一种防开裂再生混凝土及其制备方法与流程

1.本技术涉及混凝土领域，更具体地说，它涉及一种防开裂再生混凝土及其制备方法。


背景技术：

2.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。
3.对废弃混凝土进行有效的回收处理用于取代天然骨料是节约能源与保护环境的必然选择。其意义在于：一是能够起到保护骨料产地生态环境的作用；二是能帮助解决废弃物堆放引起的一系列问题。
4.但是，由于再生混凝土中是由废弃混凝土进行加工而成的，其表面包裹着硬化水泥浆，制备过程中又要加入新的水泥砂浆，因此再生混凝土中新旧水泥砂浆的总含量要高于普通混凝土，新旧砂浆及骨料中的孔隙率之和较普通混凝土略高；另外，再生混凝土的界面过渡区域不如天然混凝土牢固，原始缺陷会因界面过渡区域的孔隙裂纹的发展而扩展，并逐渐形成连续通道，最终导致再生混凝土耐久性的劣化。


技术实现要素：

5.为了改善现有再生混凝土抗裂性能不佳的缺陷，本技术提供一种防开裂再生混凝土及其制备方法，采用如下的技术方案：第一方面，本技术提供一种防开裂再生混凝土，采用如下的技术方案：一种防开裂再生混凝土由包括下列重量份物质组成：55～60份水泥、20～30份水、25～30份粉煤灰、0.2～0.4份纤维素醚、6～8份缠结纤维、3～5份sio2气凝胶颗粒和80～100份再生骨料；所述缠结纤维由硅灰石纤维与聚丙烯纤维按质量比1:6～8混合制备而成。
6.通过采用上述技术方案，本技术选用了二氧化硅气凝胶颗粒为主要材料进行制备，由于二氧化硅气凝胶颗粒是由纳米粒子构成的三维网状结构的非晶态材料，具有比表面积大、孔隙率高的性质，将其添加至再生混凝土材料的内部，提高了保温砂浆的抗压强度，从而进一步改善了保温免拆模板的力学性能。
7.同时，本技术技术方案中选用硅灰石纤维和聚丙烯纤维进行缠结复合，通过硅灰石纤维和聚丙烯纤维通过有机/无机的复合缠结结构，互相搭接形成立体网络，与混凝土集料结构共同抵抗剪切力的作用，提高了再生混凝土材料的抗裂强度，同时与气凝胶材料形成有效的穿插复合，从而进一步改善了混凝土材料的力学性能和抗裂强度。
8.进一步地，所述防开裂再生混凝土还包括3～8重量份胶粉。
9.通过采用上述技术方案，本技术在再生混凝土材料中添加了胶粉材料，聚合物胶粉的掺入改变了混凝土的孔隙结构，它的轻质性和引气作用使混凝土具有较低的体积密度和密实度。同时由于胶粉是弹性材料，能有效作为应力卸载的部分对裂隙的存在形成良好
的处理和改善，从而进一步改善了混凝土材料的力学性能和抗裂强度。
10.进一步地，所述胶粉的粒径为0.05～0.25mm。
11.通过采用上述技术方案，本技术优化了胶粉的颗粒粒径，能使其进一步填充再生混凝土中的再生骨料的开裂孔隙，从而降低再生混凝土材料的裂隙尺寸，通过胶粉所形成的网络结构对混凝土起到良好的补偿作用，从而进一步改善了混凝土材料的力学性能和抗裂强度。
12.进一步地，所述防开裂再生混凝土还包括10～15重量份包覆改性溶胶，所述包覆改性溶胶固含量为15～18％。
13.通过采用上述技术方案，本技术在防开裂混凝土内添加包覆改性溶胶，通过包覆改性溶胶对再生混凝土内部形成的裂隙和孔道进行预先修复和补偿，从而在根源上有效改善再生混凝土中再生骨料的强度和性能，从而在后续的再生混凝土材料使用的过程中，进一步改善了混凝土材料的力学性能和抗裂强度。
14.进一步地，所述包覆改性溶胶为硅铝复合溶胶，所述硅铝复合溶胶采用以下方案制成：（1）取硝酸铝溶液与异丙醇铝颗粒搅拌混合并研磨分散，收集分散浆液并搅拌水解，得铝源水解液；（2）将正硅酸乙酯与水混合并用冰醋酸调节ph至6.0，搅拌水解得硅源水解液；（3）将硅源水解液与铝源水解液混合并保温缩聚反应，采用冰醋酸调节ph并保温搅拌缠结处理，静置冷却至室温，即可制备得所述硅铝复合溶胶。
