CN119306448B - 一种再生骨料混凝土及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种再生骨料混凝土及其制备方法和应用，属于环保建筑材料技术领域，所述再生骨料混凝土，按照重量份数计，包括以下原料：水泥250—270份、硅酸盐改性再生骨料1800—1900份、粉煤灰100—110份、减水剂0.5—1.5份、水140—150份。通过将废弃混凝土浸水润湿，冷冻干燥后，机械破碎至粒径大小为5‑25mm；筛分去除杂质，洗涤后，先置于碱液中浸泡2—4h，再加入到微粉硅酸盐溶液中，包裹0.5—1h，得到硅酸盐改性再生骨料。本发明通过优化再生骨料的处理方法和配合比设计，解决了再生骨料在混凝土中应用的关键技术问题，为桥梁工程废弃物提供了绿色低碳的循环利用方案。

Description

一种再生骨料混凝土及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于环保建筑材料技术领域，具体涉及一种再生骨料混凝土及其制备方法和应用。

背景技术

废旧混凝土的资源化利用，可以有效的将废旧混凝土进行二次回收利用，降低生产成本的同时可以保护自然环境。关于废旧混凝土的资源化利用已引起了广泛的关注。其中，将这些废旧混凝土破碎后作为再生骨料添加到新制备的混凝土中是常见的方式，其具有成本和技术要求相对较低、理论上更容易大规模推广应用等方面的技术优势。

然而，实际情况是直接采用废弃混凝土破碎形成的再生骨料代替天然骨料制备的混凝土强度性能、抗吸水性能指标均不理想，与天然骨料混凝土的性能差距较大。研究分析发现，这主要是由于再生骨料本身较多的裂纹和孔隙导致吸水率较高，其在进入混凝土中后会强烈吸收其界面处的水泥材料中的水分，导致水泥材料水化不足，无法生成足够的水化产物，造成再生骨料和混凝土基体之间的界面结合较差，混凝土在受到载荷时容易开裂。同时，所述界面处存在大量的孔隙、通道，再加上再生骨料本身的裂纹和孔隙，为水分、氯离子等提供了更加充足的扩散、迁移通道，导致混凝土的抗渗性不足，不仅容易造成混凝土中钢筋被腐蚀，例如海水中的大量氯离子容易对混凝土中的钢筋造成严重的腐蚀；同时，抗渗性不足还容易造成混凝土遭受冻融破坏。

对于桥梁工程中钻孔桩桩头产生的废弃物，由于其成分复杂，含有混凝土、钢筋、钻孔泥浆残留和土壤沉积等杂质，如果采用直接掺杂的方式势必导致其强度难以满足桥梁工程中的混凝土技术要求，因此，如何对桥梁工程中产生的废弃混凝土进行有效的循环利用，减少施工过程中材料浪费与建筑垃圾堆放压力是亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种再生骨料混凝土，以解决再生混凝土强度性能较差的问题；

本发明的目的之二在于提供一种再生骨料混凝土的制备方法，以解决桥梁工程中产生的资源浪费问题；

本发明的目的之三在于提供一种再生骨料混凝土的应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

第一方面，一种再生骨料混凝土，按照重量份数计，包括以下原料：

水泥250—270份、硅酸盐改性再生骨料1800—1900份、粉煤灰100—110份、减水剂0.5—1.5份、水140—150份。

进一步的，所述硅酸盐改性再生骨料，通过以下步骤制备：

将废弃混凝土浸水润湿，冷冻干燥后，机械破碎至粒径大小为5-25mm；筛分去除杂质，洗涤后，先置于碱液中浸泡2—4h，再加入到微粉硅酸盐溶液中，包裹0.5—1h，得到硅酸盐改性再生骨料。

更进一步的，所述碱液为质量浓度1—3%的氢氧化钠溶液。

更进一步的，所述微粉硅酸盐溶液的质量浓度为5—10%。

进一步的，所述水泥为普通硅酸盐水泥，强度等级≥42.5。

进一步的，所述粉煤灰为F类粉煤灰，细度≤45μm，筛余量≤12%。

进一步的，所述减水剂为聚羧酸系减水剂，减水率≥25%。

第二方面，一种再生骨料混凝土的制备方法，包括以下步骤：

按照重量份数称量各原料，对硅酸盐改性再生骨料干拌25—35s,再加入水泥和粉煤灰，继续干拌50—70s,得到混合物料；将减水剂溶于水中，加入到混合物料中，湿拌150—200s，得到再生骨料混凝土。

