本发明属于土木工程材料技术领域，尤其是涉及一种再生混凝土块材及其生产方法。
背景技术：
建筑垃圾中的废混凝土和废红砖约占建筑垃圾总量的80％，对废混凝土和废红砖进行资源化处置生产再生原料是减少建筑垃圾总量的有效途径。现阶段，我国生产的再生原料主要是粒径在0.15-5mm的再生细骨料和粒径在5-31.5mm的再生粗骨料。即，将废混凝土和废红砖经过破碎、清洗与分级后生产出不同级配的再生骨料，将再生粗骨料部分或全部代替砂石等天然骨料配制成的混凝土成为再生骨料混凝土；再生骨料混凝土作为新型绿色环保建筑材料，降低了建筑业对自然资源的需求，有效的利用再生粗骨料混凝土可以满足建筑业可持续发展的要求。但是由于再生骨料附着老砂浆和新老界面过渡区的存在，降低了所制备再生骨料混凝土的力学性能和耐久性能，实际工程中再生骨料大多用于低强度混凝土的制备，附加值较低。现阶段，我国急需研发具有高性能高附加值的再生原料和再生制品，进而推进建筑垃圾资源化产业的快速发展。
而且，我国建筑废物资源化效率仍处于较低水平，据统计近年来中国建筑废物资源化效率约为5-10％，远低于欧美国家和日本等发达国家(建筑资源化率可达到90％)，所以亟待研发出一种可以大量消纳建筑废物资源化再生原料的建材产品，改变现有利用再生骨料取代天然骨料进而制备再生混凝土的资源化利用单一模式。
随着建筑行业的快速发展，对于粉煤灰等矿物掺合料的需求量逐年增加，但是我国粉煤灰的产能近些年来基本保持不变，粉煤灰已处于供不应求的状态，需开发出一种与粉煤灰具有相似性能的矿物掺合料。为推进绿色再生建材的发展，应研发出一种既可以替代混凝土中胶凝材料，又可以替代其中骨料的再生混凝土体系。同时，考虑到我国砖和砌块类块材需求量巨大，而且生产工艺简单，将再生原料应用于混凝土块材的制备可以最大限度的满足资源化要求，实现真正意义上的“再生利用”。
技术实现要素：
鉴于以上所述现有技术的缺点，结合我国建筑垃圾资源化产业和粉煤灰供应不足问题，本发明的目的在于提供一种利用建筑垃圾制备的活性再生粉体和再生粗细骨料，将活性再生粉体作为胶凝材料使用，再生粗细骨料分别替代天然粗细骨料，与其它组分相配合，从而制备再生混凝土块材。本发明的另一目的在于提供一种生产成本低、废料利用率高、附加值高、工艺简单、受力性能好、绿色环保的再生混凝土块材的生产方法。
本发明是采用如下技术方案来实现上述目的的：
本发明提供了一种再生混凝土块材的配方，以重量份计，所述配方包括以下组分：
优选地，所述一种再生混凝土块材的配方，以重量份计，所述配方包括以下组分：
更优选地，所述再生混凝土块材的配方，以重量份计，所述配方包括以下组分：
优选地，所述再生混凝土块材选自再生砖或砌块中的一种。
优选地，所述水泥选自硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥中的任意一种。所述普通硅酸盐水泥是在硅酸盐水泥熟料中加入6～20％的混合材料、适量石膏磨细制成的。所述普通硅酸盐水泥因为所掺入混合材料较少，其成分与硅酸盐水泥比较接近，所以两者的性能也比较接近，在一定的条件下可以替换，如要求快硬、高强的混凝土，一般优先采用硅酸盐水泥，也可采用普通硅酸盐水泥，普通硅酸盐水泥的适用范围更广泛。
优选地，所述水泥的强度等级≥32.5级。更优选地，所述水泥的强度等级≥42.5级。
优选地，所述活性再生粉体为将建筑废弃物破碎为粒径≤75μm的细度粉料。
