掺入钢-聚乙烯混杂纤维的再生骨料混凝土及其制备方法

1.本发明涉及再生混凝土的制备技术领域，尤其是涉及一种掺入钢-聚乙烯混杂纤维的再生骨料混凝土及其制备方法。


背景技术：

2.随着我国经济的快速发展，城市建设规模的不断扩大，产生了许多建筑垃圾，其中废弃混凝土占的比重最大。而目前对于废弃混凝土的处理主要是天然堆放和浅层填埋，这样不仅污染环境，也会占用土地资源，所以对再生混凝土的研究和应用迫在眉睫。
3.将废弃混凝土破碎、筛分制成再生粗骨料并制备再生混凝土，能够有效减少建筑垃圾的天然堆放和填埋等环境问题。但再生骨料具有孔隙率大、密度小和强度低等缺陷，导致再生混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度较低。因此，需要对再生混凝土进行性能强化。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种掺入钢-聚乙烯混杂纤维的再生骨料混凝土及其制备方法，解决现有技术中再生混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度较低的技术问题。
5.本发明的第一方面提供一种掺入钢-聚乙烯混杂纤维的再生骨料混凝土，其原料包括：水泥、天然粗骨料、天然细骨料、再生粗骨料、水、钢纤维、聚乙烯纤维，且水泥、天然粗骨料、天然细骨料、再生粗骨料、水、钢纤维、聚乙烯纤维的质量比为1:(1.44～1.51)：(1.69～1.77)：(1.44～1.51)：(0.52～0.57)：(0.060～0.14)：(0.002～0.007)。
6.本发明的第二方面提供一种掺入钢-聚乙烯混杂纤维的再生骨料混凝土的制备方法，包括以下步骤：
7.将再生粗骨料和部分水进行预搅拌，得到第一混合物；其中，部分水为占水总量30～40％的水；
8.将天然粗骨料、天然细骨料和水泥加入第一混合物中并搅拌，得到第二混合物；
9.将剩下的水加入第二混合物中并搅拌，得到第三混合物；
10.将钢纤维和聚乙烯纤维均匀加入第三混合物中并搅拌，制得钢-聚乙烯混杂纤维再生混凝土。
11.与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
12.本发明通过向再生混凝土中掺入钢纤维和聚乙烯混杂纤维，可以弥补再生混凝在抗压强度、劈裂抗拉强度、延伸率和抗裂性等方面性能的不足，能够有效改善再生混凝土的力学性能，符合绿色建筑材料的要求且具有良好社会效益、环保效益和经济效益。
具体实施方式
13.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于
限定本发明。
14.本发明的第一方面提供一种掺入钢-聚乙烯混杂纤维的再生骨料混凝土，其原料包括：水泥、天然粗骨料、天然细骨料、再生粗骨料、水、钢纤维、聚乙烯纤维，且水泥、天然粗骨料、天然细骨料、再生粗骨料、水、钢纤维、聚乙烯纤维的质量比为1:(1.44～1.51)：(1.69～1.77)：(1.44～1.51)：(0.52～0.57)：(0.060～0.14)：(0.002～0.007)。本发明将废弃混凝土破碎、筛分制成再生粗骨料并制备再生混凝土，不仅可以减少建筑垃圾(如，废弃混凝土等)的天然堆放和填埋等环境问题，建筑垃圾能够得到良好的利用，同时能改善再生混凝土力学性能，符合绿色建筑材料的要求，具有良好社会效益、环保效益和经济效益；钢纤维因具有高抗拉强度和弹性模量、粘结性能好等特点，掺入再生混凝土中不仅可以抑制其内部膨胀产生的变形，还能显著提高再生混凝土材料的力学性能、以及韧性和耐久性；钢纤维可对再生混凝土产生套箍作用，约束其受压产生的横向膨胀，有利于提高其抗压强度；钢纤维与再生混凝土基体具有较好的机械锚固作用，纤维拔出过程中不仅要克服界面的黏结力与摩擦力，还要克服纤维与再生混凝土的锚固作用，从而提高了再生混凝土的劈裂抗拉强度。聚乙烯纤维是新型高强纤维，可以提高再生混凝土的粘结强度，并可在混凝土内部形成三维空间网状结构，起支撑作用，抑制混凝土中微裂缝的发展，从而改善再生混凝土的抗压性能和抗裂性能，满足建筑材料的使用要求。
