CN108751842B - 一种掺加废旧电缆的高强再生混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种掺加废旧电缆的高强再生混凝土，每立方米的再生混凝土由以下配比的原料组成：水168～180kg、水泥300kg～330kg、超细矿粉63～70kg、粉煤灰63～70kg、细骨料860～900kg、再生粗骨料560～600kg、天然粗骨料560～600kg、减水剂4.3～9.4kg、引气剂85.2～141g、废旧电缆4.3～7.1kg。制备方法为：先将自来水总量的50％、再生粗骨料、天然粗骨料、细骨料以及废旧电缆依次倒入混凝土搅拌机；将超细矿粉、粉煤灰倒入搅拌机；加入水泥；把引气剂与减水剂溶解于剩余的50％自来水中，倒入搅拌机；将搅拌好的新拌混凝土卸在钢板上，搅拌，即得再生混凝土。
Description
技术领域
本发明属于高强再生混凝土制备技术领域，具体涉及一种掺加废旧电缆的高强再生混凝土；本发明还涉及该掺加废旧电缆的高强再生混凝土的制备方法。
背景技术
随着我国城市化发展进程的加快，建筑垃圾等固体废弃物排放量逐渐增长。然而，大部分建筑垃圾未经过任何处理，被运往郊外或者城市的周边进行简单的掩埋以及露天堆积。这样的处理方式不仅占用了大量的土地资源，而且会污染建筑垃圾堆放区周围的水环境与空气。另外，随着我国人口的日益增多，建筑行业对于混凝土的需求量大大增加，因此会对于天然砂石骨料需求量增长过快。过去的开采砂石骨料，会对环境造成严重的污染，到孩子山体滑坡、河床改道以及自然资源枯竭。因此采用再生混凝土循环破碎为再生骨料，可以有效地缓解上述所带来的问题，变废为宝，具有良好的经济社会效益。
废旧混凝土经过破碎后得到的再生混凝土骨料(简称：再生骨料)的棱角过多，且大多再生骨料为针状物，而且在再生骨料破碎的过程中骨料内部会产生微小裂缝，同时再生骨料表面一般会粘连着一部分旧砂浆，使得再生骨料与天然骨料相比，具有压碎指标大、吸水率高、孔隙率大、表观密度低等特点。再生骨料的这些特性导致再生混凝土的强度较低、耐久性较差，因此目前再生混凝土大多用于回填、路基等非结构非承重混凝土领域。受到应用领域的限制，再生混凝土的利用率非常低。再生混凝土的力学性能低下成为制约再生混凝土应用的瓶颈。
随着我国城市建设的发展，大量的拆迁工程等会造成大量的废旧电缆的产生。一般情况下，废旧电缆主要可以分为以下三类：废旧电缆是指淘汰报废的已经不能利用的；废旧电缆经过高电流电压流动灼烧损坏的；生产加工中因过失而造成无法使用的。这三类电缆通常被人们称之为废旧电缆或则报废电缆。目前对于废旧电缆主要采用手工剥皮法，由于该方法采用人工对于废旧电缆进行剥皮，因此成本较高且效率较低，往往在回收利用的过程中费用较高；另外采用焚烧法，这种方法主要采用焚烧使废线缆的塑料皮燃烧，然后回收其中的铜，但产生的烟气污染极为严重，同时在焚烧过程中铜线的表面严重氧化，降低了金属回收率，因此该方法的利用率较低。废旧电缆内部主要是细铜丝，因此其李永伟混凝土的板和原料，会减少废旧电缆回收利用的麻烦，而且可以减少环境与大气污染。
综上所述，再生粗骨料的掺加会影响混凝土的力学性能及耐久性能。由于橡胶颗粒可以改变再生混凝土中的孔隙结构，从而对再生混凝土的耐久性产生有利作用，但是会间接影响再生混凝土的强度；但是废旧电缆可以提高混凝土整体结构的粘结程度，可以提高混凝土的粘聚力从而提高混凝土结构的稳定性，而且可以提高混凝土的抗压强度以及劈裂抗拉强度。在这两方面的作用下，可以得到抗压强度及耐久性均较强的再生混凝土复合材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种掺加废旧电缆的高强再生混凝土，能够得到一种高强度的再生混凝土，增加再生混凝土的耐久性能。