更优选地，所述活性再生粉体中，粒径≤45μm的活性再生粉体占总的活性再生粉体的质量百分比≥50％。
进一步优选地，所述活性再生粉体中，粒径≤45μm的活性再生粉体占总的活性再生粉体的质量百分比≥88％。
更进一步优选地，所述活性再生粉体中，粒径≤30μm的活性再生粉体占总的活性再生粉体的质量百分比≥95％。
优选地，所述活性再生粉体处于完全干燥状态，所述完全干燥状态为将活性再生粉体置于烘干箱中在100-110℃烘干24h且活性再生粉体的质量变化＜0.1％。
优选地，所述天然细骨料为粒径0.15-5mm的天然河砂。
优选地，所述再生细骨料为将建筑废弃物破碎为粒径0.15-5mm的建筑废弃物颗粒。
优选地，所述天然细骨料和再生细骨料的细度模数为2.3-3.0，含泥量为0.8-1.0％，泥块含量为0.1-0.8％。
优选地，所述天然粗骨料为粒径5-31.5mm的玄武岩碎石或花岗岩碎石。
更优选地，所述天然粗骨料的粒径在5-25mm连续级配。
优选地，所述再生粗骨料为将建筑废弃物破碎为粒径5-31.5mm的建筑废弃物颗粒。
更优选地，所述再生粗骨料在5-25mm连续级配。
进一步优选地，所述再生粗骨料的粒径在5-20mm连续级配。
更优选地，所述建筑废弃物包括有废混凝土和废红砖。
进一步优选地，所述废红砖占建筑废弃物的质量百分比为10-80％。
更进一步优选地，所述废红砖占建筑废弃物的质量百分比为30-50％。
进一步优选地，所述废混凝土的原始强度等级≥c20。
进一步优选地，所述废红砖的原始强度等级≥mu5.0。
进一步优选地，所述建筑废弃物中的杂质含量＜0.1％。
优选地，所述水为自来水。
优选地，所述减水剂为聚羧酸减水剂。所述聚羧酸减水剂能够高效用于缓凝、泵送。具体来说，所述减水剂为由江苏苏博特新材料股份有限公司生产的sbtjm-10型聚羧酸减水剂。
更优选地，当粒径≤45μm的活性再生粉体占活性再生粉体总质量百分比≥50％时，在再生混凝土块材的配方中，需额外增加占活性再生粉体总质量百分比为0.5％的减水剂。
进一步优选地，当粒径≤45μm的活性再生粉体占活性再生粉体总质量百分比≥88％时，在再生混凝土块材的配方中，需额外增加占活性再生粉体总质量百分比为1.0％的减水剂。
更进一步优选地，当粒径≤30μm的活性再生粉体占活性再生粉体总质量百分比≥95％，在再生混凝土块材的配方中，需额外增加占活性再生粉体总质量百分比为1.5％的减水剂。
本发明进一步提供了一种再生混凝土块材的生产方法，具体包括以下步骤：
1)按配方配比取各组分，先将配方中的水泥、活性再生粉体、天然细骨料、再生细骨料、天然粗骨料、再生粗骨料投放于搅拌机内进行第一次搅拌后，再将水和减水剂投放于搅拌机内进行第二次搅拌，获得拌合物；
2)将步骤1)所得拌合物，进行浇筑、成型后脱模，再进行养护后，即得所需的再生混凝土块材。
优选地，步骤1)中，所述再生粗骨料是将建筑废弃物进行第一次破碎处理后筛分获得。
更优选地，所述第一次破碎处理采用颚式破碎机进行破碎。
优选地，步骤1)中，所述再生细骨料是将再生粗骨料进行第二次破碎处理后筛分获得。
更优选地，所述第二次破碎处理采用反击式破碎机进行破碎。
优选地，步骤1)中，所述活性再生粉体是将再生细骨料烘干后进行研磨、筛分获得。
更优选地，所述烘干为加热鼓风烘干。
更优选地，所述研磨为采用球磨机进行研磨。
更优选地，所述筛分为机械高强震动筛分。
更优选地，根据所述活性再生粉体的粒径，确定额外增加减水剂的用量。