15.本发明中，天然粗骨料与再生粗骨料的质量比为1:1。再生粗骨料的取代率增加会导致再生混凝土的强度一定程度的降低，本发明中通过控制50％再生骨料取代率，可以更有利于实际工程的应用。
16.本发明中，水泥为普通硅酸盐水泥；在本发明的一些具体实施方式中，水泥为p.o42.5级普通硅酸盐水泥；天然粗骨料为连续级配的石灰岩碎石，粒径为4.75～25mm；天然细骨料为连续级配的天然河砂，粒径0.075～4.75mm；再生粗骨料为废弃混凝土破碎后筛分得到的连续级配粗骨料，粒径4.74～20mm；钢纤维的密度为7500～8000kg/m3，弹性模量≥21gpa，抗拉强度≥2.93gpa；聚乙烯纤维的密度为950～1000kg/m3，弹性模量≥13gpa，抗拉强度≥3gpa。
17.在本发明的一些优选实施方式中，水泥、天然粗骨料、天然细骨料、再生粗骨料、水、钢纤维、聚乙烯纤维的质量比为1：1.44：1.69：1.44：0.52：(0.099～0.139)：(0.002～0.007)。
18.本发明中，上述掺入钢-聚乙烯混杂纤维的再生骨料混凝土的原料还包括：减水剂。进一步地，减水剂为聚羧酸高效减水剂。更进一步地，减水剂的固含量为10～30％，进一步为20％，水泥与减水剂的质量比为1：(0.009～0.013)。
19.本发明的第二方面提供一种掺入钢-聚乙烯混杂纤维的再生骨料混凝土的制备方法，包括以下步骤：
20.s1、将再生粗骨料和部分水进行预搅拌，得到第一混合物；其中，部分水为占水总量30～40％的水，预搅拌的时间为20～40s；
21.s2、将天然粗骨料、天然细骨料和水泥加入第一混合物中并搅拌，得到第二混合物；其中，搅拌的时间为30～90s；
22.s3、将剩下的水加入第二混合物中并搅拌，得到第三混合物；其中，搅拌的时间为30～90s；
23.s4、将钢纤维和聚乙烯纤维均匀加入第三混合物中并搅拌，制得钢-聚乙烯混杂纤维再生混凝土；其中，搅拌的时间为90～150s。
24.本发明中，步骤s3中，预先将减水剂溶于剩下的水中，再将含有减水剂的水加入第二混合物中并搅拌，得到第三混合物。
25.为避免赘述，本发明在各实施例和对比例中采用的水泥为p.o42.5级普通硅酸盐水泥；天然细骨料为连续级配的天然河砂，粒径0.075～4.75mm；天然粗骨料为连续级配的石灰岩碎石，粒径为4.75～25mm；再生粗骨料为废弃混凝土破碎后筛分得到的连续级配粗骨料，粒径4.74～20mm；钢纤维的密度为7850kg/m3，弹性模量≥21gpa，抗拉强度≥2.93gpa；聚乙烯纤维的密度为970kg/m3，弹性模量≥13gpa，抗拉强度≥3gpa，聚羧酸高效减水剂的固含量为20％。
26.实施例1
27.本实施例提供一种掺入聚乙烯纤维的再生骨料混凝土，其由水泥、天然粗骨料、天然细骨料、再生粗骨料、水、聚乙烯纤维、聚羧酸高效减水剂按照1：1.44：1.69：1.44：0.52：0.005：0.009的质量比制备而成；掺入聚乙烯纤维的再生骨料混凝土的水胶比为1:1.92。
28.具体制备过程如下：
29.第一步，将再生粗骨料和三分之一的水进行预搅拌30s，得到第一混合物；
30.第二步，将天然粗骨料、天然细骨料和水泥加入第一混合物中并搅拌60s，得到第二混合物；
31.第三步，将减水剂溶于剩下的水中，再将含有减水剂的水加入第二混合物中并搅拌60s，得到第三混合物；
32.第四步，将聚乙烯纤维均匀的撒入第三混合物中并搅拌90s，制得聚乙烯纤维再生混凝土。
33.将聚乙烯纤维再生混凝土入模并振捣成型放在室内24小时后，脱模转移到(20
±
2)℃，相对湿度95％以上的标准养护室里养护28天，根据gbt50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》中相关规定，对聚乙烯纤维再生混凝土进行力学强度检测，测试结果为：28d抗压强度为30.62mpa，劈裂抗拉强度为2.68mpa。
34.实施例2