本发明的另一个目的是提供一种掺加废旧电缆的高强再生混凝土的制备方法。
本发明所采用的技术方案是，一种掺加废旧电缆的高强再生混凝土，每立方米的高强再生混凝土由以下配比的原料组成：
水168～180kg、水泥300～330kg、超细矿粉63～70kg、粉煤灰63～70kg、细骨料860～900kg、再生粗骨料560～600kg、天然粗骨料560～600kg、减水剂4.3～9.4kg、引气剂85.2～141g、废旧电缆4.3～7.1kg。
本发明的特点还在于，
废旧电缆的长度为2cm～15cm。
再生粗骨料的粒径为5mm～20mm。
细骨料为河沙，细度模数为2.8。
本发明所采用的另一种技术方案是：一种掺加废旧电缆的高强再生混凝土的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，按照以下原料的配比备料，
每立方米的高强再生混凝土由以下配比的原料组成：
水168～180kg、水泥300～330kg、超细矿粉63～70kg、粉煤灰63～70kg、细骨料860～900kg、再生粗骨料560～600kg、天然粗骨料560～600kg、减水剂4.3～9.4kg、引气剂85.2～141g、废旧电缆4.3～7.1kg；
步骤2、将自来水总量的50％、再生粗骨料、天然粗骨料、细骨料以及废旧电缆依次倒入混凝土搅拌机，搅拌15s～20s，使得再生粗骨料表面湿润；
步骤3、将超细矿粉、粉煤灰倒入搅拌机，搅拌15s～20s；
步骤4、加入水泥，搅拌30s；
步骤5、把引气剂与减水剂溶解于剩余的50％自来水中，倒入搅拌机，随后搅拌60s，关闭搅拌机电源；
步骤6、将搅拌好的新拌混凝土卸在钢板上，再用铁锹进行人工搅拌30s～60s，即获得了掺加废旧铁丝的再生混凝土。
本发明的特点还在于，
步骤1中，废旧电缆的长度为2cm～15cm。
步骤1中，再生粗骨料的粒径为5mm～20mm。
细骨料为河沙，细度模数为2.8。
本发明的有益效果是，
(1)增加再生混凝土的耐久性能。由于废旧电缆内部为铜丝，因此不会产生锈蚀造成内部结构的破坏。另外，由于铜丝内部的加固作用，会造成混凝土内部结构的整体性增强，因此会提高混凝土的力学性能，从而间接提高再生混凝土的耐久性性能。
(2)本发明中在配合比设计中掺加了废旧电缆以及再生粗骨料，可以有效地减少建筑以及电缆的焚烧以及填埋处理，对于固体废弃物得到了良好的循环再生利用，具有良好的社会、环境、经济效益。
(3)由于废旧电缆外部包着一层塑料绝缘皮，在拌合过程中相当于间接掺入一定量的塑料纤维，从而增加了再生混凝土的韧性，大大提高了再生混凝土抵抗外界变形的能力。
(4)由于再生粗骨料在破碎过程中内部产生较多微小裂缝以及孔隙率较大，因此对于再生混凝土的力学性能及耐久性能产生一定的影响。但是废旧电缆可以提高再生混凝土整体结构的粘结程度，增加再生混凝土的密实程度，从而提高再生混凝土的抗压强度以及劈裂抗拉强度。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供了一种掺加废旧电缆的高强再生混凝土，每立方米的高强再生混凝土由以下配比的原料组成：
