一种提高高强再生混凝土耐高温和冻融性能的方法与流程

本发明属于再生混凝土的强化处理领域，具体涉及一种提高高强再生混凝土耐高温和冻融性能的方法。

背景技术：

再生混凝土是指将废弃的混凝土块经过破碎、清洗、分级后，按一定比例与级配混合，部分或全部代替砂石等天然集料(主要是粗集料)，再加入水泥、水等配而成的新混凝土。玄武岩纤维是由天然的玄武岩矿石经过1450-1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维，具有电绝缘、耐腐蚀、耐高温等多种优异性能，能够有效地增强混凝土抗裂纹萌生与扩展能力，被我国列为重点发展的四大纤维之一。

现有技术已披露，向再生混凝土中掺入玄武岩纤维能提高其耐高温和冻融性能，但是其耐高温的上限值才400度左右，并且针对的是中低强度混凝土，对于高强度的玄武岩纤维再生混凝土没有涉及。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明旨在提供一种提高高强再生混凝土耐高温和冻融性能的方法，本发明针对公路翻新产生的建筑混凝土废块，通过基本的再生粗骨料密度、压碎指标和吸水率的测定，配制出抗压强度达到c60的高强混凝土；针对高强再生混凝土的龄期强度发展，通过掺入玄武岩纤维，可提高再生混凝土强度至c80级以上，特别是50％再生粗骨料取代率试件强度显著提高，并找到最优的玄武岩纤维掺量，针对c60及以上的高强再生混凝土，通过高温后的养护和掺入纤维，可显著提高高强再生混凝土的残余强度，本发明能将废弃的废弃混凝土或建筑垃圾适当处理后，重新运用到工程中，这将为资源环境的保护、社会的可持续发展，起到极大的推动作用。

为了达到上述的目的，本发明所采用的技术方案是：

一种提高高强再生混凝土耐高温和冻融性能的方法，包含以下步骤：

1)将废弃混凝土或建筑垃圾破碎后筛分，人工去除废钢筋、砖、纸片和塑料,得到粒径为2.36-19mm的再生粗骨料；

2)将步骤1)得到的再生粗骨料用水清洗后，在水中浸泡24小时到3天之间,最佳水中浸泡时间为24h，浸泡后的再生粗骨料，吸水率≤3.5％；

3)将砂、水泥和粉煤灰混合后搅拌，然后在搅拌过程中掺入玄武岩纤维，得到混料ⅰ，再向混料ⅰ中加入粗骨料和水，粗骨料中再生粗骨料占粗骨料总重量的50％为最佳，并充分搅拌过后，浇筑混凝土；

所述玄武岩纤维掺入量为0.5-8kg/m³，掺入方式为可分三次以上加入效果更好，当然也可以一次性加入，搅拌时间要久一些，还要人工干预一下，将周边的需要往中心集中；

所述水、水泥、粉煤灰、减水剂、砂和粗骨料用量，按重量份计分别为水5.15-5.77份、水泥13.72-15.4份、粉煤灰3.43-3.85份、减水剂0.0515-0.0578份、砂21.35-22.05份和粗骨料43.4-44.85.4份，其中最优的用量为水泥14.56份、粉煤灰3.64份、减水剂0.0546份、砂21.7份和粗骨料44.1份，水的重量:水泥与粉煤灰的重量和＝0.3；

所述粗骨料由天然粗骨料和再生粗骨料组成；

4)将步骤3)所述混凝土，在17-23℃和相对湿度大于90％的条件下进行第1次养护，第一次养护时间≤28天，然后进行高温煅烧，煅烧结束后在水下养护，水下养护时间≥24h，最佳水下养护时间为24h，且在第一次养护期间是间隔3-12h浇一次水；

所述高温煅烧的温度≤800℃。

优选的，步骤3)中所述所述玄武岩纤维掺入量为4kg/m³或5kg/m³，当玄武岩纤维掺入量为4kg/m³或5kg/m³时再生混凝土经过冻融循环后具有较好的抗压强度。

本发明针对公路翻新产生的建筑混凝土废块，通过基本的再生粗骨料密度、压碎指标和吸水率的测定，配制出抗压强度达到c60的高强混凝土；针对高强再生混凝土的龄期强度发展，通过掺入玄武岩纤维，可提高再生混凝土强度至c80级以上，特别是50％再生粗骨料取代率试件强度显著提高，并找到最优的玄武岩纤维掺量，见图2所示。针对c60及以上的高强再生混凝土，通过高温后的养护和掺入纤维，可显著提高高强再生混凝土的残余强度，特别是纤维掺量为5kg/m³时，高温400度后，残余强度高达原强度的96％，高温600度后，高强再生混凝土残余强度可达原强度的91％，800度时可达原强度的33％以上。见图1所示。

再生粗骨料表面附着有老砂浆且内部存在小裂纹。混凝土中使用再生粗骨料部分或者全部代替天然粗骨料，使混凝土的耐久性能降低。掺入玄武岩纤维短切丝抑制混凝土高温作用以及冻融循环下内部裂纹萌生与扩展能力，从而提高再生混凝土性能。

本发明的有益效果：

当纤维掺量为4kg/m³时再生混凝土强度发展最快且稳定，28天强度较高。纤维再生混凝土100次冻融后质量损失不超过1％，冻融后素混凝土柱强度较高。水下养护24h有助于纤维再生混凝土高温损失后强度恢复。当高温温度小于600℃时，强度能恢复到同等水平。