15.通过采用上述技术方案，由于本技术通过将硅溶胶和铝溶胶有机穿插复合，形成良好的交织结构，进一步改善了包覆改性溶胶的结构和强度，使其在实际使用过程中，不仅能有效对再生骨料的孔隙进行修复和补偿，还能在后续的干燥成型过程中，充当混凝土材料的骨架，从而在混凝土内部形成良好的支撑结构，进而有效改善混凝土材料的力学强度。
16.进一步地，所述保温搅拌缠结处理的ph为2.5～3.0。
17.通过采用上述技术方案，本技术优化了缠结处理的ph值，使缠结处理形成的溶胶结构更为完善，同时改善了溶胶材料之间的结合强度，从而不仅能有效对再生骨料的孔隙进行修复和补偿，还能在后续的干燥成型过程中，充当混凝土材料的骨架，从而在混凝土内部形成良好的支撑结构，进而有效改善混凝土材料的力学强度。
18.第二方面，本技术提供一种防开裂再生混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：一种防开裂再生混凝土的制备方法，具体制备步骤包括：s1、再生骨料包覆改性：按配方取再生骨料和包覆改性溶胶混合，在室温下、0.5～0.8mpa下搅拌混合，在55～60℃下保温干燥，静置冷却至室温，收集包覆改性再生骨料；s2、预混处理；按配方取水泥、粉煤灰、包覆改性再生骨料和胶粉混合，收集预混料；s3、再次混合：在将预混料、水、纤维素醚、缠结纤维和sio2气凝胶颗粒搅拌混合，即可制备得一种防开裂再生混凝土。
19.通过采用上述技术方案，本技术通过先对再生骨料通过溶胶缠结包覆，加压处理后能使溶胶材料进一步渗透至混凝土骨料的孔隙内部，从而使其力学性能进一步提高，同时本技术技术方案先预混材料，再在有水介质的环境下再次混合，能有效防止缠结纤维和
气凝胶材料被骨料破坏，进一步改善了混凝土材料的力学强度。
20.进一步地，步骤s2所述预混处理混合速率为600～800r/min，步骤s3所述再次混合的速率为200～300r/min。
21.通过采用上述技术方案，本技术优化了预混处理的速率和再次混合的速率，两者之间速率不同，由于匀混材料粗糙且量大，需要快速搅拌达到原料混合均匀的效果，而后续混合时，缠结纤维和气凝胶材料结构比较脆弱，低速搅拌不仅能保证其结构的完成性能，还能进一步改善其分散程度，从而进一步改善了混凝土材料的抗裂性能。
22.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：第一、本技术选用了二氧化硅气凝胶颗粒为主要材料进行制备，由于二氧化硅气凝胶颗粒是由纳米粒子构成的三维网状结构的非晶态材料，具有比表面积大、孔隙率高的性质，将其添加至再生混凝土材料的内部，提高了保温砂浆的抗压强度，从而进一步改善了保温免拆模板的力学性能。
23.同时，本技术技术方案中选用硅灰石纤维和聚丙烯纤维进行缠结复合，通过硅灰石纤维和聚丙烯纤维通过有机/无机的复合缠结结构，互相搭接形成立体网络，与混凝土集料结构共同抵抗剪切力的作用，提高了再生混凝土材料的抗裂强度，同时与气凝胶材料形成有效的穿插复合，从而进一步改善了混凝土材料的力学性能和抗裂强度。
24.第二、本技术在再生混凝土材料中添加了胶粉材料，聚合物胶粉的掺入改变了混凝土的孔隙结构，它的轻质性和引气作用使混凝土具有较低的体积密度和密实度。同时由于胶粉是弹性材料，能有效作为应力卸载的部分对裂隙的存在形成良好的处理和改善，从而进一步改善了混凝土材料的力学性能和抗裂强度。
25.第三、本技术在防开裂混凝土内添加包覆改性溶胶，通过包覆改性溶胶对再生混凝土内部形成的裂隙和孔道进行预先修复和补偿，从而在根源上有效改善再生混凝土中再生骨料的强度和性能，从而在后续的再生混凝土材料使用的过程中，进一步改善了混凝土材料的力学性能和抗裂强度。