水168～180kg、水泥300～330kg、超细矿粉63～70kg、粉煤灰63～70kg、细骨料860～900kg、再生粗骨料560～600kg、天然粗骨料560～600kg、减水剂4.3～9.4kg、引气剂85.2～141g、废旧电缆4.3～7.1kg。
废旧电缆的长度为2cm～15cm。
再生粗骨料的粒径为5mm～20mm。
细骨料为河沙，细度模数为2.8。
本发明还提供了上述掺加废旧电缆的高强再生混凝土的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，按照以下原料的配比备料，
每立方米的高强再生混凝土由以下配比的原料组成：
水168～180kg、水泥300～330kg、超细矿粉63～70kg、粉煤灰63～70kg、细骨料860～900kg、再生粗骨料560～600kg、天然粗骨料560～600kg、减水剂4.3～9.4kg、引气剂85.2～141g、废旧电缆4.3～7.1kg；
步骤2、将自来水总量的50％、再生粗骨料、天然粗骨料、细骨料以及废旧电缆依次倒入混凝土搅拌机，搅拌15s～20s，使得再生粗骨料表面湿润；
步骤3、将超细矿粉、粉煤灰倒入搅拌机，搅拌15s～20s；
步骤4、加入水泥，搅拌30s；
步骤5、把引气剂与减水剂溶解于剩余的50％自来水中，倒入搅拌机，随后搅拌60s，关闭搅拌机电源；
步骤6、将搅拌好的新拌混凝土卸在钢板上，再用铁锹进行人工搅拌30s～60s，即获得了掺加废旧铁丝的再生混凝土。
步骤1中，废旧电缆的长度为2cm～15cm。
步骤1中，再生粗骨料的粒径为5mm～20mm。
细骨料为河沙，细度模数为2.8。
实施例1
对废旧混凝土进行破碎，使其破碎成为再生粗骨料，保证再生粗骨料的粒径在5～20mm；对于再生粗骨料进行筛分，剔除去棱角较多、条状以及三角状的再生粗骨料，尽量保证再生粗骨料为近似圆形。废旧电缆裁剪长度为2cm。
步骤1，按照以下原料的配比备料，
每立方米的高强再生混凝土由以下配比的原料组成：
水170kg、水泥320kg、超细矿粉65kg、粉煤灰65kg、细骨料880kg、再生粗骨料580kg、天然粗骨料580kg、减水剂5kg、引气剂100g、废旧电缆5kg；
步骤2、将自来水总量的50％、再生粗骨料、天然粗骨料、细骨料以及废旧电缆依次倒入混凝土搅拌机，搅拌20s，使得再生粗骨料表面湿润；
步骤3、将超细矿粉、粉煤灰倒入搅拌机，搅拌20s；
步骤4、加入水泥，搅拌30s；
步骤5、把引气剂与减水剂溶解于剩余的50％自来水中，倒入搅拌机，随后搅拌60s，关闭搅拌机电源；
步骤6、将搅拌好的新拌混凝土卸在钢板上，再用铁锹进行人工搅拌60s，即获得了掺加废旧铁丝的再生混凝土。
实施例2
对废旧混凝土进行破碎，使其破碎成为再生粗骨料，保证再生粗骨料的粒径在5～20mm；对于再生粗骨料进行筛分，剔除去棱角较多、条状以及三角状的再生粗骨料，尽量保证再生粗骨料为近似圆形。废旧电缆裁剪长度为5cm。
步骤1，按照以下原料的配比备料，
每立方米的高强再生混凝土由以下配比的原料组成：
水170kg、水泥320kg、超细矿粉65kg、粉煤灰65kg、细骨料880kg、再生粗骨料580kg、天然粗骨料580kg、减水剂5kg、引气剂100g、废旧电缆5kg；
步骤2、将自来水总量的50％、再生粗骨料、天然粗骨料、河沙以及废旧电缆依次倒入混凝土搅拌机，搅拌20s，使得再生粗骨料表面湿润；
步骤3、将超细矿粉、粉煤灰倒入搅拌机，搅拌20s；
步骤4、加入水泥，搅拌30s；
步骤5、把引气剂与减水剂溶解于剩余的50％自来水中，倒入搅拌机，随后搅拌60s，关闭搅拌机电源；
