一种高耐久的再生混凝土以及再生结构混凝土的制备工艺的制作方法

1.本发明涉及混凝土领域，尤其是涉及一种高耐久再生结构混凝土及其制备工艺。


背景技术：

2.近年来，我国经济建设高速发展，随着城镇化的快速推进以及基础建筑的大量建设，产生了大量建筑垃圾，若对建筑垃圾随意堆放，不仅占用了土地，并且对土壤环境造成一定的影响。
3.为对废弃混凝土材料进行资源化回收利用，目前建筑行业中会将混凝土材料进行破碎处理，筛选出适宜粒径的砂子和碎石作为再生骨料，并将再生骨料与水泥砂浆混合制成再生混凝土，以将废弃混凝土材料循环利用。但是，相比于天然的骨料，经过破碎后的再生骨料内部裂缝较多，并且再生骨料上难以避免残存水分活性低的砂浆，导致再生骨料制得的再生混凝土力学性能以及耐久性能较差，难以满足一些强度要求高的结构混凝土，在实际应用总有一定的使用限制性。


技术实现要素：

4.为了更好地利用废弃混凝土材料，本技术提供一种高耐久的再生混凝土以及再生结构混凝土的制备工艺。
5.第一方面，本技术提供一种高耐久再生结构混凝土的制备工艺，采用如下的技术方案：一种高耐久再生结构混凝土的制备工艺，包括以下制备步骤：s1，制作再生骨料：将收集回来的混凝土块敲击去除钢筋，初步破碎获得骨料颗粒；将骨料颗粒进行初步筛分，获得粒径为3
±
1mm的再生砂子；将初步筛分获得的50
±
10mm碎块进行加速锈化、二次破碎并筛分获得30
±
5mm碎块，再经过酸洗、碱洗、碳化加强处理，获得再生碎石；s2，制作再生混凝土：将再生碎石、再生砂子与水泥浆料搅拌混合，获得再生混凝土；s3，制作再生结构混凝土：搭建模板，在模板中捆扎钢筋，往模板中浇筑再生混凝土，养护后获得再生结构混凝土。
6.通过对旧混凝土材料经过敲除钢筋、初步破碎获得骨料颗粒，并对骨料进行初步筛分，获得能够重复利用的再生砂子，并通过对筛分出的碎块进行加速锈化、二次破碎筛分、酸洗、碱洗、碳化加强处理，获得力学性质良好、杂质含量低、碱活性适宜的再生碎石，从而使再生砂子以及再生碎石能够得到更好地回收利用制成再生混凝土，制得的再生结构混凝土具有良好的耐久性。
7.优选的，所述s1中的加速锈化处理包括以下步骤：sa1，将筛分获得的50
±
10mm碎块投入湿润剂中，浸泡25～30min后沥干；sa2，将沥干后的碎块置于喷洒有促锈剂的雾化室中24～30h，雾化室的湿度维持在95
±
3％，氧气含
量维持在65
±
3％。
8.由于旧混凝土材料中的钢筋普遍存在较为严重的锈蚀情况，锈蚀物质会沿着混凝土材料的内部裂缝蔓延扩散，导致混凝土材料破碎后，部分混凝土碎块内仍残存着较多的氧化铁杂质，通过利用湿润剂降低碎块的表面能，使碎块表面能够更好地润湿水分，从而使促锈剂更好地附着并渗透进在碎块中，锈蚀物质与促锈剂以及氧气接触后，充分氧化并涨大脱离碎块表面，有利于在后续酸洗的时候更好地去除，有效地降低了再生碎石的杂质含量。
9.优选的，按重量百分比计，所述湿润剂包括28～32％的磺基琥珀酸二乙基己酯钠以及12～15％的十二醇聚氧乙烯醚，剩余为水。
10.通过复配磺基琥珀酸二乙基己酯钠和十二醇聚氧乙烯醚，使混凝土碎块的表面能够更好地被湿润，减少气泡的沾附而堵塞缝隙，有利于碎块内部的锈蚀物质更好地与促锈剂以及氧气接触而充分氧化反应。
11.优选的，按重量百分比计，所述促锈剂包括40～55％的氯化钠以及10～12％的硝酸钙，剩余为水。
