CN111943544A

CN111943544A - 一种塑性混凝土及其制备方法

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Publication number: CN111943544A
Application number: CN202010741633.3A
Authority: CN
Inventors: 王立华; 张君禄; 李兆恒; 万家瑞
Original assignee: Guangdong Research Institute of Water Resources and Hydropower
Current assignee: Guangdong Research Institute of Water Resources and Hydropower
Priority date: 2020-07-29
Filing date: 2020-07-29
Publication date: 2020-11-17

Abstract

本发明公开了一种塑性混凝土及其制备方法，该制备方法包括：对废弃混凝土破碎制成人工砂粗品；再采用水泥浆液对人工砂粗品进行浸泡处理，沥干水分后过筛，并进行表面浆液硬化处理；而后洒水养护，制成人工砂；再采用制得的人工砂与胶凝材料、粗集料、减水剂以及粘土和/或膨润土混合，加拌和水拌制成塑性混凝土。本发明采用废弃混凝土作为原料制备人工砂，进而用于制备塑性混凝土，可变废为宝，实现资源化利用、垃圾无害化和减量化，避免环境污染；且所制得的塑性混凝土性能优异。

Description

一种塑性混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，尤其是涉及一种塑性混凝土及其制备方法。

背景技术

目前，在城市垃圾中建筑垃圾占了很大比重，垃圾围城现象屡见不鲜。对于建筑垃圾，现有的处置方式主要是填埋，一般选择低洼地、荒地或采石场矿口作为填埋场。垃圾填埋场占用大量的土地，会破坏生态环境；且由于土地资源日益紧张，垃圾填埋场的选址越来越困难。同时，随着城镇化的快速发展，大量的混凝土建筑物被拆除，产生大量的拆除废弃混凝土，而废弃混凝土的主要成分是水泥和砂石，如此大量的拆除废弃混凝土的填埋处理，还会造成大量的资源浪费。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种塑性混凝土及其制备方法。

本发明所采取的技术方案是：

本发明的第一方面，提供一种塑性混凝土的制备方法，包括以下步骤：

S1、对废弃混凝土破碎制成人工砂粗品；

S2、将步骤S1制得的人工砂粗品采用水泥浆液进行浸泡处理，浸泡完成后沥干水分，再进行静置处理，然后在热空气(一般为70～150℃热空气)中过筛，并利用热空气干燥处理；

S3、将步骤S2处理后的人工砂粗品进行洒水养护，而后进行筛分，并按粒径分类堆放，制得人工砂；所述人工砂包括第一级人工砂、第二级人工砂、第三级人工砂和第四级人工砂，所述第一级人工砂的粒径为小于或等于1.25mm，所述第二级人工砂的粒径为1.25～2.5mm，所述第三级人工砂的粒径为2.5～5.0mm，所述第四级人工砂的粒径为5.0～10.0mm；

S4、取包括胶凝材料一、粗集料、原料A、减水剂一和步骤S3制得人工砂的制备原料；将各制备原料与拌和水混合，搅拌制成塑性混凝土；

以所述胶凝材料一的总质量计，所述胶凝材料一由水泥、掺合料及原料A组成，其中掺合料掺量为胶凝材料一质量的0～50％，原料A掺量为胶凝材料一质量的20％～80％；所述掺合料为粉煤灰、矿渣粉、硅灰、磷渣粉中至少一种，所述的粉煤灰掺量为胶凝材料一质量的0～30％、所述矿渣粉掺量为胶凝材料一质量的0～50％、所述的硅灰掺量为胶凝材料一质量的0～10％、所述的磷渣粉掺量为胶凝材料一质量的0～20％；所述原料A为粘土和膨润土中至少一种，所述原料A的用量占所述胶凝材料一的质量的20％～80％；所述减水剂一的用量占所述胶凝材料一的质量的0～2.5％；所述人工砂的质量占人工砂与粗集料的总质量的40％～100％；以所述制备原料中所述人工砂的总质量计，所述人工砂包括30％～60％第一级人工砂、10％～40％第二级人工砂、5％～25％第三级人工砂、0％～10％第四级人工砂。人工砂的用量一般占胶凝材料一质量200％～600％。

根据本发明的一些实施例，步骤S2中，所述水泥浆液的水胶比为0.25～0.50。此处，水胶比具体指每立方米水泥浆液中水量与胶凝材料用量的比值。浸泡处理完成且沥干水分后静置处理，并通过过筛，控制处理后人工砂粗品的粒径在10mm以内，过筛的同时采用热空气处理，可避免粘连问题。

根据本发明的一些实施例，所述水泥浆液由包括胶凝材料二、减水剂二、缓凝剂和聚合物乳液的原料制备得到；

以所述胶凝材料二的总质量计，所述胶凝材料二由水泥二和掺合料二组成；所述掺合料二包括硅灰、矿渣粉和粉煤灰，所述硅灰的用量占所述胶凝材料二的质量的0～15％，所述矿渣粉的用量占所述胶凝材料二的质量的0～50％，所述粉煤灰的用量占所述胶凝材料二的质量的0～25％；所述减水剂二的用量占所述胶凝材料二的质量的0.6％～2.5％；所述缓凝剂的用量占所述胶凝材料二的质量的0～2％；所述聚合物乳液的用量占所述胶凝材料二的质量的0～20％。人工砂粗品浸渍用水泥浆液中聚合物的加入可改善人工砂的界面薄弱区，改善塑性混凝土性能；水泥浆液中缓凝剂的添加可延长水泥浆的适用时间，节省成本。