步骤6、将搅拌好的新拌混凝土卸在钢板上，再用铁锹进行人工搅拌60s，即获得了掺加废旧铁丝的再生混凝土。
实施例3
对废旧混凝土进行破碎，使其破碎成为再生粗骨料，保证再生粗骨料的粒径在5～20mm；对于再生粗骨料进行筛分，剔除去棱角较多、条状以及三角状的再生粗骨料，尽量保证再生粗骨料为近似圆形。废旧电缆裁剪长度为10cm。
步骤1，按照以下原料的配比备料，
每立方米的高强再生混凝土由以下配比的原料组成：
水170kg、水泥320kg、超细矿粉65kg、粉煤灰65kg、细骨料880kg、再生粗骨料580kg、天然粗骨料580kg、减水剂5kg、引气剂100g、废旧电缆5kg；
步骤2、将自来水总量的50％、再生粗骨料、天然粗骨料、细骨料以及废旧电缆依次倒入混凝土搅拌机，搅拌20s，使得再生粗骨料表面湿润；
步骤3、将超细矿粉、粉煤灰倒入搅拌机，搅拌20s；
步骤4、加入水泥，搅拌30s；
步骤5、把引气剂与减水剂溶解于剩余的50％自来水中，倒入搅拌机，随后搅拌60s，关闭搅拌机电源；
步骤6、将搅拌好的新拌混凝土卸在钢板上，再用铁锹进行人工搅拌60s，即获得了掺加废旧铁丝的再生混凝土。
实施例4
对废旧混凝土进行破碎，使其破碎成为再生粗骨料，保证再生粗骨料的粒径在5～20mm；对于再生粗骨料进行筛分，剔除去棱角较多、条状以及三角状的再生粗骨料，尽量保证再生粗骨料为近似圆形。废旧电缆裁剪长度为15cm。
步骤1，按照以下原料的配比备料，
每立方米的高强再生混凝土由以下配比的原料组成：
水170kg、水泥320kg、超细矿粉65kg、粉煤灰65kg、细骨料880kg、再生粗骨料580kg、天然粗骨料580kg、减水剂5kg、引气剂100g、废旧电缆5kg；
步骤2、将自来水总量的50％、再生粗骨料、天然粗骨料、细骨料以及废旧电缆依次倒入混凝土搅拌机，搅拌20s，使得再生粗骨料表面湿润；
步骤3、将超细矿粉、粉煤灰倒入搅拌机，搅拌20s；
步骤4、加入水泥，搅拌30s；
步骤5、把引气剂与减水剂溶解于剩余的50％自来水中，倒入搅拌机，随后搅拌60s，关闭搅拌机电源；
步骤6、将搅拌好的新拌混凝土卸在钢板上，再用铁锹进行人工搅拌60s，即获得了掺加废旧铁丝的再生混凝土。
实施例5
对废旧混凝土进行破碎，使其破碎成为再生粗骨料，保证再生粗骨料的粒径在5～20mm；对于再生粗骨料进行筛分，剔除去棱角较多、条状以及三角状的再生粗骨料，尽量保证再生粗骨料为近似圆形。废旧电缆裁剪长度为2cm。
步骤1，按照以下原料的配比备料，
每立方米的高强再生混凝土由以下配比的原料组成：
水168kg、水泥300kg、超细矿粉63kg、粉煤灰63kg、细骨料860kg、再生粗骨料560kg、天然粗骨料560kg、减水剂4.3kg、引气剂85.2g、废旧电缆4.3kg；
步骤2、将自来水总量的50％、再生粗骨料、天然粗骨料、细骨料以及废旧电缆依次倒入混凝土搅拌机，搅拌18s，使得再生粗骨料表面湿润；
步骤3、将超细矿粉、粉煤灰倒入搅拌机，搅拌18s；
步骤4、加入水泥，搅拌30s；
步骤5、把引气剂与减水剂溶解于剩余的50％自来水中，倒入搅拌机，随后搅拌60s，关闭搅拌机电源；
步骤6、将搅拌好的新拌混凝土卸在钢板上，再用铁锹进行人工搅拌50s，即获得了掺加废旧铁丝的再生混凝土。
实施例6
对废旧混凝土进行破碎，使其破碎成为再生粗骨料，保证再生粗骨料的粒径在5～20mm；对于再生粗骨料进行筛分，剔除去棱角较多、条状以及三角状的再生粗骨料，尽量保证再生粗骨料为近似圆形。废旧电缆裁剪长度为2cm。
步骤1，按照以下原料的配比备料，
