一种抗压抗碳化再生混凝土及其制备方法与流程

1.本技术涉及再生混凝土领域，更具体地说，它涉及一种抗压抗碳化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作为再生粗骨料，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粗骨料，再加入水泥、水等配而成的新混凝土，实现了废旧资源的再利用。
3.相关技术中，钢筋混凝土结构由于同时具有混凝土与钢筋的优点，被广泛应用于海洋开发工程中。在施工和使用过程中，海洋环境中的氯离子随海风、盐雾和降水等途径附着到钢筋混凝土结构表面，并进入混凝土内部，易使钢筋发生锈蚀。混凝土内部的水泥水化反应生成大量的氢氧化钙，形成了高碱性环境，钢筋在混凝土内部的高碱性环境下，表面会形成一层致密的氧化膜，可以保护钢筋免受海洋环境中的氯离子侵蚀。
4.然而海洋环境中的钢筋混凝土结构大部分时间暴露于大气中，大气中的二氧化碳可以通过硬化混凝土的表面细孔渗入到混凝土内部，二氧化碳会破坏混凝土内部的高碱性环境，进而破坏钢筋表面的氧化膜。
5.废弃的混凝土块具有丰富的孔隙结构，形成再生混凝土后，再生混凝土的抗碳化能力下降，在二氧化碳和氯离子的共同作用下，便加剧了再生混凝土中钢筋的锈蚀，钢筋的破坏则使得再生混凝土的抗压强度大大降低。


技术实现要素：

6.为了提高再生混凝土的抗碳化能力，从而提高再生混凝土的抗压强度，本技术提供一种抗压抗碳化再生混凝土及其制备方法。
7.第一方面，本技术提供一种抗压抗碳化再生混凝土，采用如下的技术方案：一种抗压抗碳化再生混凝土，包括以下重量份的原料：普通硅酸盐水泥310～340份；粉煤灰46～57份；再生粗骨料980～1020份；细骨料690～750份；减水剂4～7份；水130～165份；纳米二氧化硅40～60份；羧甲基纤维素钠5～8份；4a沸石24～30份。
8.通过采用上述技术方案，由于采用羧甲基纤维素钠，溶于水产生一定的粘性，在碱性环境中，形成三维结构，附着在粗骨料上，4a沸石在羧甲基纤维素钠的作用下粘附在粗骨
料上，位于混凝土孔隙结构处，4a沸石吸附二氧化碳，纳米二氧化硅则填充混凝土孔隙结构，减小二氧化碳进入混凝土内部，提高了再生混凝土的抗碳化能力，因此，获得提高再生混凝土的抗压强度的效果。
9.可选的，所述再生粗骨料的连续粒级为5～20mm。
10.通过采用上述技术方案，采用5～20mm的再生粗骨料时，再生粗骨料与再生混凝土中其他各原料结合强度更高，形成的再生混凝土结构密实程度大，孔隙率降低，提高了再生混凝土的抗碳化能力，从而提高了再生混凝土的抗压强度。
11.可选的，所述普通硅酸盐水泥的强度等级为52.5。
12.通过采用上述技术方案，52.5的强度等级的普通硅酸盐水泥能进一步提高再生混凝土的抗碳化能力，从而提高再生混凝土的抗压强度。
13.可选的，所述纳米二氧化硅的粒径为20～50nm。
14.通过采用上述技术方案，粒径为20～50nm的纳米二氧化硅更易被羧甲基纤维素钠粘结在粗骨料表面，降低粗骨料的孔隙率，同时填充混凝土的孔隙结构，减少二氧化碳进入混凝土内部的情况，从而提高再生混凝土的抗碳化能力，进而提高再生混凝土的抗压强度。
15.可选的，所述再生混凝土还包括聚合硫酸铁和硬脂酸钙，所述聚合硫酸铁的重量份为8
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12份，所述硬脂酸钙的重量份为6～10份。