35.本实施例提供一种掺入钢纤维的再生骨料混凝土，其由水泥、天然粗骨料、天然细骨料、再生粗骨料、水、钢纤维、聚羧酸高效减水剂按照1：1.44：1.69：1.44：0.52：0.060：0.01的质量比制备而成；掺入钢纤维的再生骨料混凝土的水胶比为1:1.92。
36.本实施例的制备过程与实施例1的区别仅在于，第四步与实施例1不同，具体如下：将钢纤维均匀的撒入第三混合物中并搅拌90s，制得钢纤维再生混凝土，其他步骤与实施例1一致。
37.性能测试：性能测试所需的试件测试方法与实施例1一致。经测试，本实施例钢纤维再生混凝土28d抗压强度为30.57mpa，劈裂抗拉强度为3.26mpa。
38.实施例3
39.本实施例提供一种掺入钢-聚乙烯混杂纤维的再生骨料混凝土，其由水泥、天然粗骨料、天然细骨料、再生粗骨料、水、钢纤维、聚乙烯纤维、聚羧酸高效减水剂按照1：1.44：1.69：1.44：0.52：0.099：0.007：0.013的质量比制备而成；掺入钢-聚乙烯混杂纤维的再生
骨料混凝土的水胶比为1:1.92。
40.本实施例的制备过程与实施例1的区别仅在于，第四步与实施例1不同，具体如下：先将钢纤维均匀撒入第三混合物中，接着将聚乙烯纤维均匀撒入第三混合物中，搅拌120s，制得钢-聚乙烯混杂纤维再生混凝土，其他步骤与实施例1一致。
41.性能测试：性能测试所需的试件测试方法与实施例1一致。经测试，本实施例钢-聚乙烯混杂纤维再生混凝土28d抗压强度为33.14mpa，劈裂抗拉强度为3.80mpa。
42.实施例4
43.本实施例提供一种掺入钢-聚乙烯混杂纤维的再生骨料混凝土，其由水泥、天然粗骨料、天然细骨料、再生粗骨料、水、钢纤维、聚乙烯纤维、聚羧酸高效减水剂按照1：1.44：1.69：1.44：0.52：0.139：0.002：0.013的质量比制备而成；掺入钢-聚乙烯混杂纤维的再生骨料混凝土的水胶比为1:1.92。
44.本实施例的制备过程与实施例1的区别仅在于，第四步与实施例1不同，具体如下：先将钢纤维均匀撒入第三混合物中，接着将聚乙烯纤维均匀撒入第三混合物中，搅拌120s，制得钢-聚乙烯混杂纤维再生混凝土，其他步骤与实施例1一致。
45.性能测试：性能测试所需的试件测试方法与实施例3一致。经测试，本实施例钢-聚乙烯混杂纤维再生混凝土28d抗压强度为36.87mpa，劈裂抗拉强度为3.87mpa。
46.对比例1
47.本对比例提供一种再生骨料混凝土，其由水泥、天然粗骨料、天然细骨料、再生粗骨料、水、聚羧酸高效减水剂按照1：1.44：1.69：1.44：0.52：0.009的质量比制备而成；再生混凝土的水胶比为1:1.92。
48.本对比例的制备过程与实施例1的区别仅在于，第四步与实施例1不同，本对比例未加入聚乙烯纤维，其他步骤与实施例1相同。
49.性能测试：性能测试所需的试件测试方法与实施例1一致。经测试，本对比例再生混凝土28d抗压强度为27.71mpa，劈拉强度为2.31mpa。
50.本发明实施例1～4和对比例1所得的钢-聚乙烯混杂纤维再生混凝土的强度测试结果总结至表1。
51.表1
[0052] 28d抗压强度(mpa)28d劈裂抗拉强度(mpa)实施例130.622.68实施例230.573.26实施例333.143.80实施例436.873.87对比例127.712.31
[0053]
由表1可以看出，本发明实施例的抗压强度和劈裂抗拉强度都高于对比例，表现出良好的力学性能。钢-聚乙烯混杂纤维再生混凝土在实施例4配合比下抗压强度达到36.87mpa，劈裂抗拉强度为3.87mpa，符合c30混凝土强度等级要求。通过对比实施例1～4与对比例1可知，本发明得到的掺入钢-聚乙烯混杂纤维再生混凝土抗压强度提高了10.5％～33.1％，劈裂抗拉强度提高了16.0％～67.5％，表现出良好的抗裂性能。
[0054]
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据
本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。