26.第四、本技术通过先对再生骨料通过溶胶缠结包覆，加压处理后能使溶胶材料进一步渗透至混凝土骨料的孔隙内部，从而使其力学性能进一步提高，同时本技术技术方案先预混材料，再在有水介质的环境下再次混合，能有效防止缠结纤维和气凝胶材料被骨料破坏，进一步改善了混凝土材料的力学强度。
具体实施方式
27.以下结合实施例和对比例对本技术作进一步详细说明。
28.若无特殊说明，本技术的制备例、实施例和对比例的原料均能通过市售购得。
29.硅铝复合溶胶制备制备例1（1）取2kg硝酸铝溶液与0.1kg异丙醇铝颗粒搅拌混合并研磨分散，收集分散浆液并搅拌水解，得铝源水解液；（2）将3kg正硅酸乙酯与10kg水混合并用冰醋酸调节ph至6.0，搅拌水解得硅源水解液；（3）将1kg硅源水解液与2kg铝源水解液混合并置于60℃保温缩聚反应，采用冰醋
酸调节ph至2.5，保温搅拌缠结处理，静置冷却至室温，即可制备得所述硅铝复合溶胶1。
30.制备例2（1）取3kg硝酸铝溶液与0.2kg异丙醇铝颗粒搅拌混合并研磨分散，收集分散浆液并搅拌水解，得铝源水解液；（2）将4kg正硅酸乙酯与12kg水混合并用冰醋酸调节ph至6.0，搅拌水解得硅源水解液；（3）将1kg硅源水解液与2kg铝源水解液混合并置于70℃保温缩聚反应，采用冰醋酸调节ph至2.7，保温搅拌缠结处理，静置冷却至室温，即可制备得所述硅铝复合溶胶2。
31.制备例3（1）取3kg硝酸铝溶液与0.2kg异丙醇铝颗粒搅拌混合并研磨分散，收集分散浆液并搅拌水解，得铝源水解液；（2）将5kg正硅酸乙酯与15kg水混合并用冰醋酸调节ph至6.0，搅拌水解得硅源水解液；（3）将1kg硅源水解液与3kg铝源水解液混合并置于80℃保温缩聚反应，采用冰醋酸调节ph至3.0，保温搅拌缠结处理，静置冷却至室温，即可制备得所述硅铝复合溶胶3。
32.缠结纤维制备例制备例4取1kg硅灰石纤维与6kg聚丙烯纤维搅拌混合，制备得缠结纤维1。
33.制备例5取1kg硅灰石纤维与7kg聚丙烯纤维搅拌混合，制备得缠结纤维2。
34.制备例6取1kg硅灰石纤维与8kg聚丙烯纤维搅拌混合，制备得缠结纤维3。
实施例
35.实施例1s1、预混处理；取55kg水泥、25kg粉煤灰、80kg再生骨料置于600r/min下搅拌混合，收集预混料；s2、再次混合：取20kg水、0.2kg纤维素醚、6kg缠结纤维1和3kg sio2气凝胶颗粒置于200r/min搅拌混合，即可制备得一种防开裂再生混凝土。
36.实施例2s1、预混处理；取58kg水泥、27kg粉煤灰、90kg再生骨料置于700r/min下搅拌混合，收集预混料；s2、再次混合：在将预混料、25kg水、0.3kg纤维素醚、7kg缠结纤维2和4kg sio2气凝胶颗粒置于250r/min搅拌混合，即可制备得一种防开裂再生混凝土。
37.实施例3s1、预混处理；取60kg水泥、30kg粉煤灰、100kg再生骨料置于600～800r/min下搅拌混合，收集预混料；s2、再次混合：取30kg水、0.4kg纤维素醚、8kg缠结纤维3和5kg sio2气凝胶颗粒置于300r/min搅拌混合，即可制备得一种防开裂再生混凝土。
38.实施例4一种防开裂再生混凝土，与实施例1的区别在于，实施例4在步骤s1之前，对再生骨料进行了包覆处理，具体步骤如下：再生骨料包覆改性：取80kg再生骨料和10kg、固含量为15％的硅铝复合溶胶1混合，在室温下、0.5mpa下搅拌混合，在55℃下保温干燥，静置冷却至室温，收集包覆改性再生骨料；其余制备方案和材料组成均与实施例1相同。
39.实施例5一种防开裂再生混凝土，与实施例4的区别在于，实施例5采用12kg、固含量为16％的硅铝复合溶胶2代替实施例4中的硅铝复合溶胶1，制备包覆改性再生骨料，其余制备方案和材料组成均与实施例4相同。
