一种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，它涉及一种再生混凝土及其制备方法。


背景技术：

2.现代社会城市化进程的加快，废弃混凝土与日俱增，大量的建筑垃圾无法有效的处理而天然骨料资源日益枯竭，再生混凝土可以有效的处理建筑垃圾，解决骨料日益减少的问题，再生骨料进行改性以及采用合理的再生混凝土配制技术可以解决再生混凝土应用中存在的问题，具有不可替代的生态效益。
3.再生混凝土是指将废弃的混凝土块经过破碎、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集料，再加入水泥、水等配而成的新混凝土。而将解体混凝土破碎并筛分成粗细骨料，用以代替部分天然骨料来配制成混凝土即再生混凝土，可节省天然的矿物资源，同时减轻固体废弃物对环境的污染。目前再生骨料的加工方法主要是将切割破碎设备、传送机械、筛分设备和清除杂质的设备有机地组合在一起，共同完成破碎、筛分和除去杂质等工序，最后得到符合质量要求的再生细骨料和再生粗骨料。
4.针对上述中的相关技术，发明人认为，再生骨料的加工过程中，因钢筋在被去除的过程中会产生钢筋碎屑，通常再生骨料在使用前需要进行磁选，以去除再生骨料中混杂的钢筋碎屑，但混凝土破碎过程中因损伤在内部累积大量微裂纹，而部分钢筋碎屑沉积在微小裂缝中，无法通过磁选操作有效去除，导致再生骨料应用于混凝土的制备中时，钢筋碎屑在微小裂缝中易发生锈蚀，锈蚀的钢筋碎屑则会造成混凝土结构受损，进而容易产生开裂、起鼓和剥落等现象，因此，目前亟需提出一种方案以解决上述技术问题。


技术实现要素：

5.为了避免再生骨料微小裂缝中钢筋碎屑发生锈蚀造成混凝土结构受损，本技术提供一种再生混凝土及其制备方法。
6.第一方面，本技术提供一种再生混凝土，采用如下的技术方案：一种再生混凝土，由包含以下重量份的原料制成：水泥30-50份；砂子20-30份；粉煤灰8-15份；矿粉2-6份；水25-35份；减水剂3-5份；缓凝剂3-4份；消泡剂0.1-0.3份；再生骨料100-120份；混合防护微粒4-8份；
所述混合防护微粒由石蜡、生石灰和硅灰混合而成，且石蜡、生石灰和硅灰的重量比为1:(0.3-0.6):(0.1-0.5)。
7.通过采用上述技术方案，混合防护微粒的主要原料为石蜡，其质地较软，在混凝土的制备过程中很容易嵌入再生骨料的微小裂缝中，并在混凝土固化过程中产生的水化热的作用下熔融，进入到微小裂缝的深处，然后覆盖在残留的钢筋碎屑上，进而能够有效防止钢筋碎屑发生锈蚀。而生石灰和硅灰能够在混凝土的应用过程中产生凝胶修复物质，可以对再生骨料的微小裂缝起到修复作用，进而在混凝土固化后能够很好的防止外界空气和水进入微小裂缝中，能够有效阻止微小裂缝深处残留的钢筋碎屑发生锈蚀。同时，石蜡、生石灰和硅灰混合作为混合防护微粒使用时，相互间能够起到优异的复配增效作用，针对再生骨料的微小裂缝，能够在混凝土的固化过程中，充分进行填补，有效防止钢筋碎屑发生锈蚀，且形成的混合基质在应用过程中具有优异的稳定性，进而使再生混合凝土在固化后的应用过程中，钢筋碎屑发生锈蚀带来危害的可能性大大降低，有利于保持整体结构的稳定性。
8.优选的，所述石蜡、生石灰和硅灰的重量比为1:0.4:0.3。
9.通过采用上述技术方案，上述比例的石蜡、生石灰和硅灰进行混合形成的混合防护微粒，在应用过程中发挥的效果最为优异稳定，不仅可有效深入微小裂缝覆盖残留的钢筋碎屑，还能够稳定的填补修复再生骨料的微小裂缝，使钢筋碎屑发生锈蚀的可能性大大降低，使再生混凝土固化应用后具有优异的结构稳定性。
