一种复合增强剂及其制备方法和应用、再生混凝土路面砖的制备方法与流程

1.本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种复合增强剂及其制备方法和应用、再生混凝土路面砖的制备方法。


背景技术：

2.建筑废弃物是国家经济发展和城市化进程中不可忽视的产物，堆弃或填埋等处理建筑废弃物的处理方式会产生严重的环境问题和资源浪费，且会严重影响国家的可持续发展。如何较好地处理和资源化利用数量庞大的建筑废弃物是现阶段较为重要的任务。其中，将建筑废弃物破碎成不同粒径的再生骨料，并把中小粒径的再生骨料用于制备再生混凝土路面砖是一种较为有效的建筑废弃物资源化利用的方法。
3.再生混凝土路面砖主要由水泥、再生骨料和水经设备搅拌均匀后用专门的砖机生产设备压制养护而成，是现阶段建筑废弃物资源化较为普遍的产物之一。但是，由于再生骨料特别是再生细骨料的强度、颗粒级配和吸水率等指标较天然骨料差很多，在代替天然骨料制备再生混凝土路面砖的时候，为达到同一强度往往需要使用更多的水泥胶材，且制备路面砖强度稳定性较差。所以，急需通过技术创新，在同等水泥胶材用量的情况下也能制备出强度高且较为稳定的再生混凝土路面砖。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种复合增强剂及其制备方法和应用、再生混凝土路面砖的制备方法，本发明提供的复合增强剂可有效提高再生混凝土路面砖的强度和质量稳定性，在达到同等强度的情况下，减少水泥胶材的用量。
5.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
6.本发明提供了一种复合增强剂，包括以下重量份数的制备原料：
7.阴离子表面活性剂15～22份，非离子表面活性剂7～14份，稳定剂3～5份，水59～75份。
8.优选地，所述阴离子表面活性剂包括十二烷基苯磺酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠；所述十二烷基苯磺酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的质量比为9～12：6～10。
9.优选地，所述非离子表面活性剂包括脂肪醇聚氧乙烯醚和椰子油脂肪酸二乙醇酰胺；所述脂肪醇聚氧乙烯醚和椰子油脂肪酸二乙醇酰胺的质量比为5～10：2～4。
10.优选地，所述稳定剂为甜菜碱型两性表面活性剂。
11.优选地，所述甜菜碱型两性表面活性剂包括烷基甜菜碱、烷基酰胺甜菜碱、烷基磺基甜菜碱或烷基酰胺羟磺基甜菜碱。
12.本发明提供了上述技术方案所述复合增强剂的制备方法，包括以下步骤：
13.将阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、稳定剂和水混合，得到复合增强剂。
14.本发明提供了上述技术方案所述复合增强剂或上述技术方案所述制备方法制备
得到的复合增强剂在制备再生混凝土路面砖中的应用。
15.优选地，所述再生混凝土路面砖中复合增强剂的质量含量为0.1～0.3％。
16.本发明提供了一种再生混凝土路面砖的制备方法，包括以下步骤：
17.将水泥、再生骨料、增强剂和水混合，得到底料；所述增强剂为上述技术方案所述复合增强剂或上述技术方案所述制备方法制备得到的复合增强剂；
18.将水泥、河砂和水混合，得到面料；
19.依次铺设底料和面料，振动加压成型，得到砖坯；
20.将所述砖坯进行养护，得到再生混凝土路面砖。
21.优选地，所述面料的厚度为5～8mm。
22.本发明提供了一种复合增强剂，包括以下重量份数的制备原料：阴离子表面活性剂15～22份，非离子表面活性剂7～14份，稳定剂3～5份，水59～75份。本发明提供的复合增强剂采用阴离子与非离子表面活性剂复配体系，添加到再生混凝土路面砖中，能够降低水泥胶材和再生骨料的表面张力，降低路面砖的水胶比，在路面砖振动加压成型时，其润滑作用可以让砖体更密实，进而提高砖的强度，且更有利于路面砖的成型脱模。在本发明中，稳定剂能够避免阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂析出、成团，保持复合增强剂成分的稳定性，也可以降低表面张力，提高再生混凝土路面砖的强度和质量稳定性。采用本发明的复合增强剂制备再生混凝土路面砖，能够在达到同等强度的情况下，减少水泥胶材的用量，在同等水泥用量的情况下，可明显提高路面砖的强度和质量稳定性。
23.另外，本技术提供的复合增强剂的原料和制备成本较低，每公斤的成本仅为2元，且在路面砖中的添加量仅为0.1～0.3％，额外成本较低，适宜推广应用。
具体实施方式
24.本发明提供了一种复合增强剂，包括以下重量份数的制备原料：
25.阴离子表面活性剂15～22份，非离子表面活性剂7～14份，稳定剂3～5份，水59～75份。
