锌直接混合于骨料处理浆中，其他组分的具体用量如下表1所示。
[0040]
实施例12-13：一种再生骨料混凝土，与实施例7的区别在于，骨料处理浆中还包含了膨润土，膨润土直接混合于骨料处理浆中，其他组分的具体用量如下表1所示。
[0041]
实施例14：一种再生骨料混凝土，与实施例7的区别在于，骨料处理浆中还包含了氧化锌和膨润土，其他组分的具体用量如下表1所示。表1实施例1-14组分及其用量表(kg)
[0042]
实施例15：一种再生骨料混凝土的制备方法与实施例1的区别在于，在s2中，使用喷管对粗骨料处理浆和细骨料处理浆进行缓慢均匀喷淋，并在喷淋的过程中不断搅拌，喷淋总时长控制为10min，喷淋结束后继续搅拌40min，整个过程中的搅拌速度为20r/min，搅拌温度为常温。
[0043]
实施例16：一种再生骨料混凝土的制备方法与实施例15的区别在于，在喷淋过程中搅拌装置的搅拌速度为18r/min，喷淋结束后搅拌装置的搅拌速度为35r/min。
[0044]
实施例17：一种再生骨料混凝土的制备方法与实施例16的区别在于：s2中混合搅拌时，控制温度条件为48℃。
[0045]
对比例对比例1：一种再生骨料混凝土，原料包括粗再生骨料53份、细再生骨料17份、水泥19份和水10份。选用的粗再生骨料由质量百分比为40％的粒径为5-20mm以及质量百分比为60％粒径为20-31.5mm两种不同的再生骨料组成，选用的细再生骨料的粒径＜5mm。
[0046]
其制备方法为：使用搅拌罐以20r/min的搅拌速度将上述重量份数的粗再生骨料、
细再生骨料、水泥和水进行混合搅拌3min，得再生骨料混凝土。
[0047]
对比例2：一种再生骨料混凝土，与实施例1的区别在于，骨料处理浆中不包含甲基硅酸钠和胶乳液，其他组分的具体用量如下表2所示。
[0048]
对比例3：一种再生骨料混凝土，与实施例1的区别在于，制备方法中，直接将粗再生骨料、细再生骨料、水泥、混合用水、外加剂和骨料处理浆在搅拌罐中搅拌3min，得到再生骨料混凝土，其他各组分的具体用量如下表2所示。
[0049]
对比例4-5：一种再生骨料混凝土，与实施例1的区别在于，骨料处理浆中水和硅酸三钙用量的比值不同，其他组分的具体用量如下表2所示。表2对比例2-6组分及其用量表(kg)
[0050]
性能检测试验由于各组实施例以及对比例之间的主要区别为粗再生骨料和细再生骨料的压碎指标和吸水率，以及由其制成的混凝土的强度与和易性，因此主要围绕这些方面进行试验。
[0051]
试验一：粗再生骨料以及细再生骨料的压碎指标试验试验对象：实施例1-17、对比例2和对比例4-5中的粗处理骨料和细处理骨料，对比例1中未经处理的粗再生骨料和细再生骨料；试验仪器：压力试验机试验方法：先将实施例1-17、对比例2和对比例4-5中的粗处理骨料和细处理骨料于标准养护箱养护28天，然后根据国家标准gb/t14685-2011中的7.11对各试验对象取样，然后测量各试样的粗处理骨料或粗再生骨料的压碎指标q1，再根据t0350-2005对各试验对象取样，测量各试样的细处理骨料或细再生骨料的压碎指标q2。
[0052]
试验二：粗再生骨料以及细再生骨料的吸水率试验试验对象：实施例1-17、对比例2和对比例4-5中的粗处理骨料和细处理骨料，对比例1中未经处理的粗再生骨料和细再生骨料；实验仪器：干燥箱、天平试验方法：先将实施例1-17、对比例2和对比例4-5中的粗处理骨料和细处理骨料于标准养护箱养护28天，然后根据国家标准gb/t9966.3-2001对各试验对象取样，然后测量各试样粗处理骨料或粗再生骨料的吸水率w1和各试样的细处理骨料或细再生骨料的吸水率w2。
[0053]
试验一和试验二的测量数据如下表3所示。表3试验一与试验二数据记录表
[0054]
以下对试验一和试验二的数据进行具体分析：结合实施例1-6和对比例1-2的数据，可发现实施例1-6的压碎指标和吸水率均远低于对比例1，这可说明经过骨料处理浆预处理之后的粗再生骨料和细再生骨料(以下将粗再生骨料和细再生骨料统称为再生骨料)的强度得到显著增强，并且具有较低的吸水率。这是因为预处理时，骨料处理浆可包覆于再生骨料表面，然后硅酸三钙发生水化使骨料处理浆固结与再生骨料表面，对再生骨料表面破损处进行填补，增加了再生骨料的强度。并且甲基硅酸钠和丙烯腈-丁二烯共聚胶乳均具有一定的黏性和疏水性，在其固结后就可增强骨料处理浆的固结强度并在再生骨料表面形成疏水层，降低再生骨料的吸水率。
[0055]