10.优选的，所述再生混凝土的原料中还加入有重量份为5-10份的功能助剂，功能助剂由有机硅乳液和纳米管组成，且有机硅乳液和纳米管的重量比为(3-8):1。
11.通过采用上述技术方案，有机硅乳液的加入能够在再生骨料表面形成一层膜结构，可有效隔离渗透的水分，使钢筋碎屑更加不易产生锈蚀；纳米管能够填充再生骨料上的微小裂缝，既可以保护钢筋碎屑不易产生锈蚀，还能够增强再生混凝土的结构致密性；同时，有机硅乳液和纳米管之间组成功能助剂使用，相互间能够起到优异的复配增效作用，利用纳米管的管道作用，可有效将有机硅乳液输送至再生骨料微小裂缝的深处，并能够在微小裂缝深处形成以纳米管为骨架的膜保护结构，进而可有效阻止钢筋碎屑发生锈蚀，有利于保证再生混凝土在固化应用过程中的结构稳定性大大提高。
12.优选的，所述有机硅乳液和纳米管的重量比为5:1。
13.通过采用上述技术方案，上述重量比的有机硅乳液和纳米管在应用过程中，相互间的配合效果较为优异，能够在应用过程中形成较为稳定和连续的骨架膜保护结构，对再生骨料微小裂缝深处的钢筋碎屑起到优异的隔离保护作用，使钢筋碎屑不易发生锈蚀，进而使再生混凝土在固化应用过程中能够保持优异稳定的结构强度。
14.优选的，所述纳米管为碳纳米管、二氧化钛纳米管、硅纳米管和钛酸盐纳米管中的一种或几种的组合物。
15.通过采用上述技术方案，上述种类的纳米管具有良好的分散性，对再生骨料的微小裂缝具有优异的填充作用，并能够与有机硅乳液配合发挥出稳定的作用，使微小裂缝深处的钢筋碎屑不易发生锈蚀，进而保证再生混凝土在应用过程中具有优异的结构稳定性。
16.优选的，所述纳米管为钛酸盐纳米管。
17.通过采用上述技术方案，钛酸盐纳米管的比表面大，能够稳定的填充至再生骨料的微小裂缝中，且钛酸盐纳米管的孔隙度高，更有利于与有机硅乳液配合，将有机硅乳液向
微小裂缝深处传导。同时，钛酸盐纳米管的表面活性位点多，能够稳定的充当骨架作用，并与有机硅乳液形成的膜结构更紧密的粘连，进而能够发挥出突出优异的钢筋碎屑隔离防护作用，使再生骨料微小裂缝中的钢筋碎屑更加不易发生锈蚀，保证了再生混凝土在应用过程中的结构稳定性。
18.优选的，所述减水剂为木质素磺酸盐减水剂、萘磺酸盐减水剂、密胺系减水剂和聚羧酸减水剂中的任意一种。
19.通过采用上述技术方案，上述种类的减水剂在各原料混合体系中具有优异的分散性，能够使水泥颗粒分散，改善和易性，降低用水量，并使再生混凝土具有优异的流动性，进而能够形成较为均匀稳定的内部结构网络。
20.优选的，所述缓凝剂为酒石酸、柠檬酸、葡萄糖酸钠、三聚磷酸钠和焦磷酸钠中的一种或几种的组合物。
21.通过采用上述技术方案，上述种类的混凝剂均能够在应用过程中，使再生混凝土的凝结速度延长，有利于混合防护微粒在应用过程中充分稳定的发挥作用。
22.优选的，所述再生骨料由再生粗骨料和再生细骨料按重量比为(4-6):1组成。
23.通过采用上述技术方案，上述重量比的再生粗骨料和再生细骨料，能够在应用过程中形成紧密的堆积，进而保证再生混凝土具有较低的孔隙率，能够更好的阻止外界空气和水进入再生混凝土内部并与钢筋碎屑接触，有利于保证再生混凝土应用过程中的稳定性。