12.通过复配使用氯化钠以及硝酸钙形成的促锈剂，使碎块形成为电池腐蚀而使锈蚀物质快速氧化，从而提高碎块的加速锈化处理效率。
13.优选的，所述雾化室的温度控制在50
±
2℃。
14.通过提高雾化室的温度，进一步提高锈蚀物质的氧化反应效率。
15.优选的，所述s1中的碳化加强处理包括以下步骤：sb1，将碱洗处理后的碎块置于反应釜中，对反应釜抽真空，至反应釜内的真空度稳定在0.05～0.1mpa，然后往反应釜中通入二氧化碳，至反应釜内的压强在0.5～0.8mpa并维持6～8h；sb2，反应釜泄压，然后往反应釜中喷洒0.05wt％的氢氧化钠溶液，再重复步骤sb1的抽真空以及通入二氧化碳的操作，至反应釜内的压强在0.5～0.8mpa并维持1～1.5h，取出获得再生碎石；其中，步骤sb2的0.05wt％的氢氧化钠溶液喷洒量与反应釜内碎块的质量比为(0.02～0.03):1。
16.通过对碱洗后的碎块进行碳化处理，使碎块中的氢氧化钙、c-s-h凝胶物质与二氧化碳反应生成碳酸钙和硅胶，不仅填充了碎块内部的孔隙以及微小裂缝，提高碎块的力学性能，并且调节了碎块的碱活性，减缓了碱集料反应导致的膨胀形变，从而使含有再生碎石的再生结构混凝土性能更佳稳定，具有良好的耐久性。
17.优选的，所述再生骨料酸洗处理的酸洗液为5
±
0.5wt％的醋酸溶液，酸洗浸泡时间为18～24h。
18.醋酸对碎块表面的残余砂浆以及锈蚀物质具有优越的溶解去除作用，并且无氯化物残留，有利于提高再生混凝土的强度和耐久性。
19.优选的，所述再生骨料碱洗处理的碱洗液为0.5
±
0.1wt％的氢氧化钠溶液，碱洗浸泡时间3～5h。
20.碱洗液能够中和碎块的酸碱度，使再生碎石与水泥砂浆的水化产物能够更好地固结。
21.第二方面，本技术提供一种高耐久再生混凝土，采用如下的技术方案：一种高耐久再生混凝土，包括再生碎石、再生砂子以及水泥浆料，所述水泥浆料包括水泥、水、矿渣粉、粉煤灰以及减水剂，按重量份计，所述再生混凝土的各原料投加量如下：水148～162份、水泥320～335份、矿渣粉105～110份、粉煤灰50～58份、减水剂12.8～13.5份、再生碎石1055～1075份、再生砂子655～675份。
22.通过将回收处理后的再生碎石和再生砂子作为骨料并投加矿渣粉、粉煤灰作为胶凝材料，制成力学性能、抗冻性能以及耐腐蚀性能良好的再生混凝土，使得再生结构混凝土具有优越的耐久性，建筑垃圾可资源化利用，具有良好的经济价值。
23.优选的，所述水泥浆料还包括4.5～4.7份助凝剂，所述助凝剂为聚乙烯吡咯烷酮，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
24.通过使用聚乙烯吡咯烷酮助凝和聚羧酸减水剂，提高了再生砂子、再生碎石与水泥浆料的粘接性，使再生混凝土质量更佳。
25.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.通过对破碎筛分获得的碎块酸洗前进行加速锈化处理，使残留在碎块中的铁锈蚀物质充分氧化，有利于促进铁锈蚀物质脱离碎块而酸洗去除，使碎块杂质去除效率高、去除效果好，在碱洗后进行碳化加强处理，使再生碎石结构得到进一步的修复加强，使得再生碎石能够更好地充当再生混凝土的骨料，从而使再生结构混凝土呈现出优异的耐久性；2.通过将再生碎石和再生砂子作为骨料与水泥浆料混合制成再生混凝土，使建筑垃圾能够得到资源回收利用化，具有良好的经济价值。