26.在本发明中，若无特殊说明，所有的制备原料均为本领域技术人员熟知的市售商品。
27.在本发明中，按重量份数计，制备所述复合增强剂的原料包括阴离子表面活性剂15～22份，优选为18～20份，更优选为19份。在本发明中，所述阴离子表面活性剂优选包括十二烷基苯磺酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠；所述十二烷基苯磺酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的质量比优选为9～12：6～10，更优选为12:8。在本发明中，所述十二烷基苯磺酸钠优选为直链结构型。
28.在本发明中，以所述阴离子表面活性剂的重量份数为基准，制备所述复合增强剂的原料包括非离子表面活性剂7～14份，优选为8～10份。在本发明中，所述非离子表面活性剂优选包括脂肪醇聚氧乙烯醚和椰子油脂肪酸二乙醇酰胺；所述脂肪醇聚氧乙烯醚和椰子油脂肪酸二乙醇酰胺的质量比优选为5～10：2～4，更优选为8:4。
29.在本发明中，以所述阴离子表面活性剂的重量份数为基准，制备所述复合增强剂的原料包括稳定剂3～5份，优选为4～5份。在本发明中，所述稳定剂优选为甜菜碱型两性表面活性剂。在本发明中，所述甜菜碱型两性表面活性剂优选包括烷基甜菜碱、烷基酰胺甜菜
碱、烷基磺基甜菜碱或烷基酰胺羟磺基甜菜碱，更优选为烷基酰胺甜菜碱。在本发明中，所述烷基酰胺甜菜碱优选为烷基碳链长度为c10-c18酰胺丙基甜菜碱，更优选为月桂酰胺基丙基甜菜碱或椰油酰胺丙基甜菜碱。
30.在本发明中，以所述阴离子表面活性剂的重量份数为基准，制备所述复合增强剂的原料包括水59～75份，优选为63份。在本发明中，所述水优选为去离子水。
31.本发明还提供了上述技术方案所述复合增强剂的制备方法，包括以下步骤：
32.将阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、稳定剂和水混合，得到复合增强剂。
33.在本发明中，所述混合的温度优选为50℃，所述混合优选在搅拌条件下进行，所述搅拌的速率优选为300r/min。在本发明中，所述混合时的加料顺序优选为：在水中加入依次加入阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂和稳定剂。
34.在本发明的具体实施例中，所述复合增强剂的制备方法为：在容器中加入水，控制均质机转速为300r/min，水浴加热至50℃，加入十二烷基苯磺酸钠，搅拌至完全溶解，然后按顺序加入脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、非离子表面活性剂和稳定剂，均质后冷却，得到复合增强剂。
35.本发明提供的制备方法简便易操作，制备成本较低。
36.本发明还提供了上述技术方案所述复合增强剂或上述技术方案所述制备方法制备得到的复合增强剂在制备再生混凝土路面砖中的应用。本发明通过复合增强剂的高表面活性、吸附和润滑作用，减少用水量，提高路面砖的密实度，解决再生混凝土路面砖强度低、稳定性差、水泥胶材用量大的问题，用于制备强度高、稳定性好的再生混凝土路面砖。
37.在本发明中，所述再生混凝土路面砖中复合增强剂的质量含量优选为0.1～0.3％。本发明仅需添加极少量的复合增强剂即可以有效提高再生混凝土路面砖的强度和质量稳定性，在达到同等强度的情况下，减少水泥胶材的用量。
38.本发明还提供了一种再生混凝土路面砖的制备方法，包括以下步骤：
39.将水泥、再生骨料、增强剂和水混合，得到底料；所述增强剂为上述技术方案所述复合增强剂或上述技术方案所述制备方法制备得到的复合增强剂；
40.将水泥、河砂和水混合，得到面料；
41.依次铺设底料和面料，振动加压成型，得到砖坯；
42.将所述砖坯进行养护，得到再生混凝土路面砖。
43.本发明将水泥、再生骨料、增强剂和水混合，得到底料。在本发明中，所述水泥优选为po42.5水泥。在本发明中，所述再生骨料优选包括再生细骨料和再生中骨料；所述再生细骨料的粒径优选为5mm以下，模数优选为2.8；所述再生中骨料的粒径优选大于5mm小于等于10mm。在本发明中，所述增强剂为上述技术方案所述复合增强剂或上述技术方案所述制备方法制备得到的复合增强剂，这里不再赘述。
44.在本发明中，所述水泥、再生骨料和水的质量比优选为1:4～10:0.15～0.4，更优选为1:4～6：0.15～0.28；所述再生细骨料和再生中骨料的质量比优选为4:1～1:1，更优选为13：7。在本发明中，所述增强剂的质量优选为水质量的1～2％，更优选为1.5％。
45.在本发明中，所述水泥、再生骨料、增强剂和水混合优选包括：将水泥和再生骨料进行预混，得到干料；将增强剂和水混合，得到增强剂溶液；将所述增强剂溶液和干料进行搅拌混合。在本发明中，所述预混的时间优选为30s；所述搅拌混合的时间优选为150s。