24.第二方面，本技术提供一种再生混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：一种再生混凝土的制备方法，包括以下步骤：(1)按配比准备包含水泥、砂子、粉煤灰、矿粉、水、减水剂、缓凝剂、消泡剂、再生骨料和混合防护微粒的原料；(2)将步骤(1)中的再生骨料和混合防护微粒进行混合均匀后，再加入水泥、砂子、粉煤灰、矿粉混合均匀，得到混料；将水、减水剂混合均匀得到水剂；(3)将步骤(2)中的混料和水剂进行混合均匀，且混合过程中加入缓凝剂和消泡剂，即可得到再生混凝土。
25.通过采用上述技术方案，先将再生骨料和混合防护微粒，有利于使混合防护微粒嵌入再生骨料的微小裂缝中，并在后续再生混凝土固化过程中充分发挥作用。同时，本技术再生混凝土的制备步骤较少，工艺简单，便于大规模生产，且得到的再生混凝土具有优异稳定的品质。
26.综上所述，本技术具有以下有益效果：1、由于本技术采用由石蜡、生石灰和硅灰混合形成的混合防护微粒，能够深入再生骨料微小裂缝的深处，对钢筋碎屑形成隔离防护，并有效修补微小裂缝，进而在混凝土的应用过程中，可有效避免钢筋碎屑发生锈蚀而带来较大危害，有利于保持整体结构的稳定性；2、本技术中优选采用有机硅乳液和纳米管之间组成的功能助剂，通过纳米管能够填充再生骨料上的微小裂缝，利用纳米管的管道作用，可有效将有机硅乳液输送至再生骨料微小裂缝的深处，并能够在微小裂缝深处形成以纳米管为骨架的膜保护结构，进而可有效阻止钢筋碎屑发生锈蚀，有利于大大提高再生混凝土应用过程中的结构稳定性。
具体实施方式
27.以下结合实施例对本技术作进一步详细说明。
28.本技术的各实施例中所用的原料，除特殊说明之外，其他均为市售：水泥购自为天瑞水泥的硅酸盐水泥po.42.5；砂子购自为林诚矿产加工建筑混凝土用20-40目河沙；粉煤灰购自为广西恒石通石材有限公司的二级粉煤灰；矿粉购自为石家庄马跃建材有限公司s95级矿渣粉；消泡剂购自为聚醚消泡剂my-9100；石蜡购自为东莞市晟邦高分子材料有限公司40号低熔点石蜡，熔点37.5-42.5℃；再生粗骨料的粒径＞4.75mm，再生细骨料的粒径＜4.75mm，二者均由北京安泰雄驱建筑工程有限公司提供；有机硅乳液购自为信越km-901；钛酸盐纳米管购自南京先丰纳米材料科技有限公司，直径：4-10nm，长度：100-500nm；硅纳米管由苏州北科纳米科技有限公司提供，直径：20-30nm，长度：100-500nm；二氧化钛纳米管由广州宏武材料科技有限公司，直径：3-5nm，长度：100-500nm；木质素磺酸盐减水剂购自济南市腾旭化工科技有限，为木质素磺酸钠，工业级；聚羧酸减水剂购自南京新义合成科技有限公司，货号为cp1901x。实施例
29.实施例1一种再生混凝土，其各组分及其相应的重量如表1所示，并通过以下步骤制备获得：(1)按配比准备包含水泥、砂子、粉煤灰、矿粉、水、减水剂、缓凝剂、消泡剂、再生骨料和混合防护微粒的原料；(2)将步骤(1)中的再生骨料和混合防护微粒进行混合均匀后，再加入水泥、砂子、粉煤灰、矿粉混合均匀，得到混料；将水、减水剂混合均匀得到水剂；(3)将步骤(2)中的混料和水剂进行混合均匀，且混合过程中加入缓凝剂和消泡剂，即可得到再生混凝土。
30.注：上述步骤中，混合防护微粒由石蜡、生石灰和硅灰混合而成，且石蜡、生石灰和硅灰的重量比为1:0.4:0.3；减水剂为木质素磺酸盐减水剂；缓凝剂为三聚磷酸钠；再生骨料由再生粗骨料和再生细骨料按重量比为5:1组成。
31.实施例2-3一种再生混凝土，与实施例1的不同之处在于，各组分及其相应的重量如表1所示。