16.通过采用上述技术方案，聚合硫酸铁可以对氯离子起到一定的絮凝作用，减少氯离子的流动性，硬脂酸钙则提高了聚合硫酸铁在普通硅酸盐水泥形成的浆体中的分散性，使聚合硫酸铁分散在各原料之间的孔隙处，并吸附在粗骨料颗粒表面，当海水进入混凝土内部时，氯离子随着海水的流动也进入到再生混凝土各原料之间的孔隙处，被聚合硫酸铁絮凝并留在混凝土结构中，而减少了氯离子流动至钢筋处的情况，从而减少了钢筋的锈蚀情况，提高了再生混凝土的抗压强度。
17.第二方面，本技术提供一种抗压抗碳化再生混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：一种抗压抗碳化再生混凝土的制备方法，包括以下步骤：取各原料混合均匀，得到再生混凝土。
18.通过采用上述技术方案，各原料混合均匀即可得到再生混凝土，形成的再生混凝土具有较高的抗碳化能力和抗压强度。
19.一种抗压抗碳化再生混凝土的制备方法，包括以下步骤：s1、按照配比取普通硅酸盐水泥、细骨料和水，将普通硅酸盐水泥、细骨料与三分之二的水混合均匀，得到混合料a；按照配比取再生粗骨料、羧甲基纤维素钠、4a沸石和剩余的水混合均匀，得到混合料b；s2、将混合料a与混合料b混合均匀，得到混合料c；s3、按照配比取粉煤灰、减水剂和纳米二氧化硅加入到混合料c中，混合均匀，得到再生混凝土。
20.通过采用上述技术方案，将再生粗骨料、羧甲基纤维素钠、4a沸石和剩余的水混合均匀，得到混合料b，可以使再生粗骨料、羧甲基纤维素钠、4a沸石充分结合，降低再生粗骨料的孔隙率，从而提高再生混凝土的抗碳化能力，进而提高再生混凝土的抗压强度。
21.一种抗压抗碳化再生混凝土的制备方法，包括以下步骤：
s1、按照配比取普通硅酸盐水泥、细骨料和水，将普通硅酸盐水泥、细骨料与三分之二的水混合均匀，得到混合料a；按照配比取再生粗骨料、羧甲基纤维素钠、4a沸石、聚合硫酸铁、硬脂酸钙和剩余的水混合均匀，得到混合料b；s2、将混合料a与混合料b混合均匀，得到混合料c；s3、按照配比取粉煤灰、减水剂和纳米二氧化硅加入到混合料c中，混合均匀，得到再生混凝土。
22.通过采用上述技术方案，将再生粗骨料、羧甲基纤维素钠、4a沸石、聚合硫酸铁、硬脂酸钙和剩余的水混合均匀，得到混合料b，再与其他原料混合，可以充分提高再生粗骨料、羧甲基纤维素钠、4a沸石、聚合硫酸铁、硬脂酸钙的结合性，减少二氧化碳和氯离子进入再生混凝土内部的情况，提高再生混凝土的抗碳化能力，从而提高再生混凝土的抗压强度。
23.综上所述，本技术具有以下有益效果：1、由于本技术采用羧甲基纤维素钠，溶于水产生一定的粘性，在碱性环境中，形成三维结构，附着在粗骨料上，4a沸石在羧甲基纤维素钠的作用下粘附在粗骨料上，位于混凝土孔隙结构处，4a沸石吸附二氧化碳，纳米二氧化硅则填充混凝土孔隙结构，减小二氧化碳进入混凝土内部，提高了再生混凝土的抗碳化能力，因此，获得提高再生混凝土的抗压强度的效果。
24.2、本技术中优选采用硬脂酸钙和聚合硫酸铁，硬脂酸钙提高了聚合硫酸铁在普通硅酸盐水泥形成的浆体中的分散性，使聚合硫酸铁分散在各原料之间的孔隙处，并吸附在粗骨料颗粒表面，当海水进入混凝土内部时，氯离子随着海水的流动也进入到再生混凝土各原料之间的孔隙处，被聚合硫酸铁絮凝并留在混凝土结构中，而减少了氯离子流动至钢筋处的情况，从而减少了钢筋的锈蚀情况，提高了再生混凝土的抗压强度。