优选的，步骤1)中，所述再生细骨料和再生粗骨料进行拌合前，要进行表面饱和面干处理。所述表面饱和面干处理是指，在拌合前，用清水对再生细骨料和再生粗骨料进行饱和面处理，使其表面相对湿度达到100％。
优选地，步骤1)中，所述第一次搅拌的搅拌时间为1-3分钟。更优选地，所述第一次搅拌的搅拌时间为2分钟。
优选地，步骤1)中，所述第二次搅拌的的搅拌时间≥2分钟。更优选地，所述第二次搅拌的搅拌时间为3分钟。
优选地，步骤1)中，所述搅拌机为常规使用的搅拌机，可从市场上购买获得。
优选地，步骤1)中，所述拌合物的坍落度为10-200mm。更优选地，所述拌合物的坍落度为50-150mm。进一步优选地，拌合物的坍落度为80-120mm。
优选地，步骤2)中，所述成型的方式为机械压制成型。
更优选地，所述机械压力为20-50kpa。
优选地，步骤2)中，所述浇筑现场的温度不低于10℃，相对湿度不低于50％。更优选地，所述浇筑现场的温度不低于20℃，相对湿度不低于70％。
优选地，步骤2)中，所述养护选自自然养护或喷水养护中的一种或两种组合。
更优选地，所述自然养护的温度不低于5℃，养护湿度(相对湿度)不低于60％、养护时间不少于14天。
更优选地，所述喷水养护的温度不低于5℃，养护湿度(相对湿度)为不低于95％，养护时间为不低于14天。
进一步优选地，所述自然养护和喷水养护的组合，养护温度为20±2℃，养护湿度(相对湿度)为≥95％，养护时间为28天。
本发明更进一步提供了一种再生混凝土块材，由上述再生混凝土块材的配方或上述再生混凝土块材的生产方法制备获得。
本发明中制备的再生混凝土块材具有以下优点：
1)改变传统单一再生骨料混凝土制品生产模式，提出“再生粉体-再生细骨料-再生粗骨料”再生混凝土块材制备方法。利用再生粉体取代水泥作为胶凝材料使用，利用再生细骨料和再生粗骨料分别取代天然细骨料和天然粗骨料，实现真正意义上的“再生”混凝土制品，可以进一步提升建筑废物资源化利用率。
2)本发明制备的活性再生粉体可作为胶凝材料使用，制备活性再生粉体的原料均来源于建筑垃圾，且生产成本低，具有较高的环境效益和经济效益；通过限定建筑垃圾中红砖的含量和研磨的细度指标，保证制备的活性再生粉体具有更高的活性。活性再生粉体的制备和生产，为我国建筑垃圾资源化提供了新的资源化路径，将资源化处置由传统的粗放型转变为精细化高附加值产业。
3)区别于传统建筑废物资源化工艺生产出的粉料品质较低的特性，本发明生产的活性再生粉体具有高细度和高活性等特点，其综合性能指标与粉煤灰类似，可以取代粉煤灰作为矿物掺合料使用，缓解了我国现阶段粉煤灰产能不足的压力。
4)通过再生粉体掺入量进行附加减水剂用量调整，以及对再生骨料进行表面饱和面干处置，配套的拌合工艺保证了再生混凝土与普通混凝土拌合料具有相同的施工性能，进而确保再生混凝土块材强度指标良好。
5)再生混凝土块材的生产工艺简单，且具有较好的力学性能和耐久性能，活性再生粉体的掺入提升了再生混凝土块材整体品质，具有较高的附加值和广阔的市场应用前景。
6)本发明为建筑垃圾的资源化提供了新的发展路径；将单一再生骨料混凝土块材，转变为基于再生胶凝材料和再生骨料体系的再生混凝土块材。同时，由于再生粉体性能与粉煤灰等矿物掺合料性能类似，具有较高的活性，可以促进水泥基材料的二次水化反应，进而缓解现阶段粉煤灰等矿物掺合料供应不足的现状，具有较高的经济效益和社会效益。
