一种可在寒冷地区多次利用的再生混凝土及制备方法与流程

1.本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种可在寒冷地区多次利用的再生混凝土及制备方法。


背景技术：

2.随着国家对建筑行业的可持续发展要求的不断提高，再生混凝土的普及成为必然。对于寒冷地区，大量再生混凝土结构暴露在冻融环境中，由于自然灾害或者到达设计使用年限，这些再生混凝土结构拆除成为废弃再生混凝土后，极可能因为抗冻耐久性失效而导致报废，不能再生利用，成为无用废弃物。这些废弃再生混凝土不仅需要花费大量人力、物力处置，还占用了大量的土地资源，污染环境。
3.然而，全取代条件下再生混凝土力学性能与抗冻性能普遍较差，安全储备较小，在发生抗冻耐久性损失时往往伴随着内部结构的严重损伤，这会导致第二代再生粗骨料物理性能下降，因此，寒冷地区的废弃再生混凝土往往不建议作为粗骨料再次应用于结构混凝土。
4.现有技术中尚未有力学性能好、抗冻性能强且能多次利用的再生混凝土能够解决寒冷地区混凝土不能多次利用的问题。


技术实现要素：

5.为解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种可在寒冷地区多次利用的再生混凝土，该再生混凝土强度高、抗冻性能好，且冻融300次后，将再生混凝土破碎得到的第二代再生粗骨料可以再次应用于结构混凝土，解决了寒冷地区废弃再生混凝土不能多次利用的问题。
6.本发明的另一目的是提供一种可在寒冷地区多次利用的再生混凝土的制备方法，利于混凝土及其制品的工业化生产。
7.为解决现有技术的不足，本发明提供的技术方案为：
8.一种可在寒冷地区多次利用的再生混凝土，包括以下重量份的组分：再生粗骨料860～912份，河砂692～736份，硅酸盐水泥286～312份，硅灰22～24份，粉煤灰88～96份，矿渣44～48份，减水剂2.2～2.4份，引气剂0.26～0.29份和水169～182份。
9.优选的，所述再生粗骨料为gb/t25177—2010规定的ⅰ类再生粗骨料或ⅱ类再生粗骨料，粒径为5～25mm。
10.优选的，所述硅酸盐水泥的强度等级不低于42.5。
11.优选的，所述硅酸盐水泥、硅灰、粉煤灰和矿渣的重量比为13：1：4：2。
12.优选的，所述水的重量与所述硅酸盐水泥、硅灰、粉煤灰和矿渣的总重量之比为0.35～0.41。
13.优选的，所述河砂为中砂，细度模数为2.5～2.6。
14.优选的，所述减水剂为聚羧酸系减水剂、萘系减水剂或氨基硫磺系减水剂，减水效
率不低于25％。
15.优选的，所述引气剂为松香类引气剂、皂苷类引气剂或脂肪醇类引气剂。
16.一种可在寒冷地区多次利用的再生混凝土的制备方法，包括，
17.s1：按照前述的可在寒冷地区多次利用的再生混凝土的重量份称取各组分；
18.s2：将再生粗骨料与河砂加入搅拌容器搅拌均匀；
19.s3：将45％～55％的水加入搅拌容器搅拌均匀；
20.s4：将硅酸盐水泥、硅灰、粉煤灰和矿渣加入搅拌容器搅拌均匀；
21.s5：将减水剂、引气剂以及剩余的水加入搅拌容器搅拌均匀得到前述的可在寒冷地区多次利用的再生混凝土。
22.优选的，所述步骤s2中，搅拌时间为60～100s；
23.所述步骤s3中，搅拌时间为60～100s；
24.所述步骤s4中，搅拌时间为30～50s；
25.所述步骤s5中，搅拌时间为120～150s。
26.本发明的有益效果：
27.1)本发明的配合比合理，制备的可在寒冷地区多次利用的再生混凝土其坍落度大于160mm，抗压强度大于35mpa，抗折强度大于4mpa，冻融多次300次后的质量损失率小于3％，相对动弹性模量大于70％，性能良好。