每立方米的高强再生混凝土由以下配比的原料组成：
水180kg、水泥330kg、超细矿粉70kg、粉煤灰70kg、细骨料900kg、再生粗骨料600kg、天然粗骨料600kg、减水剂9.4kg、引气剂141g、废旧电缆7.1kg；
步骤2、将自来水总量的50％、再生粗骨料、天然粗骨料、细骨料以及废旧电缆依次倒入混凝土搅拌机，搅拌15s，使得再生粗骨料表面湿润；
步骤3、将超细矿粉、粉煤灰倒入搅拌机，搅拌15s；
步骤4、加入水泥，搅拌30s；
步骤5、把引气剂与减水剂溶解于剩余的50％自来水中，倒入搅拌机，随后搅拌60s，关闭搅拌机电源；
步骤6、将搅拌好的新拌混凝土卸在钢板上，再用铁锹进行人工搅拌30s，即获得了掺加废旧铁丝的再生混凝土。
对比例
对于废旧混凝土进行破碎，使其破碎成为再生粗骨料，保证废旧粗骨料的粒径在5～20mm。
步骤1，按照以下原料的配比备料，
每立方米的高强再生混凝土由以下配比的原料组成：
水170kg、水泥320kg、超细矿粉65kg、粉煤灰65kg、细骨料880kg、再生粗骨料580kg、天然粗骨料580kg、减水剂5kg、引气剂100g；
步骤2、将自来水总量的50％、再生粗骨料、天然粗骨料、细骨料以及废旧电缆依次倒入混凝土搅拌机，搅拌20s，使得再生粗骨料表面湿润；
步骤3、将超细矿粉、粉煤灰倒入搅拌机，搅拌20s；
步骤4、加入水泥，搅拌30s；
步骤5、把引气剂与减水剂溶解于剩余的50％自来水中，倒入搅拌机，随后搅拌60s，关闭搅拌机电源；
步骤6、将搅拌好的新拌混凝土卸在钢板上，再用铁锹进行人工搅拌60s，即获得了掺加废旧铁丝的再生混凝土。
实施例1-6及对比例中的水采用自来水；水泥为三菱水泥厂生产的P.O52.5普通硅酸盐水泥；粉煤灰采用青岛四方发电厂生产的高钙型粉煤灰，为F级粉煤灰；超细矿粉采用济南钢铁公司生产的P800超细矿粉；再生粗骨料采用母体混凝土为C50废旧混凝土破碎后粒径为5mm-20mm；细骨料采用河沙，细度模数为2.8；高效减水剂采用上海硕实实业有限公司生产的QS-8020聚羧酸减水剂(高减水型)；高效引气剂名称为上海麦斯化工责任有限公司生产的SM-F超干粉活性三聚氰胺高效减水剂；废旧电缆采用废品回收站收集的废旧电缆。
实施例1-6及对比例中采用SJD60型单卧轴强制式混凝土搅拌机进行搅拌，新拌混凝土制备好之后，分别取一定量的新鲜搅拌混凝土，根据规范《普通混凝上力学性能试验方法标准》的要求，测试新拌混凝土的塌落度；将混凝土加入到钢制试模，并搬上振动台进行振捣，振捣30s直到混凝土表面泛浆即可。在室温下放置24h后进行拆模，随后将混凝土试件放入标准养护箱内，设置养护箱温度为20℃，湿度为98％。养护28d后取出试件进行试验。分别对不同的试件组进行标号，进行测量混凝土的力学性能及抗冻性能。
表1中表示上述6实施例中的混凝土力学性能及抗冻性能测试结果。表中对比例，为未掺加废旧电缆的再生混凝土。实施例2～4分别掺加废旧电缆长度为5mm，10mm及15mm；实施例1，5～6均掺加废旧电缆长度为2mm。
表1上述实施例1-6及对比例中的混凝土力学性能及抗冻性能测试结果
从表1中可以看出，在再生混凝土中掺加不同长度的废旧电缆以后，其混凝土的力学性能及耐久性能会发生不同程度的变化。与对比例的混凝土力学性能相比，实施例1～6中的抗压强度以及劈裂抗拉强度均出现增大，可以发现实施例2中掺加废旧电缆长度为5cm时再生混凝土的力学性能增加最大；对于再生混凝土抗冻性而言，与对比例相比，实施例1～6中的再生混凝土的抗冻性均有所提高，变化规律与力学性能相似。可以说明，废旧电缆的掺加对于再生混凝土的力学性能与耐久性均起到提高的作用。