7)在性能一致条件下，单位体积本发明中的再生混凝土块材比天然混凝土块材价格降低约10-20％，能耗和碳排放量降低15-40％；同时资源化利用率较传统单一再生骨料混凝土块材可提高约30％，再生混凝土块材满足我国建材行业绿色可持续发展的要求。
具体实施方式
下面结合实施例与对比例对本发明做进一步详细说明，本发明可以通过其他的不脱离其本质特征的实施方案来实现。因此，以下所列方案只是说明举例，本发明的实施方式并不局限于此。
1.以下实例所使用的原料和配合比设计如下：
1)水泥：p.o42.5普通硅酸盐水泥。
2)活性再生粉体：选用i级活性再生粉体，粒径≤45μm的活性再生粉体占活性再生粉体总质量百分比≥88％。具体性能指标见表1所示。由表中数据可知，小于45μm粒径的累积占比≥92％，细度指标优于i级粉体的要求，具有较高的细度活性指标。
表1试验用活性再生粉体粒径分布
3)再生粗骨料：选用粒径为5-25mm的建筑废弃物颗粒，符合《混凝土用再生粗骨料》(gb/t25177—2010)的标准。
4)天然粗骨料：选用粒径为5-25mm的玄武岩碎石，符合《混凝土用再生粗骨料》(gb/t25177—2010)的标准。
5)天然细骨料：选用粒径为0.15-5mm的天然河砂，符合《混凝土和砂浆用再生细骨料》(gb/t25176-2010)的中砂标准。
6)再生细骨料：选用粒径为0.15-5mm的建筑废弃物颗粒，含泥量为0.9％，泥块含量为0.2％，符合《混凝土和砂浆用再生细骨料》(gb/t25176-2010)的中砂标准。
5)水：均为自来水。
6)减水剂：sbtjm-10(缓凝、泵送)型减水剂。
2.实例所进行的力学性能试验方法如下：
1)抗压强度试验
抗压强度所用再生混凝土试件为100mm的立方体，待试件达到不同养护龄期后，利用万能力学试验机进行抗压强度试验，加载速率为每秒钟0.5mpa，直至试件破坏，并记录下破坏荷载值。活性再生粉体混凝土抗压强度值可由公式(1)计算，式中fc为试件的抗压强度值(mpa)，f为施加的破坏荷载值(n)，ac为试件承压面积(mm2)三个试件测定值的算数平均值作为该组试件的强度值(精确至0.1mpa)。
fc＝f/ac(1)
2)抗折强度试验
抗压强度所用再生混凝土试件为100mm*100mm*400mm的长方体，待试件达到不同养护龄期后，利用万能力学试验机进行抗压强度试验，加载速率为每秒钟0.05mpa，直至试件破坏，并记录下破坏荷载值。活性再生粉体混凝土劈裂抗拉强度值可由公式(2)计算，式中ft为再生粉体混凝土抗折强度(mpa)；f为试件破坏荷载(n)；l为支座间跨度(300mm)；h为试件截面高度(100mm)；b为试件截面宽度(100mm)。三个试件测定值的算数平均值作为该组试件的强度值(精确至0.01mpa)。
ft＝fl/bh2(2)
3)劈裂抗拉强度试验
抗压强度所用再生混凝土试件为150mm的立方体，待试件达到不同养护龄期后，利用力学万能试验机进行劈裂抗拉强度试验，加载速率为每秒钟0.05mpa，直至试件破坏，并记录下破坏荷载值。活性再生粉体混凝土劈裂抗拉强度值可由公式(3)计算，式中fts为劈裂抗拉强度值(mpa)；f为试件破坏荷载(n)；a为试件劈裂面面积(mm2)。三个试件测定值的算数平均值作为该组试件的强度值(精确至0.01mpa)。
fts＝0.637f/ats(3)
实施例1-3与对照例1