32.表1实施例1-3中再生混凝土各组分及其重量份(kg/份)
实施例4一种再生混凝土，与实施例1的不同之处在于，混合防护微粒由石蜡、生石灰和硅灰按重量比为1:0.3:0.1混合而成。
33.实施例5一种再生混凝土，与实施例1的不同之处在于，混合防护微粒由石蜡、生石灰和硅灰按重量比为1:0.6:0.5混合而成。
34.实施例6一种再生混凝土，与实施例1的不同之处在于，混合防护微粒由石蜡、生石灰和硅灰按重量比为1:0.45:0.3混合而成。
35.实施例7一种再生混凝土，与实施例1的不同之处在于，减水剂为聚羧酸减水剂。
36.实施例8一种再生混凝土，与实施例1的不同之处在于，缓凝剂为葡萄糖酸钠和焦磷酸钠按重量比为1:1的组合物。
37.实施例9一种再生混凝土，与实施例1的不同之处在于，再生骨料由再生粗骨料和再生细骨料按重量比为4:1组成。
38.实施例10一种再生混凝土，与实施例1的不同之处在于，再生骨料由再生粗骨料和再生细骨料按重量比为6:1组成。
39.实施例11一种再生混凝土，与实施例1的不同之处在于，步骤(3)具体设置为，将步骤(2)中的混料和水剂进行混合均匀，且混合过程中加入缓凝剂、消泡剂和重量份为7.5份的功能助剂，功能助剂由有机硅乳液和纳米管按重量比为5:1组成，即可得到再生混凝土。所用纳米管为钛酸盐纳米管。
40.实施例12一种再生混凝土，与实施例11的不同之处在于，功能助剂加入的重量份为5份。
41.实施例13一种再生混凝土，与实施例11的不同之处在于，功能助剂加入的重量份为10份。
42.实施例14一种再生混凝土，与实施例11的不同之处在于，功能助剂由有机硅乳液和纳米管按重量比为3:1组成。
43.实施例15一种再生混凝土，与实施例11的不同之处在于，功能助剂由有机硅乳液和纳米管按重量比为8:1组成。
44.实施例16一种再生混凝土，与实施例11的不同之处在于，功能助剂由有机硅乳液和纳米管按重量比为5.5:1组成。
45.实施例17一种再生混凝土，与实施例11的不同之处在于，所用纳米管为硅纳米管。
46.实施例18一种再生混凝土，与实施例11的不同之处在于，所用纳米管为二氧化钛纳米管和钛酸盐纳米管按重量比为1:1的组合物。
47.实施例19一种再生混凝土，与实施例11的不同之处在于，功能助剂为有机硅乳液。
48.实施例20一种再生混凝土，与实施例11的不同之处在于，功能助剂为纳米管。
49.实施例21一种再生混凝土，与实施例11的不同之处在于，功能助剂由有机硅乳液和纳米管按重量比为2.5:1组成。
50.实施例22一种再生混凝土，与实施例11的不同之处在于，功能助剂由有机硅乳液和纳米管按重量比为8.5:1组成。
51.对比例对比例1一种再生混凝土，与实施例1的不同之处在于，混合防护微粒中不含有石蜡。
52.对比例2一种再生混凝土，与实施例1的不同之处在于，混合防护微粒中不含有生石灰。
53.对比例3一种再生混凝土，与实施例1的不同之处在于，混合防护微粒中不含有硅灰。
54.对比例4一种再生混凝土，与实施例1的不同之处在于，混合防护微粒中不含有石蜡、生石灰。
55.对比例5
一种再生混凝土，与实施例1的不同之处在于，混合防护微粒中不含有石蜡、硅灰。
56.对比例6一种再生混凝土，与实施例1的不同之处在于，混合防护微粒中不含有生石灰、硅灰。
57.对比例7一种再生混凝土，与实施例1的不同之处在于，组分原料中不含有混合防护微粒。
58.对比例8一种再生混凝土，与实施例1的不同之处在于，混合防护微粒由石蜡、生石灰和硅灰按重量比为1:0.2:0.05混合而成。