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。实施例
27.实施例1一种高耐久再生结构混凝土，其制备工艺包括以下步骤：s1，制作再生骨料：预处理，将收集回来的混凝土块敲击去除钢筋，初步破碎获得骨料颗粒；初步筛分，将骨料颗粒进行初步筛分，对筛分获得的3
±
1mm颗粒进行烘干以及风力除尘处理，获得再生砂子；加速锈化处理，将筛分获得的50
±
10mm碎块进行加速锈化处理，加速锈化处理包括以下步骤：sa1，将筛分获得的50
±
10mm碎块投入湿润剂中，浸泡30min后沥干；sa2，将沥干后的碎块置于喷洒有促锈剂的雾化室中24h，雾化室的湿度维持在95
±
3％，氧气含量维持在65
±
3％，温度控制在50
±
2℃，每隔4h翻动搅拌碎块一次；二次破碎处理，对加速锈化处理后的碎块进行二次破碎并筛分，获得30
±
5mm碎块；酸洗处理，将二次破碎筛分后的30
±
5mm碎块置于酸洗液中，酸洗浸泡18h；碱洗处理，将酸洗处理后的碎块沥干，再置于碱洗液中碱洗浸泡3h；碳化加强处理，将碱洗处理后的碎块进行碳化加强处理，碳化加强处理包括以下
步骤：sb1，将碱洗处理后的碎块置于反应釜中，对反应釜抽真空，至反应釜内的真空度稳定在0.05～0.1mpa之间，然后往反应釜中通入二氧化碳，至反应釜内的压强在0.5～0.8mpa之间并维持6h；sb2，反应釜泄压，然后往反应釜中均匀喷洒0.05wt％的氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液的喷洒量与反应釜内碎块的质量比为0.02:1，然后再重复步骤sb1的抽真空以及通入二氧化碳的操作，至反应釜内的压强在0.5～0.8mpa并维持1h，取出烘干，获得再生碎石；再生骨料质量满足《jgj 52-2006普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》，以上处理步骤中的湿润剂、促锈剂、酸洗液、碱洗液的组分详见表1；s2，制作再生混凝土：将再生碎石、再生砂子与水泥浆料搅拌混合，获得再生混凝土，再生碎石、再生砂子与水泥浆料的投加量详见表2；s3，制作再生结构混凝土：搭建模板，在模板中捆扎钢筋，往模板中浇筑再生混凝土，养护后获得再生结构混凝土。根据实际需求，再生结构混凝土可浇筑成梁、柱、板。
28.实施例2一种高耐久再生结构混凝土，其制备工艺包括以下步骤：s1，制作再生骨料：预处理，将收集回来的混凝土块敲击去除钢筋，初步破碎获得骨料颗粒；初步筛分，将骨料颗粒进行初步筛分，对筛分获得的3
±
1mm颗粒进行烘干以及风力除尘处理，获得再生砂子；加速锈化处理，将筛分获得的50
±
10mm碎块进行加速锈化处理，加速锈化处理包括以下步骤：sa1，将筛分获得的50
±
10mm碎块投入湿润剂中，浸泡25min后沥干；sa2，将沥干后的碎块置于喷洒有促锈剂的雾化室中30h，雾化室的湿度维持在95
±
3％，氧气含量维持在65
±
3％，温度控制在50
±
2℃，每隔5h翻动搅拌碎块一次；二次破碎处理，对加速锈化处理后的碎块进行碾压二次破碎处理，并筛分获得30