40.实施例6一种防开裂再生混凝土，与实施例4的区别在于，实施例5采用15kg、固含量为18％的硅铝复合溶胶3代替实施例4中的硅铝复合溶胶1，制备包覆改性再生骨料，其余制备方案和材料组成均与实施例4相同。
41.实施例7一种防开裂再生混凝土，与实施例4的区别在于，实施例7在预混处理过程中还添加有3kg、0.05mm粒径的胶粉，其余制备方案和材料组成均与实施例4相同。
42.实施例8一种防开裂再生混凝土，与实施例4的区别在于，实施例8在预混处理过程中还添加有5kg、0.1mm粒径的胶粉，其余制备方案和材料组成均与实施例4相同。
43.实施例9一种防开裂再生混凝土，与实施例4的区别在于，实施例9在预混处理过程中还添加有8kg、0.2mm粒径的胶粉，其余制备方案和材料组成均与实施例4相同。
44.对比例对比例1：一种防开裂再生混凝土的制备方法，与实施例1的区别在于，对比例1中未添加缠结纤维。
45.对比例2：一种防开裂再生混凝土的制备方法，与实施例1的区别在于：对比例2中所有材料直接混合搅拌制备而成。
46.性能检测试验分别对实施例1～9、对比例1～2中制备的再生混凝土材料进行性能测试。
47.检测方法/试验方法根据规范gb/t 50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中规定的混凝土抗裂性能的试验方法进行测试，抗裂试验试件尺寸为 800 mm
×
600 mm
×
100 mm。试件在成型0.5h后，将其移到温度设置为（20
±
2）℃，相对湿度设置为（60
±
5）%左右的干缩养护室内，进行后续试验。调整电风扇位置及档位，使试件表面上方风速为5m/s左右，保证风向平行于试件表面和裂缝诱导器。试件成型24h后，用精确到0.1mm直尺测量裂缝长度，用放大倍数为100倍的显微镜观测裂缝宽度，结果精确到0.02mm，统计每组总开裂面积和裂缝数量，具体检测结果如下表1所示：
表1实施例1～9～2、对比例1性能测试由上表1进行性能分析：（1）将实施例1～3为一组、实施例4～6为一组、实施例7～9为一组，结合表1数据可以发现，实施例7～9的各项数据最为优异且均具有良好的耐水防腐蚀性能，说明本技术技术方案选用了二氧化硅气凝胶颗粒和硅灰石纤维与聚丙烯纤维进行缠结复合相结合的方案，改善了混凝土材料的力学性能和抗裂强度，再通过在混凝土材料中添加胶粉材料，改变了混凝土的孔隙结构，有效作为应力卸载的部分对裂隙的存在形成良好的处理和改善，从而进一步改善了混凝土材料的力学性能和抗裂强度，最后通过在防开裂混凝土内添加包覆改性溶胶，通过包覆改性溶胶对再生混凝土内部形成的裂隙和孔道进行预先修复和补偿，从而在根源上有效改善再生混凝土中再生骨料的强度和性能，从而在后续的再生混凝土材料使用的过程中，进一步改善了混凝土材料的力学性能和抗裂强度。
48.（2）将本技术技术方案对比文件1和实施例1进行性能对比，结合表1数据可以看出，本技术技术方案选用硅灰石纤维和聚丙烯纤维进行缠结复合，通过硅灰石纤维和聚丙烯纤维通过有机/无机的复合缠结结构，互相搭接形成立体网络，与混凝土集料结构共同抵抗剪切力的作用，提高了再生混凝土材料的抗裂强度，同时与气凝胶材料形成有效的穿插复合，从而进一步改善了混凝土材料的力学性能和抗裂强度。
49.（3）将本技术对比例2和实施例1进行对比， 结合表1数据可以看出，本技术通过先预混材料，再在有水介质的环境下再次混合，能有效防止缠结纤维和气凝胶材料被骨料破坏，进一步改善了混凝土材料的力学强度。
50.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。