附图说明

图1纤维增强再生混凝土高温处理后强度；

图2立方块抗压强度-冻融循环曲线，试件10、20、30、22、24、25、26，第一个数字1、2、3分别代表再生粗骨料取代率0、50、100％，第二个数字玄武岩纤维丝掺量0、2、4、5、6kg/m^3；，再生粗骨料取代率指的是再生粗骨料占粗骨料总重量的百分数；

图3冻融循环中试件残余质量变化曲线，试件10、20、30、22、24、25、26，第一个数字1、2、3分别代表再生粗骨料取代率0、50、100％，第二个数字玄武岩纤维丝掺量0、2、4、5、6kg/m³。

具体实施方式

为了进一步说明本发明的技术效果，下面通过实施例对本发明进行具体描述。

实施例1

1)将废弃混凝土或建筑垃圾破碎后筛分，得到粒径为2.36mm的再生粗骨料；

2)将步骤1)得到的再生粗骨料用水清洗后，在水中浸泡24h；

3)将砂、水泥和粉煤灰混合后搅拌，在搅拌中分批次掺入玄武岩纤维，得到混料ⅰ，再向混料ⅰ中加入粗骨料和水，并充分搅拌过后，浇筑混凝土；

所述玄武岩纤维掺入量为0.5kg/m³；

所述水、水泥、粉煤灰、减水剂、砂和粗骨料用量，按重量份计分别为水5.15份、水泥13.72份、粉煤灰3.43份、减水剂0.0515份、砂21.35份和粗骨料43.4份；

所述粗骨料由天然粗骨料和再生粗骨料组成；

4)将步骤3)所述混凝土，在17℃和相对湿度大于90％的条件下进行第1次养护，然后进行高温煅烧，煅烧结束后在水下养护24h，所述高温煅烧的温度400℃。

实施例2

1)将废弃混凝土或建筑垃圾破碎后筛分，得到粒径为10mm的再生粗骨料；

2)将步骤1)得到的再生粗骨料用水清洗后，在水中浸泡48h；

3)将砂、水泥和粉煤灰混合后搅拌，在搅拌中分批次掺入玄武岩纤维，得到混料ⅰ，再向混料ⅰ中加入粗骨料和水，并充分搅拌过后，浇筑混凝土；

所述玄武岩纤维掺入量为4kg/m³；

所述水、水泥、粉煤灰、减水剂、砂和粗骨料用量，按重量份计分别为水5.4份、水泥14.56份、粉煤灰3.64份、减水剂0.0546份、砂21.7份和粗骨料44.1份；

所述粗骨料由天然粗骨料和再生粗骨料组成；

4)将步骤3)所述混凝土，在20℃和相对湿度大于90％的条件下进行第1次养护，然后进行高温煅烧，煅烧结束后在水下养护48h，所述高温煅烧的温度400℃。

实施例3

1)将废弃混凝土或建筑垃圾破碎后筛分，得到粒径为19mm的再生粗骨料；

2)将步骤1)得到的再生粗骨料用水清洗后，在水中浸泡72h；

3)将砂、水泥和粉煤灰混合后搅拌，在搅拌中分批次掺入玄武岩纤维，得到混料ⅰ，再向混料ⅰ中加入粗骨料和水，并充分搅拌过后，浇筑混凝土；

所述玄武岩纤维掺入量为5kg/m³；

所述水、水泥、粉煤灰、减水剂、砂和粗骨料用量，按重量份计分别为水5.4份、水泥14.56份、粉煤灰3.64份、减水剂0.0546份、砂21.7份和粗骨料44.1份；

所述粗骨料由天然粗骨料和再生粗骨料组成；

4)将步骤3)所述混凝土，在23℃和相对湿度大于90％的条件下进行第1次养护，然后进行高温煅烧，煅烧结束后在水下养护48h，所述高温煅烧的温度800℃。

实施例4

1)将废弃混凝土或建筑垃圾破碎后筛分，得到粒径为19mm的再生粗骨料；

2)将步骤1)得到的再生粗骨料用水清洗后，在水中浸泡72h；

3)将砂、水泥和粉煤灰混合后搅拌，在搅拌中分批次掺入玄武岩纤维，得到混料ⅰ，再向混料ⅰ中加入粗骨料和水，并充分搅拌过后，浇筑混凝土；

所述玄武岩纤维掺入量为8kg/m³；

所述水、水泥、粉煤灰、减水剂、砂和粗骨料用量，按重量份计分别为水5.77份、水泥15.4份、粉煤灰3.85份、减水剂0.0578份、砂22.05份和粗骨料44.8份；

所述粗骨料由天然粗骨料和再生粗骨料组成；

5)将步骤3)所述混凝土，在23℃和相对湿度大于90％的条件下进行第1次养护，然后进行高温煅烧，煅烧结束后在水下养护48h，所述高温煅烧的温度800℃。

实施例1-4试验结果及其分析，再生混凝土掺入纤维丝后100次冻融循环后强度依然强于普通混凝土；冻融循环后再生混凝土的抗压强度均有不同程度升高；当纤维掺量为4kg/m³时再生混凝土经过冻融循环后具有较好的抗压强度。经过400℃高温损伤后水下养护最高可保留普通立方快强度的96％，此时玄武岩纤维掺量为5kg/m³。当热处理温度为600℃时能保持未处理试件强度的91％。当处理温度为800℃时，纤维再生混凝土强度最高为未处理试件强度的33％，约19mpa。

最后需要说明的是，以上实施例仅用于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的技术方案进行了详细说明，本领域技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的保护范围当中。