按配方配比，准确称取水泥、活性再生粉体、再生细骨料、再生粗骨料投入卧式强制搅拌机中进行均匀拌合，将上述干料干拌2min，然后掺入水和减水剂后继续拌合2min，获得拌合物。其中，根据活性再生粉体的粒径，额外增加减水剂的用量；再生细骨料和再生粗骨料拌合前进行表面饱和面干处理。
然后，将拌合物进行浇筑、采用机械压力成型后脱模，再进行养护后，即得所需的再生混凝土块材。其中，养护选自自然养护或喷水养护中的一种或两种组合。最终获得再生混凝土块材，具有100mm*100mm*100mm，100mm*100mm*400mm和150mm*150mm*150mm三种类型试件，可用于进行再生混凝土的不同强度测试。其中配方组分配比见表2中实施例1-3。同步取未添加活性再生粉体的组分进行混合制备，获得对照品，对照品的配方组分配比见表2中对照例1。
表2再生混凝土块材配合比(kg/m3)
实施例4-6
按配方配比，准确称取水泥、活性再生粉体、天然细骨料、再生细骨料、再生粗骨料、天然粗骨料投入卧式强制搅拌机中进行均匀拌合，将上述干料干拌2min，然后掺入水和减水剂后继续拌合2min，获得拌合物。其中，根据活性再生粉体的粒径，额外增加减水剂的用量；再生细骨料和再生粗骨料拌合前进行表面饱和面干处理。
然后，将拌合物进行浇筑、采用机械压力成型后脱模，再进行养护后，即得所需的再生混凝土块材。其中，养护选自自然养护或喷水养护中的一种或两种组合。最终获得再生混凝土块材，具有100mm*100mm*100mm，100mm*100mm*400mm和150mm*150mm*150mm三种类型试件，可用于进行再生混凝土的不同强度测试。其中配方组分配比见表3中实施例4-6。
表3再生混凝土块材配合比(kg/m3)补充数据
实施例7-再生混凝土抗压强度性能
对上述实施例1-3和对照例1中获得的样品进行抗压强度测定，具体结果见表4。由表4所示为不同活性再生粉体掺入率和不同养护龄期下混凝土的抗压强度测定值。由表4中数据可知，当水胶比为0.40时，混凝土抗压强度随着活性再生粉体取代率的增加而降低，但是当活性再生粉体取代率为15％-30％时，强度降低不明显；当水胶比为0.50，养护龄期为56d时，活性再生粉体取代率为15％的实施例1的强度反而略高于对照例1的强度值，而且活性再生粉体取代率为30％的实施例2的强度与对照例1的强度相差不大，但是活性再生粉体取代率为45％的实施例3的强度远低于对照例1的强度。例如，当水胶比为0.50，养护龄期为56d时，实施例1，实施例2，实施例3的抗压强度值分别是对照例抗压强度值的1.04，0.93和0.72倍。
按照水泥质量的30％取代，且28d的抗压强度值计算活性指数。可知，当水胶比为0.40时，活性再生粉体的活性指数约为92％；当水胶比为0.5时，活性再生粉体的活性指数约为97％。说明不同水胶比下，本发明提出的活性再生粉体均具有较高的活性，活性指数达到90％以上。
通过实施例7中测试结果可知，活性再生粉体取代率小于30％的实施例试件抗压强度与同水胶比对照例试件强度差别不大，但再生粉体取代率达到45％的实施例试件抗压强度远低于同水胶比的对照例试件强度。而且，实施例试件抗压强度后期发展较对照例试件强度快，说明活性再生粉体具有较高细度活性，可以促进水泥基材料间的火山灰反应和二次水化，进而掺入活性再生粉体的混凝土试件的后期强度发展快速。同时，测定了实施例4-6的抗压强度，发现对于“再生粉体-再生粗骨料-再生细骨料”体系的再生混凝土具有与对照例1普通混凝土相似的抗压强度值。