25.3、本技术的方法，通过将再生粗骨料、羧甲基纤维素钠、4a沸石、聚合硫酸铁、硬脂酸钙和一部分水混合均匀，再与其他原料混合，可以充分提高再生粗骨料、羧甲基纤维素钠、4a沸石、聚合硫酸铁、硬脂酸钙的结合性，减少二氧化碳和氯离子进入再生混凝土内部的情况，提高再生混凝土的抗碳化能力，从而提高再生混凝土的抗压强度。
具体实施方式
26.以下结合实施例对本技术作进一步详细说明。予以特殊说明的是：以下实施例中未注明具体条件者按照常规条件或制造商建议的条件进行，以下实施例中所用原料除特殊说明外均可来源于普通市售。
27.再生粗骨料表观密度为2.294kg/m3，压碎指标13.34％，吸水率9.3％，含水率3.84％，含泥量0.88％。
28.细骨料采用河砂，细度模数为3.0。
29.粉煤灰采用ⅱ级粉煤灰，细度22.4％。
30.减水剂采用源飞伟业化工生产的聚羧酸减水剂。
31.纳米二氧化硅，cas#:14808
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60
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7。
32.羧甲基纤维素钠，cas#:9004
‑
32
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4。
33.4a沸石采用50～60目的4a沸石粉末。
34.聚合硫酸铁采用50～60目的聚合硫酸铁。
35.水采用工业用水。实施例
36.实施例1一种抗压抗碳化再生混凝土，包括以下重量的原料：普通硅酸盐水泥310kg；粉煤灰57kg；再生粗骨料980kg；细骨料690kg；减水剂4kg；水130kg；纳米二氧化硅40kg；羧甲基纤维素钠5kg；4a沸石24kg。
37.其中，普通硅酸盐水泥的强度等级为52.5；再生粗骨料的连续粒级为5～20mm；纳米二氧化硅的粒径为20nm。
38.一种抗压抗碳化再生混凝土的制备方法，包括以下步骤：s1、按照上述重量取普通硅酸盐水泥、细骨料和水，将普通硅酸盐水泥、细骨料与三分之二的水通过搅拌机搅拌，以线速度为1.6m/s的速度搅拌45s，直至混合均匀，得到混合料a；按照上述重量取再生粗骨料、羧甲基纤维素钠、4a沸石和剩余的水通过搅拌机搅拌，以线速度为1.6m/s的速度搅拌20s，直至混合均匀，得到混合料b；s2、将混合料a与混合料b通过搅拌机搅拌，以线速度为1.6m/s的速度搅拌25s，直至混合均匀，得到混合料c；s3、按照上述重量取粉煤灰、减水剂和纳米二氧化硅加入到混合料c中，通过搅拌机搅拌，以线速度为1.6m/s的速度搅拌10s，直至混合均匀，得到再生混凝土。
39.实施例2
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实施例3实施例2、实施例3与实施例1的区别在于：各原料的重量、规格不同，详见表1。
40.实施例4本实施例与实施例2的区别在于：本实施例中再生粗骨料的连续粒级为5～25mm，详见表1。
41.实施例5本实施例与实施例2的区别在于：本实施例中普通硅酸盐水泥的强度等级为42.5，详见表1。
42.实施例6本实施例与实施例2的区别在于：本实施例中纳米二氧化硅的粒径为10nm，详见表1。
43.实施例7本实施例与实施例2的区别在于：本实施例中纳米二氧化硅的粒径为60nm，详见表1。
44.实施例8本实施例与实施例2的区别在于：一种抗压抗碳化再生混凝土的制备方法，包括以下步骤：按照重量取各原料，通过搅拌机搅拌混合，以线速度为1.6m/s的速度搅拌25s，直至混合均匀，得到再生混凝土。