本发明的优点为：
(1)增加再生混凝土的耐久性能。由于废旧电缆内部为铜丝，因此不会产生生锈在混凝土内部产生化学反应造成内部结构的破坏。另外，由于铜丝内部的加固作用，会造成混凝土内部结构的整体性增强，因此会提高混凝土的力学性能，从而间接提高再生混凝土的耐久性性能。
(2)本发明中在配合比设计中掺加了废旧电缆以及再生粗骨料，可以有效地减少建筑以及电缆的焚烧以及填埋处理，对于固体废弃物得到了良好的循环再生利用，具有良好的社会、环境、经济效益。
(3)由于废旧电缆外部包着一层塑料绝缘皮，在拌合过程中相当于间接掺入一定量的塑料纤维，从而增加了再生混凝土的韧性，大大提高了再生混凝土抵抗外界变形的能力。
(4)由于再生粗骨料在破碎过程中内部产生较多微小裂缝以及孔隙率较大，因此对于再生混凝土的力学性能及耐久性能产生一定的影响。但是废旧电缆可以提高再生混凝土整体结构的粘结程度，增加再生混凝土的密实程度，从而提高再生混凝土的抗压强度以及劈裂抗拉强度。
Claims (4)
1.一种掺加废旧电缆的高强再生混凝土，其特征在于，每立方米的高强再生混凝土由以下配比的原料组成：
水168～180kg、水泥300～330kg、超细矿粉63～70kg、粉煤灰63～70kg、细骨料860～900kg、再生粗骨料560～600kg、天然粗骨料560～600kg、减水剂4.3～9.4kg、引气剂85.2～141g、废旧电缆4.3～7.1kg；
所述废旧电缆的长度为2cm～15cm；
所述再生粗骨料的粒径为5mm～20mm。
2.根据权利要求1所述的一种掺加废旧电缆的高强再生混凝土，其特征在于，所述细骨料为河沙，细度模数为2.8。
3.一种掺加废旧电缆的高强再生混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，按照以下原料的配比备料，
每立方米的高强再生混凝土由以下配比的原料组成：
水168～180kg、水泥300～330kg、超细矿粉63～70kg、粉煤灰63～70kg、细骨料860～900kg、再生粗骨料560～600kg、天然粗骨料560～600kg、减水剂4.3～9.4kg、引气剂85.2～141g、废旧电缆4.3～7.1kg；
步骤2、将自来水总量的50％、再生粗骨料、天然粗骨料、细骨料以及废旧电缆依次倒入混凝土搅拌机，搅拌15s～20s，使得再生粗骨料表面湿润；
步骤3、将超细矿粉、粉煤灰倒入搅拌机，搅拌15s～20s；
步骤4、加入水泥，搅拌30s；
步骤5、把引气剂与减水剂溶解于剩余的50％自来水中，倒入搅拌机，随后搅拌60s，关闭搅拌机电源；
步骤6、将搅拌好的新拌混凝土卸在钢板上，再用铁锹进行人工搅拌30s～60s，即获得了掺加废旧铁丝的再生混凝土；
步骤1中，所述废旧电缆的长度为2cm～15cm；
步骤1中，所述再生粗骨料的粒径为5mm～20mm。
4.根据权利要求3所述的一种掺加废旧电缆的高强再生混凝土的制备方法，其特征在于，所述细骨料为河沙，细度模数为2.8。
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| CN201810581623.0A CN108751842B (zh) | 2018-06-07 | 2018-06-07 | 一种掺加废旧电缆的高强再生混凝土及其制备方法 |
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