46.本发明将水泥、河砂和水混合，得到面料。在本发明中，所述水泥优选为po42.5水泥。在本发明中，所述河砂的粒径优选为40～60目。在本发明中，所述水泥和河砂的质量比优选为1：4～5，更优选为1：4。在本发明中，所述面料中的含水量优选为5wt％。在本发明的具体实施例中，将水泥和河砂预混30s，加水搅拌150s，得到面料。
47.得到底料和面料后，本发明依次铺设底料和面料，振动加压成型，得到砖坯。在本发明中，优选将所述底料转送至砌块成型机底料料斗，将所述面料转送至砌块成型机面料料斗，然后在砌块成型机中依次铺设底料和面料。在本发明中，所述砌块成型机优选为海斯砌块成型机rh2000-4。
48.在本发明中，所述底料的厚度优选为52～55mm；所述面料的厚度优选为5～8mm，更优选为5mm。在本发明中，所述振动加压成型的振动器转速优选为2800rpm，振动力优选为70kn，振动时间优选为3s。
49.得到砖坯后，本发明将所述砖坯进行养护，得到再生混凝土路面砖。在本发明中，所述养护优选包括依次进行的第一养护和第二养护。在本发明中，所述第一养护优选在养护窑中进行；所述第一养护的温度优选为25～30℃；所述第一养护的相对湿度优选为90％以上；所述第一养护的时间优选为1天。在本发明中，所述第二养护优选在标准养护室中进行；所述第二养护的温度优选为18～22℃；所述第二养护的相对湿度优选大于95％；所述第二养护的时间优选为27天。
50.在本发明中，所述再生混凝土路面砖的尺寸优选为600mm
×
300mm
×
60mm。
51.下面将结合本发明中的实施例，对本发明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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
52.实施例1
53.本实施例提供的复合增强剂由以下重量份数的制备原料组成：十二烷基苯磺酸钠12份，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠8份，脂肪醇聚氧乙烯醚8份，椰子油脂肪酸二乙醇酰胺4份，月桂酰胺基丙基甜菜碱5份，去离子水63份。
54.在容器中加入水，控制均质机转速为300r/min，水浴加热至50℃，加入十二烷基苯磺酸钠，搅拌至完全溶解，然后按顺序加入脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺和月桂酰胺基丙基甜菜碱，均质后冷却，得到复合增强剂。
55.应用例1
56.再生混凝土路面砖的生产设备：海斯砌块成型机rh2000-4，再生混凝土路面砖的尺寸：600mm
×
300mm
×
60mm。
57.将300kg po42.5水泥、1300kg再生细骨料(模数2.8)和700kg再生中骨料加入搅拌机预混30s，得到干料；将15kg实施例1制备的复合增强剂和1000kg水混合，得到增强剂溶液；将所述干料和增强剂溶液搅拌150s后，得到底料；将所述底料转送至砌块成型机底料料斗；
58.将250kg po42.5水泥和1000kg河砂加入搅拌机预混30s，加水搅拌150s后，得到面料，面料的含水率为5wt％；将所述面料转送至砌块成型机面料料斗；
59.先铺底料后铺面料，底料厚度为55mm，面料厚度为5mm，进行振动加压成型；振动加
压成型振动器转速为2800rpm，振动力为70kn，振动时间为3s，得到砖坯；
60.将所述砖坯在养护窑(温度为25～30℃，相对湿度为90％以上)养护1天后，转送到标准养护室(温度为20℃，相对湿度大于95％)养护至28天，得到再生混凝土路面砖。
61.应用例2
62.与应用例1基本相同，不同之处在于：底料中的水泥用量调整为400kg。
63.对比例1
64.与应用例1基本相同，不同之处在于：不添加复合增强剂。
65.对比例2
66.与应用例2基本相同，不同之处在于：不添加复合增强剂。
67.测试例1
68.按照gb 28635-2012《混凝土路面砖》检测应用例1～2和对比例1～2制备的再生混凝土路面砖的28天抗压强度，分别随机选取10块再生混凝土路面砖进行抗压强度测试，如表1所示。
69.表1应用例1～2和对比例1～2制备的再生混凝土路面砖的强度
[0070][0071][0072]
实施例2
[0073]
本实施例提供的复合增强剂由以下重量份数的制备原料组成：十二烷基苯磺酸钠10份，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠10份，脂肪醇聚氧乙烯醚10份，椰子油脂肪酸二乙醇酰胺2份，椰油酰胺丙基甜菜碱3份，去离子水65份。
[0074]
在容器中加入水，控制均质机转速为300r/min，水浴加热至50℃，加入十二烷基苯磺酸钠，搅拌至完全溶解，然后按顺序加入脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺和椰油酰胺丙基甜菜碱，均质后冷却，得到复合增强剂。