28.2)本发明提供的可在寒冷地区多次利用的再生混凝土冻融300次破碎后得到的第二代再生粗骨料表观密度大于2290kg/m3，吸水率小于7％，压碎值小于25％，坚固性(质量损失)小于12％，微粉含量小于2.5％，泥块含量小于1％，针片状颗粒含量小于8％，物理性能满足第ⅲ类再生粗骨料使用需求，可用于结构混凝土，使用其制备的第二代再生混凝土，抗压强度大于35mpa，抗折强度大于3.5mpa，冻融多次300次后的质量损失率小于4％，相对动弹性模量大于65％，各项性能良好，实现了寒冷地区废弃再生混凝土的多次利用。
具体实施方式
29.下面结合实施方式对本发明作进一步描述。以下实施方式仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
30.本发明实施例提供一种可在寒冷地区多次利用的再生混凝土，包括以下重量份的组分：再生粗骨料860～912份，河砂692～736份，硅酸盐水泥286～312份，硅灰22～24份，粉煤灰88～96份，矿渣44～48份，减水剂2.2～2.4份，引气剂0.26～0.29份和水169～182份。硅酸盐水泥，硅灰，粉煤灰和矿渣作为胶凝材料。
31.再生粗骨料与砂起到骨架的作用，各种胶凝材料与水混合后，将骨料包裹，使再生混凝土具备一定的和易性，其中硅灰、粉煤灰以及矿渣由于其活性与密度差异，可在再生混凝土中发挥形态效应、活性效应和微集料填充效应，形成了超叠加效应，进而密实了再生混凝土内部孔隙与界面过渡区，提高了再生混凝土的力学与抗冻性能，因此抵御冻融损伤的能力更强，同时，由于砂浆的二次水化，弥补了部分损伤，保证了第二代再生粗骨料的物理力学性能较为良好。
32.在本发明的可选实施例中，再生粗骨料为gb/t25177—2010规定的可商用的ⅰ类再生粗骨料或ⅱ类再生粗骨料，其表观密度大于2350kg/m3，吸水率小于5％，压碎值小于
20％，坚固性(质量损失)小于10％，微粉含量小于2％，泥块含量小于0.7％，针片状颗粒含量小于10％，粒径为5～25mm。
33.在本发明的可选实施例中，硅酸盐水泥的强度等级不低于42.5。
34.在本发明的可选实施例中，硅酸盐水泥、硅灰、粉煤灰和矿渣的重量比为13：1：4：2。
35.在本发明的可选实施例中，水的重量与胶凝材料(硅酸盐水泥、硅灰、粉煤灰以及矿渣)的总重量之比为0.35～0.41。
36.在本发明的可选实施例中，河砂为中砂，细度模数为2.5～2.6。
37.在本发明的可选实施例中，减水剂为聚羧酸系减水剂、萘系减水剂或氨基硫磺系减水剂，减水效率不低于25％。其中，聚羧酸系减水剂为优选的减水剂。
38.在本发明的可选实施例中，引气剂为松香类引气剂、皂苷类引气剂或脂肪醇类引气剂。其中，脂肪醇类引气剂为优选的引气剂。
39.本发明实施例还提供一种可在寒冷地区多次利用的再生混凝土的制备方法，包括以下步骤：
40.s1：按照前述的可在寒冷地区多次利用的再生混凝土的重量份称取各组分；
41.s2：将再生粗骨料与河砂加入搅拌容器，干搅60～100s；
42.s3：将45％～55％的水加入搅拌容器搅拌60～100s；
43.s4：将硅酸盐水泥、硅灰、粉煤灰和矿渣加入搅拌容器搅拌30～50s；
44.s5：将减水剂、引气剂以及剩余的水加入搅拌容器搅拌120～150s，混合均匀得到前述的可在寒冷地区多次利用的再生混凝土。
45.在本发明的可选实施例中，搅拌容器为搅拌机。
46.本发明依据gb/t50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》测量再生混凝土的坍落度，依据gb/t50081—2019《普通混凝土力学性能试验方法标准》测量得到的28d抗压强度、28d抗折强度，以及依据gb/t50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》测量得到的300次快速冻融试验后的质量损失率、相对动弹性模量来表征所制备的可在寒冷地区多次利用的再生混凝土的性能。