45.各原料配比详见表1。
46.表1实施例1
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8配比表
实施例9一种抗压抗碳化再生混凝土，包括以下重量的原料：普通硅酸盐水泥310kg；粉煤灰57kg；再生粗骨料980kg；细骨料690kg；减水剂4kg；水130kg；纳米二氧化硅40kg；羧甲基纤维素钠5kg；4a沸石24kg；聚合硫酸铁8kg；硬脂酸钙6kg。
47.其中，普通硅酸盐水泥的强度等级为52.5；再生粗骨料的连续粒级为5～20mm；纳米二氧化硅的粒径为20nm。各原料配比详见表2。
48.一种抗压抗碳化再生混凝土的制备方法，包括以下步骤：s1、按照上述重量取普通硅酸盐水泥、细骨料和水，将普通硅酸盐水泥、细骨料与三分之二的水通过搅拌机搅拌，以线速度为1.6m/s的速度搅拌45s，直至混合均匀，得到混合料a；按照上述重量取再生粗骨料、羧甲基纤维素钠、4a沸石、聚合硫酸铁、硬脂酸钙和剩余的水通过搅拌机搅拌，以线速度为1.6m/s的速度搅拌20s，直至混合均匀，得到混合料b；s2、将混合料a与混合料b通过搅拌机搅拌，以线速度为1.6m/s的速度搅拌25s，直至混合均匀，得到混合料c；s3、按照上述重量取粉煤灰、减水剂和纳米二氧化硅加入到混合料c中，通过搅拌机搅拌，以线速度为1.6m/s的速度搅拌10s，直至混合均匀，得到再生混凝土。
49.实施例10
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实施例11实施例10、实施例11与实施例9的区别在于：各原料的重量、规格不同，详见表2。
50.实施例12本实施例与实施例10的区别在于：本实施例中无硬脂酸钙，各原料配比详见表2。
51.实施例13本实施例与实施例10的区别在于：本实施例中无聚合硫酸铁，各原料配比详见表2。
52.实施例14本实施例与实施例10的区别在于：一种抗压抗碳化再生混凝土的制备方法，包括以下步骤：
按照重量取各原料，通过搅拌机搅拌混合，以线速度为1.6m/s的速度搅拌25s，直至混合均匀，得到再生混凝土。
53.各原料配比详见表2。
54.表2实施例9
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14配比表14配比表对比例对比例1本对比例与实施例2的区别在于：本对比例中无纳米二氧化硅、羧甲基纤维素钠和4a沸石，详见表3。
55.对比例2本对比例与实施例2的区别在于：本对比例中无羧甲基纤维素钠和4a沸石，详见表3。
56.对比例3本对比例与实施例2的区别在于：本对比例中无纳米二氧化硅和4a沸石，详见表3。
57.对比例4本对比例与实施例2的区别在于：本对比例中无纳米二氧化硅和羧甲基纤维素钠，详见表3。
58.表3对比例1
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4配比表
性能检测试验检测方法/试验方法1、依照“dl/t 5150
‑
2017水工混凝土试验规程”中“4.31混凝土碳化试验”中的试验方法，对各实施例和对比例制得的再生混凝土进行试验，其中，试件采用棱柱体，依照“dl/t 5150
‑
2017水工混凝土试验规程”中“4.1混凝土试件的成型与养护”进行制备和养护。检测再生混凝土的抗碳化能力，碳化深度试验结果详见表4，碳化深度值越大，抗碳化能力越差。
59.2、依照“dl/t 5150