[0075]
应用例3
[0076]
再生混凝土路面砖的生产设备：海斯砌块成型机rh2000-4，再生混凝土路面砖的尺寸：600mm
×
300mm
×
60mm。
[0077]
将300kg po42.5水泥、1300kg再生细骨料(模数2.8)和700kg再生中骨料加入搅拌机预混30s，得到干料；将15kg实施例2制备的复合增强剂和1000kg水混合，得到增强剂溶液；将所述干料和增强剂溶液搅拌150s后，得到底料；将所述底料转送至砌块成型机底料料斗；
[0078]
将250kg po42.5水泥和1000kg河砂加入搅拌机预混30s，加水搅拌150s后，得到面料，面料的含水率为5wt％；将所述面料转送至砌块成型机面料料斗；
[0079]
先铺底料后铺面料，底料厚度为55mm，面料厚度为5mm，进行振动加压成型；振动加压成型振动器转速为2800rpm，振动力为70kn，振动时间为3s，得到砖坯；
[0080]
将所述砖坯在养护窑(温度为25～30℃，相对湿度为90％以上)养护1天后，转送到标准养护室(温度为20℃，相对湿度大于95％)养护至28天，得到再生混凝土路面砖。
[0081]
应用例4
[0082]
与应用例3基本相同，不同之处在于：底料中的水泥用量调整为400kg。
[0083]
对比例3
[0084]
与应用例3基本相同，不同之处在于：不添加复合增强剂。
[0085]
对比例4
[0086]
与应用例4基本相同，不同之处在于：不添加复合增强剂。
[0087]
测试例2
[0088]
按照gb 28635-2012《混凝土路面砖》检测应用例3～4和对比例3～4制备的再生混凝土路面砖的28天抗压强度，分别随机选取10块再生混凝土路面砖进行抗压强度测试，如表2所示。
[0089]
表2应用例3～4和对比例3～4制备的再生混凝土路面砖的强度
[0090][0091]
实施例3
[0092]
本实施例提供的复合增强剂由以下重量份数的制备原料组成：十二烷基苯磺酸钠12份，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠8份，脂肪醇聚氧乙烯醚9份，椰子油脂肪酸二乙醇酰胺3份，椰油酰胺丙基甜菜碱4份，去离子水64份。
[0093]
在容器中加入水，控制均质机转速为300r/min，水浴加热至50℃，加入十二烷基苯磺酸钠，搅拌至完全溶解，然后按顺序加入脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺和椰油酰胺丙基甜菜碱，均质后冷却，得到复合增强剂。
[0094]
应用例5
[0095]
再生混凝土路面砖的生产设备：海斯砌块成型机rh2000-4，再生混凝土路面砖的尺寸：600mm
×
300mm
×
60mm。
[0096]
将300kg po42.5水泥、1300kg再生细骨料(模数2.8)和700kg再生中骨料加入搅拌机预混30s，得到干料；将15kg实施例3制备的复合增强剂和1000kg水混合，得到增强剂溶液；将所述干料和增强剂溶液搅拌150s后，得到底料；将所述底料转送至砌块成型机底料料斗；
[0097]
将250kg po42.5水泥和1000kg河砂加入搅拌机预混30s，加水搅拌150s后，得到面料，面料的含水率为5wt％；将所述面料转送至砌块成型机面料料斗；
[0098]
先铺底料后铺面料，底料厚度为55mm，面料厚度为5mm，进行振动加压成型；振动加压成型振动器转速为2800rpm，振动力为70kn，振动时间为3s，得到砖坯；
[0099]
将所述砖坯在养护窑(温度为25～30℃，相对湿度为90％以上)养护1天后，转送到标准养护室(温度为20℃，相对湿度大于95％)养护至28天，得到再生混凝土路面砖。
[0100]
应用例6
[0101]
与应用例5基本相同，不同之处在于：底料中的水泥用量调整为400kg。
[0102]
对比例5
[0103]
与应用例5基本相同，不同之处在于：不添加复合增强剂。
[0104]
对比例6
[0105]
与应用例6基本相同，不同之处在于：不添加复合增强剂。
[0106]
测试例3
[0107]
按照gb 28635-2012《混凝土路面砖》检测应用例5～6和对比例5～6制备的再生混凝土路面砖的28天抗压强度，分别随机选取10块再生混凝土路面砖进行抗压强度测试，如表3所示。
[0108]
表3应用例5～6和对比例5～6制备的再生混凝土路面砖的强度
[0109][0110]
由表1～3可以看出，在同等水泥用量的情况下，采用本发明的复合增强剂可明显提高路面砖的强度和质量稳定性。
[0111]
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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。