59.对比例9一种再生混凝土，与实施例1的不同之处在于，混合防护微粒由石蜡、生石灰和硅灰按重量比为1:0.7:0.6混合而成。
60.性能检测试验试验样品：再生骨料在使用前，与钢铁屑进行混合，钢铁屑购自为科菊钢屑-41型号，然后进行磁选去除钢铁屑，过程中会存在少量钢铁屑进入再生骨料微小裂缝深处而无法通过磁选去除；此时，再生骨料和残留钢铁屑的重量比为100:1。
61.然后将实施例1-22应用上述再生骨料获得的再生混凝土作为试验样品1-22；将对比例1-9应用上述再生骨料获得的再生混凝土作为对照样品1-9。
62.试验方法：将试验样品1-22和对照样品1-9按照gb/t50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》中的要求制作标准试样，每种样品对应的标准试样各十件。
63.取每种样品对应的标准试样各5件，按照gb/t50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》中的要求测试抗压强度，取平均值对应每种样品记为抗压强度初始值。
64.将种样品对应的标准试样各5件放置在同一环境中，环境温度为45℃，相对湿度为45％，二氧化碳浓度为20％；并按1l去离子水和30g氯化钠盐的比例配置盐溶液，并使标准试样体积的一半浸没在盐溶液中，另一半置于上述环境中；进行28d放置试验后，再按照gb/t50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》中的要求测试抗压强度，取平均值对应每种样品记为抗压强度实验值。
65.最后，计算试验样品1-22和对照样品1-9的抗压强度损失率，其中抗压强度损失率＝(抗压强度初始值-抗压强度实验值)/抗压强度初始值，而抗压强度损失率越低，则说明再生混凝土的结构越稳定。
66.表2试验样品1-22和对照样品1-9的测试结果
结合实施例1-3和对比例1-7并结合表2可以看出，石蜡、生石灰和硅灰混合形成的混合防护微粒，能够在实验过程中发挥出良好的抗侵蚀效果，有效阻止再生骨料微小裂缝深处的钢铁屑发生锈蚀，进而使实验测得的抗压强度损失率较低。同时，将石蜡、生石灰和硅灰中的任意一种或两种进行使用，带来的效果均有限，且相互间仅仅是效果的叠加，而三种原料间的组合则能够起到复配增效的作用。再结合实施例4-6和对比例8-9并结合表2可以看出，混合防护微粒中石蜡、生石灰和硅灰的重量比为1:(0.3-0.6):(0.1-0.5)时，方能起到优异的复配增效作用，而低于或超出上述范围，则仅能带来相互间简单效果的叠加。其中，当石蜡、生石灰和硅灰的重量比为1:0.4:0.3时，整体所带来的效果最为优异，实验测得的抗压强度损失率最低。
67.结合实施例1和实施例11-16并结合表2可以看出，采用有机硅乳液和纳米管之间组成的功能助剂，能够使再生混凝土经实验测得的抗压强度损失率进一步降低，说明功能助剂对阻止钢铁屑的锈蚀发挥了突出的提升作用，其中当有机硅乳液和纳米管的重量比为5:1时，带来的提升效果最为优异。再结合实施例19-20并结合表2可以看出，将有机硅乳液和纳米管中的任意一种单独作为功能助剂使用，带来的提升效果均有限，且各自带来的提升效果相加也远不及二者复配带来的提升效果优异，说明有机硅乳液和纳米管间的配合具有突出显著性的进步。再结合实施例19-20并结合表2可以看出，当有机硅乳液和纳米管的重量比低于或高于(3-8):1时，均无法起到二者在范围内复配带来的优异提升效果。最后结合实施例11和实施例17-18可以看出，纳米管为钛酸盐纳米管时，才能使功能助剂发挥优异的作用，而选用其他种类的纳米管，或将钛酸盐纳米管与其他种类的纳米管配合使用，均无法达到单独使用钛酸盐纳米管时所带来的的突出效果。