第三方面，一种再生骨料混凝土在桥梁工程中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1.本发明通过优化再生骨料的处理方法，有效改善了再生骨料的物理性能，降低了其吸水率，提高了其强度。通过将废旧混凝土经碱液浸泡，发生碱-骨料反应，产生碱硅酸盐凝胶，再经过微粉硅酸盐对其进行包裹，填充水泥颗粒之间的空隙，进一步与水化产物形成凝胶体；此外，微粉硅酸盐还可以与水泥中的氢氧化钙进行反应，生成额外的C-S-H凝胶，通过填充裂缝和孔隙，进一步增强混凝土的密实度和强度，增强其整体强度和稳定性，从而达到延长使用寿命的目的。

2.本发明采用的配比设计方法，充分考虑了再生骨料的特性，使得制备的混凝土具有良好的工作性能和力学性能。通过优化再生骨料的处理方法和配合比设计，解决了再生骨料在混凝土中应用的关键技术问题，为桥梁工程废弃物提供了绿色低碳的循环利用方案。

3.本发明的应用可以显著减少桥梁工程废弃物的处理成本，同时降低对天然骨料的需求，具有显著的环境效益和经济效益。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

制备例1

硅酸盐改性再生骨料，通过以下步骤制备：

将废弃混凝土浸水润湿，置于冷冻柜冷冻干燥后，采用机械破碎装置机械破碎至粒径大小为5-25mm；筛分去除杂质和过大颗粒，用清水冲洗去除表面灰尘；随后先置于质量浓度为2%的氢氧化钠溶液中浸泡3h，再加入到质量浓度为7%的微粉硅酸盐溶液中，包裹0.75h，最后自然风干24h，得到硅酸盐改性再生骨料。

实施例1

一种再生骨料混凝土，按照重量份数计，包括以下原料：

强度等级≥42.5的普通硅酸盐水泥250份、制备例1制备的硅酸盐改性再生骨料1800份、F类粉煤灰（细度≤45μm，筛余量≤12%）100份、聚羧酸系减水剂（采用江苏奥莱特新材料股份有限公司生产的ART-M611）0.5份、水140份；

所述再生骨料混凝土的制备方法，包括以下步骤：

按照上述重量份数称量各原料，将硅酸盐改性再生骨料放入搅拌机中干拌30s,随后加入水泥和粉煤灰，继续干拌60s,得到混合物料；将减水剂溶于水中，缓慢加入搅拌机中，湿拌180s，将得到的再生骨料混凝土浇筑入模，振捣密实，在标准条件下养护28天。

实施例2

一种再生骨料混凝土，按照重量份数计，包括以下原料：

强度等级≥42.5的普通硅酸盐水泥255份、制备例1制备的硅酸盐改性再生骨料1825份、F类粉煤灰（细度≤45μm，筛余量≤12%）102份、聚羧酸系减水剂（采用江苏奥莱特新材料股份有限公司生产的ART-M611）0.8份、水142份；

所述再生骨料混凝土的制备方法，包括以下步骤：

按照上述重量份数称量各原料，将硅酸盐改性再生骨料放入搅拌机中干拌30s，随后加入水泥和粉煤灰，继续干拌60s，得到混合物料；将减水剂溶于水中，缓慢加入搅拌机中，湿拌180s，将得到的再生骨料混凝土浇筑入模，振捣密实，在标准条件下养护28天。

实施例3

一种再生骨料混凝土，按照重量份数计，包括以下原料：

强度等级≥42.5的普通硅酸盐水泥260份、制备例1制备的硅酸盐改性再生骨料1850份、F类粉煤灰（细度≤45μm，筛余量≤12%）105份、聚羧酸系减水剂（采用江苏奥莱特新材料股份有限公司生产的ART-M611）1.0份、水145份；

所述再生骨料混凝土的制备方法，包括以下步骤：

按照上述重量份数称量各原料，将硅酸盐改性再生骨料放入搅拌机中干拌30s,随后加入水泥和粉煤灰，继续干拌60s,得到混合物料；将减水剂溶于水中，缓慢加入搅拌机中，湿拌180s，将得到的再生骨料混凝土浇筑入模，振捣密实，在标准条件下养护28天。

实施例4

一种再生骨料混凝土，按照重量份数计，包括以下原料：

强度等级≥42.5的普通硅酸盐水泥265份、制备例1制备的硅酸盐改性再生骨料1875份、F类粉煤灰（细度≤45μm，筛余量≤12%）108份、聚羧酸系减水剂（采用江苏奥莱特新材料股份有限公司生产的ART-M611）1.2份、水148份；

所述再生骨料混凝土的制备方法，包括以下步骤：

按照上述重量份数称量各原料，将硅酸盐改性再生骨料放入搅拌机中干拌30s,随后加入水泥和粉煤灰，继续干拌60s,得到混合物料；将减水剂溶于水中，缓慢加入搅拌机中，湿拌180s，将得到的再生骨料混凝土浇筑入模，振捣密实，在标准条件下养护28天。