47.此外，本发明依据gb/t25177—2010《混凝土用再生粗骨料》测量了所制备的可在寒冷地区多次利用的再生混凝土冻融300次后，破碎得到粒径大于4.75mm的第二代再生粗骨料的物理性能，并使用其制备了第二代再生混凝土，测得第二代再生混凝土的28d抗压强度、28d抗折强度，以及300次快速冻融试验后的质量损失率、相对动弹性模量来表征第二代再生混凝土的性能。
48.下述实施例中，引气剂为购自江苏苏博特新材料股份有限公司的脂肪醇类引气剂，型号为gyq-e100，主要成分为脂肪醇聚氧乙烯醚。减水剂为购自江苏苏博特新材料股份有限公司的聚羧酸系减水剂，型号为pca
‑ⅰ
，主要成分为丁烯二酸-丙烯酸-烯丙基聚乙二醇共聚物。
49.实施例一
50.1)制备再生混凝土：
51.步骤一：按照重量份准备再生粗骨料883份，河砂736份，普通硅酸盐水泥286份，硅灰22份，粉煤灰88份，矿渣44份，水182份，聚羧酸减水剂2.2份，gyq-e100引气剂0.26份。其
中，再生粗骨料表观密度为2442kg/m3，吸水率为3.8％，压碎值为15.6％，坚固性(质量损失)为9.2％，微粉含量为0.8％，泥块含量为0.3％，针片状颗粒含量为6.7％，粒径为5～25mm。河砂为中砂，细度模数为2.6。普通硅酸盐水泥的强度等级为42.5，普通硅酸盐水泥、硅灰、粉煤灰和矿渣的质量占总胶凝材料的比例为13：1：4：2，水胶比为0.41。聚羧酸减水剂的减水效率为25％。
52.步骤二：将再生粗骨料与河砂加入搅拌机干搅60s。
53.步骤三：将91份的水加入搅拌机搅拌60s。
54.步骤四：将硅酸盐水泥、硅灰、粉煤灰和矿渣加入搅拌机搅拌30s。
55.步骤五：将聚羧酸减水剂、gyq-e100引气剂以及剩下的91份的水加入搅拌机搅拌120s，混合均匀即得再生混凝土。
56.2)制备第二代再生混凝土：
57.将步骤五制备的再生混凝土冻融300次后，得到废弃再生混凝土，再将废弃再生混凝土破碎得到粒径大于4.75mm的第二代再生粗骨料；将第二代再生粗骨料替换步骤一中所用再生粗骨料，其他组分不变，按照步骤一的各组分含量及步骤二～五制备第二代再生混凝土。
58.实施例二
59.1)制备再生混凝土：
60.步骤一：按照重量份准备再生粗骨料897份，河砂718份，普通硅酸盐水泥299份，硅灰23份，粉煤灰92份，矿渣46份，水175份，聚羧酸减水剂2.3份，gyq-e100引气剂0.28份。其中，再生粗骨料表观密度为2442kg/m3，吸水率为3.8％，压碎值为15.6％，坚固性(质量损失)为9.2％，微粉含量为0.8％，泥块含量为0.3％，针片状颗粒含量为6.7％，粒径为5～25mm。河砂为中砂，细度模数为2.6。普通硅酸盐水泥的强度等级为42.5，普通硅酸盐水泥、硅灰、粉煤灰和矿渣的质量占总胶凝材料的比例为13：1：4：2，水胶比为0.38。聚羧酸减水剂的减水效率为25％。
61.步骤二：将再生粗骨料与河砂加入搅拌机干搅70s；
62.步骤三：将87.5份的水加入搅拌机搅拌70s；
63.步骤四：将硅酸盐水泥、硅灰、粉煤灰和矿渣加入搅拌机搅拌40s；
64.步骤五：将聚羧酸减水剂、gyq-e100引气剂以及剩下的87.5份的水加入搅拌机搅拌130s，混合均匀即得再生混凝土。
65.2)制备第二代再生混凝土：
66.将步骤五制备的再生混凝土冻融300次后，得到废弃再生混凝土，再将废弃再生混凝土破碎得到粒径大于4.75mm的第二代再生粗骨料；将第二代再生粗骨料替换步骤一中所用再生粗骨料，其他组分不变，按照步骤一的各组分含量及步骤二～五制备第二代再生混凝土。
67.实施例三
68.1)制备再生混凝土：
69.步骤一：按照重量份准备再生粗骨料912份，河砂692份，普通硅酸盐水泥312份，硅灰24份，粉煤灰96份，矿渣48份，水169份，聚羧酸减水剂2.4份，gyq-e100引气剂0.29份。其中，再生粗骨料表观密度为2442kg/m3，吸水率为3.8％，压碎值为15.6％，坚固性(质量损