表4不同活性再生粉体取代率下混凝土抗压强度值(mpa)
实施例8-再生混凝土抗折强度性能
抗折性能是评价混凝土梁-板等受弯构件结构安全性的重要指标，对上述实施例1-3和对照例1中获得的样品进行抗折强度测定，具体结果见表5。由表5所示，给出不同活性再生粉体取代率下混凝土抗折强度值(养护龄期为56d)。由表5中数据可知，当水胶比为0.40，活性再生粉体取代率为15-30％，实施例抗折强度值与对照例强度值相差不大，如实施例1和实施例2的强度值分别为对照例1强度值的0.99和0.97倍。当水胶比为0.50，活性再生粉体取代率为15-30％，实施例抗折强度高于对照例强度值，并且随着活性再生粉体取代率的增加，混凝土抗折强度值增加，如实施例1和实施例2的抗折强度值分别为对照例1强度值的1.05和1.02倍。这是由于掺入适当的活性再生粉体后，活性再生粉体微颗粒可以填充混凝土内部孔隙，使其更加密实，而且活性再生粉体促进了胶凝材料间的火山灰反应和二次水化反应，提升了混凝土的整体性能。
但是，当活性再生粉体取代率达到45％时，不同水胶比下实施例抗折强度值均远低于对照例强度值。如水胶比为0.40和0.50时，实施例3的抗折强度值是对照例1强度值的0.79和0.86次。这是由于随着活性再生粉体取代率的增加，水泥含量减少，所以混凝土内部水化产物减少，当活性再生粉体取代率较高时，混凝土性能劣化更加明显，进而强度抗折强度显著降低。同时，测定了实施例4-6的抗折强度，发现对于“再生粉体-再生粗骨料-再生细骨料”体系的再生混凝土块材具有与对照例1普通混凝土相似的抗折强度值。
表5不同活性再生粉体取代率下混凝土抗折强度值(mpa)
实施例9-再生混凝土劈裂抗拉强度性能
对上述实施例1-3和对照例1中获得的样品进行劈裂抗拉强度测定，具体结果见表6。由表6所示，为不同活性再生粉体取代率下混凝土56d的劈裂抗拉强度。由表6中数据可知，当水胶比为0.40时，活性再生粉体取代率在15-30％之间，实施例试件劈裂抗拉强度与对照例强度差别不大，如实施例1和实施例2的强度分别为对照例1强度的1.00和0.89次；当水胶比为0.50时，活性再生粉体取代率在15-30％之间，随着活性再生粉体取代率的增加实施例试件劈裂抗压强度较对照例强度有所提高，如实施例1和实施例2的强度分别为对照例1强度的1.18和1.12次。
但是当活性再生粉体取代率达到45％时，不同水胶比下的实施例劈裂抗拉强度值均远低于对照例强度值，如当水胶比为0.40和0.50时，实施例3的劈裂抗拉强度值分别是对照例1的0.71和0.83次。同时，测定了实施例4-6的劈裂抗拉强度，发现对于“再生粉体-再生粗骨料-再生细骨料”体系的再生混凝土块材具有与对照例1普通混凝土相似的劈裂抗拉强度。
表6不同活性再生粉体取代率下混凝土劈裂抗拉强度值(mpa)
基于上述实施案例中再生混凝土抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度的测定。结果表明，当活性再生粉体掺入率不超过30％时，活性再生粉体的掺入对混凝土强度影响不大或略有提高；但是当活性再生粉体掺入率超过45％时，混凝土强度明显降低，但仍满足砖和砌块的强度要求。掺入适量比例的活性再生粉体可以保证混凝土的强度安全性，同时由于活性再生粉体的制备原料均来源于建筑垃圾中的废混凝土和废红砖，进而推广活性再生混凝土的生产具有较好的环境效益。