‑
2017水工混凝土试验规程”中“4.32混凝土快速氯离子迁移系数试验”中的试验方法，对各实施例和对比例制得的再生混凝土进行试验，其中，试件采用直径100mm
±
1mm和高度50mm
±
2mm的圆柱体，依照“dl/t 5150
‑
2017水工混凝土试验规程”中“4.1混凝土试件的成型与养护”进行制备和养护，养护28天。检测再生混凝土的抗氯离子渗透能力，氯离子迁移系数试验结果详见表4，氯离子迁移系数越大，抗氯离子渗透能力越差。
60.3、依照“dl/t 5150
‑
2017水工混凝土试验规程”中“4.2混凝土立方体抗压强度试验”中的试验方法，对各实施例和对比例制得的再生混凝土进行试验，其中，试件采用边长为150mm的立方体试件，依照“dl/t 5150
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2017水工混凝土试验规程”中“4.1混凝土试件的成型与养护”进行制备和养护。检测再生混凝土的抗压强度，试验结果详见表4，抗压强度越大，抗压能力越好。
61.表4试验结果结合各实施例并结合表4可以看出，各实施例制得的再生混凝土均具有较好的抗碳化能力和抗压能力。
62.结合实施例2、对比例1
‑
4并结合表4可以看出，实施例2采用了本技术的技术方案，与实施例2相比，对比例1的再生混凝土中无纳米二氧化硅、羧甲基纤维素钠和4a沸石，对比例2的再生混凝土中无羧甲基纤维素钠和4a沸石，对比例3的再生混凝土中无纳米二氧化硅和4a沸石，对比例4的再生混凝土中无纳米二氧化硅和羧甲基纤维素钠。由试验结果来看，实施例2的再生混凝土的碳化深度最小。就28天的碳化深度来说，实施例2的再生混凝土碳化深度是对比例1的再生混凝土碳化深度的50.35％，对比例2的再生混凝土碳化深度是对比例1的再生混凝土碳化深度的86.71％，对比例3的再生混凝土碳化深度是对比例1的再生混凝土碳化深度的95.1％，对比例4的再生混凝土碳化深度是对比例1的再生混凝土碳化深度的84.62％。对应的，从抗压强度方面去看，实施例2的再生混凝土的抗压强度最高，就28天的抗压强度来说，实施例2的再生混凝土抗压强度是对比例1的再生混凝土抗压强度的1.73倍，对比例2的再生混凝土抗压强度是对比例1的再生混凝土抗压强度的1.06倍，对比例3的再生混凝土抗压强度是对比例1的再生混凝土抗压强度的1.03倍，对比例4的再生混凝土抗压强度是对比例1的再生混凝土抗压强度的1.07倍。
63.因此，采用本技术的技术方案，羧甲基纤维素钠溶于水产生一定的粘性，在碱性环境中，形成三维结构，能够附着在粗骨料上，而4a沸石能够在羧甲基纤维素钠的作用下被粘
附在粗骨料上，并且随着混凝土各原料的搅拌过程位于混凝土孔隙结构处，从而吸附二氧化碳，减小二氧化碳进入混凝土内部；纳米二氧化硅也随着搅拌过程分散在混凝土各原料之间，填充混凝土孔隙结构，减小二氧化碳进入混凝土内部的通道体积。通过羧甲基纤维素钠、4a沸石和纳米二氧化硅的复配作用，提高了再生混凝土的抗碳化能力，从而提高了再生混凝土的抗压强度。
64.结合实施例2、实施例4和表4可以看出，实施例2与实施例4的区别在于再生粗骨料的连续粒级不同，实施例2的再生粗骨料连续粒级为5～20mm，而实施例4的再生粗骨料连续粒级为5～25mm。由试验结果来看，实施例2的再生混凝土碳化深度小于实施例4的再生混凝土碳化深度，实施例2的再生混凝土抗压强度也高于实施例4的再生混凝土抗压强度，即实施例2的再生混凝土抗碳化能力更好，抗压能力也更好。