实施例5

一种再生骨料混凝土，按照重量份数计，包括以下原料：

强度等级≥42.5的普通硅酸盐水泥270份、制备例1制备的硅酸盐改性再生骨料1900份、F类粉煤灰（细度≤45μm，筛余量≤12%）110份、聚羧酸系减水剂（采用江苏奥莱特新材料股份有限公司生产的ART-M611）1.5份、水150份；

所述再生骨料混凝土的制备方法，包括以下步骤：

按照上述重量份数称量各原料，将硅酸盐改性再生骨料放入搅拌机中干拌30s,随后加入水泥和粉煤灰，继续干拌60s,得到混合物料；将减水剂溶于水中，缓慢加入搅拌机中，湿拌180s，将得到的再生骨料混凝土浇筑入模，振捣密实，在标准条件下养护28天。

对比制备例1

一种再生骨料，通过以下步骤制备：

将废弃混凝土浸水润湿，置于冷冻柜冷冻干燥后，采用机械破碎装置机械破碎至粒径大小为5-25mm；筛分去除杂质和过大颗粒，用清水冲洗去除表面灰尘，自然风干24h，得到再生骨料。

对比例1

一种再生骨料混凝土，同实施例1的区别在于，仅将硅酸盐改性再生骨料替换为对比制备例1制备的再生骨料，其余组分及制备方法保持一致。

对比例2

一种天然骨料混凝土，同实施例1的区别在于，仅将硅酸盐改性再生骨料替换为天然骨料，其余组分及制备方法保持一致。

对比制备例2

一种机械磨削处理再生骨料，通过以下步骤制备：

将废弃混凝土浸水润湿，置于冷冻柜冷冻干燥后，采用机械破碎装置机械破碎至粒径大小为5-25mm；筛分去除杂质和过大颗粒，用清水冲洗去除表面灰尘，随后采用机械磨削处理再生骨料表面，去除表面附着的旧砂浆，自然风干24h，得到机械磨削处理再生骨料。

对比例3

一种再生骨料混凝土，同实施例1的区别在于，仅将硅酸盐改性再生骨料替换为对比制备例2制备的机械磨削处理再生骨料，其余组分及制备方法保持一致。

对比例4

一种再生骨料混凝土，同实施例1的区别在于，将硅酸盐改性再生骨料的重量份数替换为2200份，其余组分及制备方法保持一致。

对比例5

一种再生骨料混凝土，同实施例1的区别在于，将普通硅酸盐水泥替换为矿渣硅酸盐水泥，其余组分及制备方法保持一致。

对实施例1—5及对比例1—5制备的混凝土按照《GB/T 50080-2016 普通混凝土拌合物性能试验方法标准》对其进行混凝土抗压强度测试，测试结果见表1。

表1

通过表1可以看出，通过采用碱液浸泡微粉硅酸盐包裹的改性处理方法，可有效改善造成再生骨料与混凝土基体之间的界面结合力，从而制备得到的混凝土具有较强的抗压强度。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种再生骨料混凝土，其特征在于，按照重量份数计，包括以下原料：

水泥250—270份、硅酸盐改性再生骨料1800—1900份、粉煤灰100—110份、减水剂0.5—1.5份、水140—150份；

所述硅酸盐改性再生骨料，通过以下步骤制备：

将废弃混凝土浸水润湿，冷冻干燥后，机械破碎至粒径大小为5-25mm；筛分去除杂质，洗涤后，先置于碱液中浸泡2—4h，再加入到微粉硅酸盐溶液中，包裹0.5—1h，得到硅酸盐改性再生骨料；

所述碱液为质量浓度1—3%的氢氧化钠溶液；

废旧混凝土经碱液浸泡，发生碱-骨料反应，产生碱硅酸盐凝胶，再经过微粉硅酸盐对其进行包裹，填充水泥颗粒之间的空隙，进一步与水化产物形成凝胶体；微粉硅酸盐还可以与水泥中的氢氧化钙进行反应，生成额外的C-S-H凝胶。

2.根据权利要求1所述的一种再生骨料混凝土，其特征在于，所述微粉硅酸盐溶液的质量浓度为5—10%。

3.根据权利要求1所述的一种再生骨料混凝土，其特征在于，所述水泥为硅酸盐水泥，强度等级≥42.5。

4.根据权利要求1所述的一种再生骨料混凝土，其特征在于，所述粉煤灰为F类粉煤灰，细度≤45μm，筛余量≤12%。

5.根据权利要求1所述的一种再生骨料混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸系减水剂，减水率≥25%。

6.一种如权利要求1所述的再生骨料混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

按照重量份数称量各原料，对硅酸盐改性再生骨料干拌25—35s,再加入水泥和粉煤灰，继续干拌50—70s,得到混合物料；将减水剂溶于水中，加入到混合物料中，湿拌150—200s，得到再生骨料混凝土。

7.一种如权利要求1所述的再生骨料混凝土在桥梁工程中的应用。