失)为9.2％，微粉含量为0.8％，泥块含量为0.3％，针片状颗粒含量为6.7％，粒径为5～25mm。河砂为中砂，细度模数为2.6。普通硅酸盐水泥的强度等级为42.5，普通硅酸盐水泥、硅灰、粉煤灰和矿渣的质量占总胶凝材料的比例为13：1：4：2，水胶比为0.35。聚羧酸减水剂的减水效率为25％。
70.步骤二：将再生粗骨料与河砂加入搅拌机干搅90s；
71.步骤三：将84.5份的水加入搅拌机搅拌90s；
72.步骤四：将硅酸盐水泥、硅灰、粉煤灰和矿渣加入搅拌机搅拌50s；
73.步骤五：将聚羧酸减水剂、gyq-e100引气剂以及剩下的84.5份的水加入搅拌机搅拌150s，混合均匀即得再生混凝土。
74.2)制备第二代再生混凝土：
75.将步骤五制备的再生混凝土冻融300次后，得到废弃再生混凝土，再将废弃再生混凝土破碎得到粒径大于4.75mm的第二代再生粗骨料；将第二代再生粗骨料替换步骤一中所用再生粗骨料，其他组分不变，按照步骤一的各组分含量及步骤二～五制备第二代再生混凝土。
76.对比例
77.1)制备再生混凝土：
78.步骤一：按照重量份准备再生粗骨料883份，河砂736份，普通硅酸盐水泥440份，水182份，聚羧酸减水剂1份，gyq-e100引气剂0.2份。其中，再生粗骨料表观密度为2442kg/m3，吸水率为3.8％，压碎值为15.6％，坚固性(质量损失)为9.2％，微粉含量为0.8％，泥块含量为0.3％，针片状颗粒含量为6.7％，粒径为5～25mm。河砂为中砂，细度模数为2.6。普通硅酸盐水泥的强度等级为42.5，水胶比为0.41。聚羧酸减水剂的减水效率为25％。
79.步骤二：将再生粗骨料与河砂加入搅拌机干搅60s；
80.步骤三：将91份的水加入搅拌机搅拌60s；
81.步骤四：将硅酸盐水泥加入搅拌机搅拌30s；
82.步骤五：将聚羧酸减水剂、gyq-e100引气剂以及剩下的91份的水加入搅拌机搅拌120s，混合均匀即得再生混凝土。
83.2)制备第二代再生混凝土
84.步骤六：将制备的再生混凝土冻融300次后，得到废弃再生混凝土，再将废弃再生混凝土破碎得到粒径大于4.75mm的第二代再生粗骨料；将第二代再生粗骨料替换步骤一中所用再生粗骨料，其他组分不变，按照步骤一的各组分含量及步骤二～五制备第二代再生混凝土。
85.表1再生混凝土的力学与抗冻性能数据
[0086][0087]
表2第二代再生粗骨料的性能数据
[0088][0089][0090]
表3第二代再生混凝土的力学与抗冻性能数据
[0091][0092]
通过表1可以看出，在本发明制备的可在寒冷地区多次利用的再生混凝土其坍落度大于160mm，抗压强度大于35mpa，抗折强度大于4mpa，冻融多次300次后的质量损失率小于3％，相对动弹性模量大于70％，性能良好。对比例中只加入了少量的减水剂与引气剂，不足以使再生混凝土拥有较好的工作性能，同时胶凝材料只有水泥，无法发挥矿物掺合料(硅灰、粉煤灰以及矿渣)带来的超叠加效应，致使该再生混凝土孔隙结构较差，因此，其性能较差。
[0093]
通过表2可以看出，破碎冻融300次后的废弃再生混凝土得到的第二代再生粗骨料，其物理力学性能满足规范gb/t25177—2010《混凝土用再生粗骨料》第ⅲ类再生粗骨料性能需求，可以再次应用于结构混凝土。由于实施例中的再生混凝土加入了矿物掺合料(硅
灰、粉煤灰以及矿渣)，在快冻试验中发生了砂浆的二次水化，弥补了部分冻融损伤，因此实施例中第二代再生粗骨料的物理性能优于对比例。
[0094]
通过表3可以看出，第二代再生混凝土抗压强度大于35mpa，抗折强度大于3.5mpa，冻融多次300次后的质量损失率小于4％，相对动弹性模量大于65％，各项性能良好，满足寒冷地区结构混凝土的性能要求，这说明了第二代再生粗骨料可以用于寒冷地区，实现了寒冷地区废弃再生混凝土的多次利用，解决了废弃再生混凝土污染环境等问题。
[0095]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。