65.结合实施例2、实施例5和表4可以看出，实施例2与实施例5的区别在于普通硅酸盐水泥的强度等级不同，实施例2采用的是52.5的普通硅酸盐水泥，而实施例5采用的是42.5的普通硅酸盐水泥。由试验结果来看，实施例2的再生混凝土碳化深度小于实施例5的再生混凝土碳化深度，实施例2的再生混凝土抗压强度也高于实施例5的再生混凝土抗压强度，即实施例2的再生混凝土抗碳化能力更好，抗压能力也更好。
66.结合实施例2、实施例6、实施例7和表4可以看出，实施例2与实施例6、实施例7的区别在于纳米二氧化硅的粒径不同。由试验结果来看，实施例2的再生混凝土碳化深度小于实施例6、7的再生混凝土碳化深度，实施例2的再生混凝土抗压强度也高于实施例6、7的再生混凝土抗压强度，即实施例2的再生混凝土抗碳化能力更好，抗压能力也更好。
67.结合实施例2、实施例8和表4可以看出，实施例2与实施例8的区别在于再生混凝土的制备方法不同。由试验结果来看，实施例2的再生混凝土碳化深度小于实施例8的再生混凝土碳化深度，实施例2的再生混凝土抗压强度也高于实施例8的再生混凝土抗压强度。实施例2将再生粗骨料、羧甲基纤维素钠、4a沸石和剩余的水混合均匀，可以使再生粗骨料、羧甲基纤维素钠、4a沸石充分结合，降低再生粗骨料的孔隙率，从而提高再生混凝土的抗碳化能力，进而提高再生混凝土的抗压强度。
68.结合实施例2、实施例10、实施例12和实施例13并结合表4可以看出，与实施例2相比，实施例10的区别在于添加了聚合硫酸铁和硬脂酸钙，实施例12的区别在于添加了聚合硫酸铁，实施例13的区别在于添加了硬脂酸钙。硬脂酸钙提高了聚合硫酸铁在普通硅酸盐水泥形成的浆体中的分散性，使聚合硫酸铁分散在各原料之间的孔隙处，并吸附在粗骨料颗粒表面，当海水进入混凝土内部时，氯离子随着海水的流动也进入到再生混凝土各原料之间的孔隙处，被聚合硫酸铁絮凝并留在混凝土结构中，而减少了氯离子流动至钢筋处的情况。由试验结果来看，实施例10的再生混凝土氯离子迁移系数是实施例2的再生混凝土氯离子迁移系数的44.95％，实施例12的再生混凝土氯离子迁移系数是实施例2的再生混凝土氯离子迁移系数的80.28％，实施例13的再生混凝土氯离子迁移系数是实施例2的再生混凝土氯离子迁移系数的86.24％。实施例10的再生混凝土抗压强度也是这几个实施例中最高的，由28天的抗压强度来看，是实施例2的再生混凝土抗压强度的1.07倍，实施例12的再生混凝土抗压强度则是实施例2的再生混凝土抗压强度的1.03倍，实施例13的再生混凝土抗压强度则是实施例2的再生混凝土抗压强度的1.02倍。体现了聚合硫酸铁和硬脂酸钙的复配作用对提高再生混凝土的抗氯离子侵蚀能力的效果，从而提高了再生混凝土的抗压强
度。
69.结合实施例10、实施例14和表4可以看出，实施例10与实施例14的区别在于再生混凝土的制备方法不同。由试验结果来看，实施例10的再生混凝土碳化深度小于实施例14的再生混凝土碳化深度，实施例10的再生混凝土抗压强度也高于实施例14的再生混凝土抗压强度。实施例10将再生粗骨料、羧甲基纤维素钠、4a沸石、聚合硫酸铁、硬脂酸钙和剩余的水混合均匀，可以充分提高再生粗骨料、羧甲基纤维素钠、4a沸石、聚合硫酸铁、硬脂酸钙的结合性，减少二氧化碳和氯离子进入再生混凝土内部的情况，提高再生混凝土的抗碳化能力，从而提高再生混凝土的抗压强度。
70.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。