68.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。

技术特征：
1.一种再生混凝土，其特征在于，由包含以下重量份的原料制成：水泥 30-50份；砂子 20-30份；粉煤灰 8-15份；矿粉 2-6份；水 25-35份；减水剂 3-5份；缓凝剂 3-4份；消泡剂 0.1-0.3份；再生骨料 100-120份；混合防护微粒 4-8份；所述混合防护微粒由石蜡、生石灰和硅灰混合而成，且石蜡、生石灰和硅灰的重量比为1:（0.3-0.6）:（0.1-0.5）。2.根据权利要求1所述的再生混凝土，其特征在于：所述石蜡、生石灰和硅灰的重量比为1:0.4:0.3。3.根据权利要求1所述的再生混凝土，其特征在于：所述再生混凝土的原料中还加入有重量份为5-10份的功能助剂，功能助剂由有机硅乳液和纳米管组成，且有机硅乳液和纳米管的重量比为（3-8）:1。4.根据权利要求3所述的再生混凝土，其特征在于：所述有机硅乳液和纳米管的重量比为5:1。5.根据权利要求3所述的再生混凝土，其特征在于：所述纳米管为碳纳米管、二氧化钛纳米管、硅纳米管和钛酸盐纳米管中的一种或几种的组合物。6.根据权利要求5所述的再生混凝土，其特征在于：所述纳米管为钛酸盐纳米管。7.根据权利要求1所述的再生混凝土，其特征在于：所述减水剂为木质素磺酸盐减水剂、萘磺酸盐减水剂、密胺系减水剂和聚羧酸减水剂中的任意一种。8.根据权利要求1所述的再生混凝土，其特征在于：所述缓凝剂为酒石酸、柠檬酸、葡萄糖酸钠、三聚磷酸钠和焦磷酸钠中的一种或几种的组合物。9.根据权利要求1所述的再生混凝土，其特征在于：所述再生骨料由再生粗骨料和再生细骨料按重量比为（4-6）:1组成。10.权利要求1所述的再生混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）按配比准备包含水泥、砂子、粉煤灰、矿粉、水、减水剂、缓凝剂、消泡剂、再生骨料和混合防护微粒的原料；（2）将步骤（1）中的再生骨料和混合防护微粒进行混合均匀后，再加入水泥、砂子、粉煤灰、矿粉混合均匀，得到混料；将水、减水剂混合均匀得到水剂；（3）将步骤（2）中的混料和水剂进行混合均匀，且混合过程中加入缓凝剂和消泡剂，即可得到再生混凝土。

技术总结
本申请涉及再生混凝土领域，具体公开了一种再生混凝土及其制备方法。一种再生混凝土，由包含以下重量份的原料制成：水泥30-50份；砂子20-30份；粉煤灰8-15份；矿粉2-6份；水25-35份；减水剂3-5份；缓凝剂3-4份；消泡剂0.1-0.3份；再生骨料100-120份；混合防护微粒4-8份；所述混合防护微粒由石蜡、生石灰和硅灰混合而成，且石蜡、生石灰和硅灰的重量比为1:（0.3-0.6）:（0.1-0.5）。本申请的再生混凝土在应用过程中，能够有效阻止再生骨料微小裂缝深处中的钢筋碎屑发生锈蚀，进而保证自身维持优异的结构稳定性。构稳定性。


技术研发人员：张敏
受保护的技术使用者：上海国烨建筑工程有限公司
技术研发日：2023.03.22
技术公布日：2023/7/18