±
5mm碎块；酸洗处理，将二次破碎筛分后的30
±
5mm碎块置于酸洗液中，酸洗浸泡24h；碱洗处理，将酸洗处理后的碎块沥干，再置于碱洗液中碱洗浸泡5h；碳化加强处理，将碱洗处理后的碎块进行碳化加强处理，碳化加强处理包括以下步骤：sb1，将碱洗处理后的碎块置于反应釜中，对反应釜抽真空，至反应釜内的真空度稳定在0.05～0.1mpa之间，然后往反应釜中通入二氧化碳，至反应釜内的压强在0.5～0.8mpa之间并维持8h；sb2，反应釜泄压，然后往反应釜中均匀喷洒0.05wt％的氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液的喷洒量与反应釜内碎块的质量比为0.02:1，然后再重复步骤sb1的抽真空以及通入二氧化碳的操作，至反应釜内的压强在0.5～0.8mpa并维持1.5h，取出烘干，获得再生碎石；以上处理步骤中的湿润剂、促锈剂、酸洗液、碱洗液的组分详见表1；s2，制作再生混凝土：将再生碎石、再生砂子与水泥浆料搅拌混合，获得再生混凝土，再生混凝土原料以及投加量详见表2；
s3，制作再生结构混凝土：搭建模板，在模板中捆扎钢筋，往模板中浇筑再生混凝土，养护后获得再生结构混凝土。
29.实施例3-6与实施例1的不同之处在于，实施例3-6的湿润剂、促锈剂、酸洗液、碱洗液组分不同，实施例1-6的湿润剂、促锈剂、酸洗液以及碱洗液的组分详见表1。
30.表1、湿润剂、促锈剂、酸洗液、碱洗液组分表表1、湿润剂、促锈剂、酸洗液、碱洗液组分表
31.其中，磺基琥珀酸二乙基己酯钠选购于南通阿切斯化工有限公司的磺基琥珀酸二乙基己酯，型号ot-70；十二醇聚氧乙烯醚选购于南通阿切斯化工有限公司的十二醇聚氧乙烯醚，型号aeo-7；十二烷基苯磺酸钠选购于武汉市辛昌化工有限责任公司的十二烷基苯磺酸钠，型号p60。
32.实施例7-10与实施例1的不同之处在于，实施例7-10的再生混凝土原料以及投加量不同，实施例1-10的再生混凝土原料以及投加量详见表2。
33.表2、再生混凝土原料以及投加量表(单位：kg)
34.其中，聚羧酸减水剂选购于山东万山化工有限公司的聚羧酸减水剂，型号fdn-c；聚乙烯吡咯烷酮助凝剂选购于济南荣广化工有限公司的聚乙烯吡咯烷酮助凝剂，型号k-30；萘磺酸盐减水剂选购于北京海岩兴业混凝土外加剂销售有限公司的萘磺酸盐减水剂，
型号dnf-c。对比例
35.对比例1与实施例1的不同之处在于，对比例1的再生骨料制备方法包括以下步骤：将收集回来的混凝土块敲击去除钢筋，初步破碎获得骨料颗粒；将骨料颗粒进行初步筛分，将初步筛分获得粒径为3
±
1mm的颗粒作为再生砂子，将初步筛分获得的30
±
5mm碎块进行酸洗、碱洗处理，烘干后获得再生碎石。
34.对比例2与实施例1的不同之处在于，对比例2的再生骨料制备方法包括以下步骤：将收集回来的混凝土块敲击去除钢筋，初步破碎获得骨料颗粒；将骨料颗粒进行初步筛分，将初步筛分获得粒径为3
±
1mm的颗粒作为再生砂子，将初步筛分获得的30
±
5mm碎块进行酸洗、碱洗、碳化加强处理，烘干后获得再生碎石。
35.对比例3与实施例1的不同之处在于，对比例3的再生骨料制备方法包括以下步骤：将收集回来的混凝土块敲击去除钢筋，初步破碎获得骨料颗粒；将骨料颗粒进行初步筛分，将初步筛分获得粒径为3
±
1mm的颗粒作为再生砂子，将初步筛分获得的50