结合实施例1-6和对比例4-5，可发现实施例1-6的压碎指标和吸水率均远低于对比例4-5。而对比例4-5与实施例1-6最主要的差别在于骨料处理浆中水和硅酸三钙的用量以及比值，这说明实施例1-6中水和硅酸三钙的比值为更优的范围。这是因为，当骨料处理浆中的含水量过高时，其有效成分的浓度就会降低，从而降低骨料处理浆在再生骨料表明的附着能力和疏水性能，并且硅酸三钙水化后的孔隙率较大，难以有效地提高再生骨料破损处的强度且难以进行完整地填充。而当含水量过低时，骨料处理浆的流动性就会减弱，导致骨料处理浆无法均匀包覆于再生骨料表面，从而不能起到充分填充再生骨料破损处以及形成均匀疏水层的效果。
[0056]
结合实施例1和实施例7-9的数据，可发现实施例7-9中的压碎指标和吸水率相比于实施例1进一步降低，这说明使用聚2-氯-1,3-丁二烯胶乳、苯乙烯-丁二烯共聚胶乳或两者的结合作为胶乳液，能提高预处理后再生骨料的强度，并具有更低的吸水率。这可能是因为聚2-氯-1,3-丁二烯胶和苯乙烯-丁二烯共聚胶乳与硅酸三钙以及再生骨料之间具有更
强的结合能力，能更加稳定地浸入再生骨料的破损处。
[0057]
结合实施例7和实施例10-11的数据，发现实施例10-11的压碎指标和吸水率低于实施例7，这说明在骨料处理浆中添加氧化锌后，使骨料处理浆具有更好的效果。这是因为氧化锌可加快胶乳液的固结，起到辅助固定的作用，使骨料处理浆能更快更稳定的固结与再生骨料表面。
[0058]
结合实施例7和实施例12-14的数据，发现实施例12-14的压碎指标和吸水率低于实施例7，并且实施例14具有最低的压碎指标和吸水率，这说明膨润土可提高预处理后再生骨料的强度并降低吸水率，并且膨润土和氧化锌可产生协同作用。这是因为，膨润土可起到润滑的作用，使骨料处理浆能更顺利浸入到再生骨料的破损空隙中。而膨润土具有一定的粘滞性和阳离子交换能力，有助于骨料处理浆的固结，并有助于甲基硅酸钠和硅酸盐之间的交联。而膨润土和氧化锌同时添加，可提高氧化锌在骨料处理浆中的分散能力，提高氧化锌的作用。
[0059]
结合实施例1和实施例15-17的数据，可发现压碎指标和吸水率逐渐降低，这说明预处理时通过喷淋、分段变速搅拌以及高温搅拌这些工艺步骤，可提高再生骨料的强度并降低吸水率。这是因为通过喷淋，可使骨料处理浆与再生骨料混合更加均匀，使骨料处理浆更好地在再生骨料表面成膜，并且可有效防止因骨料处理浆一次性添加过多而导致颗粒之间产生粘结。骨料处理浆在喷淋过程中采用较低的搅拌速度，可使骨料处理浆更好地覆盖包裹于粗再生骨料和细再生骨料的表面并浸入破损的空隙当中，而当喷淋完成后，就提高搅拌速度，目的在于防止粗再生骨料和细再生骨料颗粒之间的粘结，使骨料处理浆在再生骨料颗粒表面进行初凝。而将搅拌过程控制于高温条件下，可使骨料处理浆更快地进行初凝，减少预处理所需的总时间，并且可使胶乳液更好的固结。
[0060]
试验三：再生骨料混凝土的强度试验试验对象：实施例1-17和对比例1-5中制得的再生骨料混凝土试验仪器：de50a-2压力试验机试验方法：根据国家标准gb/t50081-2019对各试验对象进行制样和养护，然后测量各试样的抗压强度f
cc
和抗折强度f
f
，试验数据如下表4所示。表4试验三数据记录表(mpa) 抗压强度f
cc
抗折强度f
f 抗压强度f
cc
抗折强度f
f
实施例130.12.8实施例1231.13.5实施例230.22.7实施例1331.43.7实施例330.02.6实施例1431.84.0实施例429.92.6实施例1530.63.2实施例530.12.8实施例1631.03.3实施例630.22.7实施例1731.23.5实施例730.52.9对比例128.22.2实施例830.63.1对比例228.52.3实施例930.53.1对比例328.42.2实施例1031.03.3对比例429.22.4实施例1131.23.4对比例529.12.3
[0061]
结合试验一和试验二的分析结论以及表中实验三的试验数据进行具体分析：结合表4实施例1-17、对比例1-2和对比例4-5的数据以及试验一和试验二的分析结论，可发现使用由骨料处理浆预处理后的再生骨料，并通过上述一系列更优的工艺步骤制得的再生骨料混凝土具有更好的强度。这是因为通过骨料处理浆预处理后的再生骨料具有较低的压碎指标和吸水率，而混凝土的强度会随骨料的压碎指标和吸水率的降低而提高。并且由于使用了骨料处理浆后，再生骨料表面的甲基硅酸钠在混凝土养护的过程中还会逐渐和硅酸三钙以及水泥中的硅酸盐发生交联，使水泥和再生骨料之间的结合更加紧密，进一步降低孔隙率并提高整体的结构强度。
[0062]
结合表4实施例1、对比例1和对比例3的数据，可发现对比例3和对比例1的抗压强度和抗折强度没有太大区别，而实施例1的抗压强度和抗折强度明显提高，这说明直接将骨料处理浆添加到混凝土的搅拌原料中并不能起到提高强度的作用，而必须将骨料处理浆对再生骨料进行预处理，使骨料处理浆单独作用于再生骨料才具有效果。
[0063]
本具体实施方式的实施例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。