±
10mm碎块进行加速锈化、二次破碎并筛分获得30
±
5mm碎块，再对30
±
5mm碎块进行酸洗、碱洗处理，烘干后获得再生碎石。性能检测试验
36.检测参照标准：《普通混凝土力学性能试验方法标准》gb/t50081-2002以及《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》gb/t50082-2009。
37.强度性能检测：对各实施例和对比例制得的再生混凝土制成100mm
×
100mm
×
100mm的混凝土试样，每块试样经过标准养护28d后，检测其抗压强度(单位：mpa)。
38.抗冻性检测：对各实施例和对比例制得的再生混凝土制成100mm
×
100mm
×
100mm的混凝土试样，慢冻法冻融处理100次后，检测其强度损失率(单位：％)。
39.抗锈蚀性检测：对各实施例和对比例制得的再生混凝土制成100mm
×
100mm
×
300mm的棱柱体混凝土试样，并且每块混凝土试样中均预埋有型号尺寸一致的钢筋试件，经过标准养护28d以及碳化处理28d、潮湿放置56d的锈蚀处理后，对各试样破型取出相应的钢筋，检测其锈蚀失重率(单位：％)。
40.检测结果与分析：强度性能、抗冻性能、抗锈蚀性能检测结果详见表3。
41.表3、性能检测结果
42.从表3的性能检测结果可以看出，实施例1-10的试样相比对比例1-3的抗压强度更高、冻融强度损失率以及锈蚀失重率更低，说明对再生碎石进行酸洗处理前进行加速锈化处理，在碱洗处理后进行碳化加强处理，有利于提高再生碎石的使用性能，使再生混凝土具有更好的力学性能、抗冻性以及耐钢筋锈蚀性。
43.其中，实施例1与实施例4的检测结构相比，实施例4的试样抗压强度、抗冻性以及抗腐蚀性均比实施例1更佳，说明以磺基琥珀酸二乙基己酯钠以及十二醇聚氧乙烯醚复配作为湿润剂对碎块具有更佳的湿润效果，有利于促进碎石的锈蚀物质更好地进行与促锈液以及氧气接触，从而提高锈蚀物质的锈化效率。实施例4与实施例5的检测结果相比，实施例5的试样抗压强度、抗冻性以及抗腐蚀性均比实施例4更佳，说明以氯化钠、硝酸钙复配成的促锈剂对碎块具有更佳的促进锈化效果。
44.在加速锈化的过程中，碎石内部裂缝中的铁锈蚀物质由于充分氧化形成三价铁氧化物，使得三价铁氧化物在酸洗中更易地溶解去除，此外，由于锈蚀物质充分氧化后体积会发生增大，使碎石二次破碎时在锈蚀物质所在的裂缝界面处破裂，从而在一定程度上消除碎石的内部裂缝隐患，二次破碎后筛选出品质更好的碎块。
45.此外，实施例1与对比例3的检测结果对比可知，实施例1的试样抗压强度、抗冻性以及抗腐蚀性均比对比例3更佳，说明对碎块碱洗后进行碳化处理，有利于提高再生混凝土的品质。
46.在碳化加强过程中，碎石内部的一些微小裂缝与二氧化碳接触后反应形成碳酸钙等难溶物质，使得碎石的结构进一步密实，并且降低了碎石的碱活性程度，使再生碎石与水泥浆料之间的碱-骨料反应得到减缓，从而减低了再生混凝土膨胀的潜在危害，提高其耐久性。
47.本技术的再生混凝土所制得的再生结构混凝土具有优良的力学强度以及耐久性能，使得建筑垃圾的混凝土材料能够得到更好的资源化利用，具有良好的经济价值和实用意义。
48.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。