其中，减水剂二可采用木质素磺酸盐类减水剂、萘系减水剂、三聚氰胺系减水剂、氨基磺酸盐系减水剂、脂肪酸系减水剂、聚羧酸系减水剂中的至少一种；缓凝剂可采用木质素磺酸盐、糖蜜、蔗糖、锌盐中的至少一种；聚合物乳液可为苯乙烯-丁二烯乳液、聚苯烯酸酯乳液、乙烯醋酸-乙烯酯乳液、氯丁乳液、丙乳乳液、丙苯乳液中的至少一种。

根据本发明的一些实施例，步骤S2中，所述浸泡处理的时间为1～2h。静置处理的时间一般为15～120min。

根据本发明的一些实施例，步骤S1中，人工砂粗品的粒径为0～10mm。对于粒径大于10mm人工砂粗品，需重新破碎加工。

步骤S1中，所采用的废弃混凝土属于建筑垃圾，具体为建筑垃圾中的拆除混凝土。由于拆除混凝土中通常含有较多杂质，因此，步骤S1中，将废弃混凝土破碎之前，可先对废弃混凝土进行除杂处理。而将废弃混凝土破碎之后，还可进行整形处理，再筛分，制成人工砂粗品。通过对废弃混凝土破碎之后进行整形处理，有利于改善其粒径。

另外，废弃混凝土具体可采用建筑中设计强度等级C25以上的拆除混凝土，其原料通常包括硅酸盐水泥、砂、碎石、砾石、矿物掺合料及外加剂。

硅酸盐水泥具体可为普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥中的至少一种。水泥强度等级可为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R中的任一种。

砂可为河砂、山砂、机制砂中的至少一种。矿物掺合料可采用粉煤灰、硅灰、矿渣粉、磷渣粉、石灰石粉中的至少一种。外加剂可采用减水剂、膨胀剂、引气剂和阻锈剂中的至少一种；减水剂具体可采用木质素磺酸盐类减水剂、萘系减水剂、三聚氰胺系减水剂、氨基磺酸盐系减水剂、脂肪酸系减水剂、聚羧酸系减水剂中的至少一种；膨胀剂具体可采用钙矾石膨胀剂、氧化镁膨胀剂、氧化钙膨胀剂中的至少一种；引气剂可采用松香衍生物引气剂、磺酸盐引气剂中的至少一种；阻锈剂具体可采用亚硝酸钠阻锈剂。

另外，人工砂的制备方法中，步骤S4的人工砂粗品养护过程，养护时间不少于14天。

根据本发明的一些实施例，步骤S4中，所述塑性混凝土的水胶比为0.5～2.0。此处，水胶比是指每立方米塑性混凝土拌和水用量与胶凝材料用量的比值。塑性混凝土的设计强度一般为0.5～15MPa。配制过程中，单位用水量一般控制在220kg/m³～350kg/m³。

根据本发明的一些实施例，步骤S4中，所述粗集料选自碎石、砾石中的至少一种，且所述粗集料的粒径范围为5～40mm。

另外，塑性混凝土的制备原料中，所采用的粘土的塑性指数一般不小于17，粘粒含量不小于30％。膨润土可采用钙基膨润土、钠基膨润土中的至少一种。掺合料一可采用粉煤灰、炉矿渣、硅灰、沸石粉中的至少一种。减水剂一可选用木质素磺酸盐类减水剂、萘系减水剂、三聚氰胺系减水剂、氨基磺酸盐系减水剂、脂肪酸系减水剂、聚羧酸系减水剂中的至少一种。

根据本发明的一些实施例，步骤S4中，取制备原料后，先将所述人工砂洒水润湿，再将润湿后的人工砂与其他制备原料与拌和水混合，搅拌制成塑性混凝土。在塑性混凝土拌合前，将人工砂洒水润湿，有利于减小由于人工砂大量吸水导致的塑性混凝土工作性降低。其中，将人工砂洒水润湿一般需使其含水量大于其饱和面干吸水率。拌和水可采用天然水或自来水。

本发明的第二方面，提供一种塑性混凝土，由本发明第一方面所提供的任一种塑性混凝土的制备方法制得。

本发明实施例的有益效果是：

本发明实施例提供了一种塑性混凝土的制备方法，其以废弃混凝土为原料，制备人工砂，进而用于制备塑性混凝土，可变废为宝，实现资源化利用、垃圾无害化及减量化，节省占地，节约资源，避免污染，改善生态环境，降低塑性混凝土成本。并且，在人工砂制备过程中，通过对人工砂粗品进行水泥浆浸渍表面处理，可改善废弃混凝土制成的人工砂的粒径，封闭表面空隙，进而用于制备塑性混凝土，所制得的塑性混凝土性能优异。

具体实施方式

以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。

实施例1

一种塑性混凝土的制备方法，包括以下步骤：

S1、人工砂粗品的制备：将建筑垃圾进行分类，分拣出废弃混凝土，而后进行除杂处理；具体地，清理拆除混凝土构件的外部夹杂，破碎拆除混凝土块，分拣清理拆除混凝土块内部的钢筋、塑料管、电线等杂质；而后进一步将拆除混凝土块破碎、整形、筛分，制成粒径不大于10mm的人工砂粗品；

S2、按如下质量份(每质量份按1kg计)取原料：100质量份的水泥、加入35质量份的水、2.5质量份的聚羧酸系高效减水剂、0.05质量份的缓凝剂蔗糖，混合均匀，制成水泥浆液；将步骤S1制得的人工砂粗品在水泥浆液中浸泡1h，沥干水分，静置15min后，过筛孔尺寸为10mm的筛网，同时采用热空气干燥机进行人工砂粗品表面浆液硬化处理，降低人工砂粗品的含水量，促进人工砂表面的聚合物水泥浆液硬化。

S3、表面处理水泥浆液硬化后，对人工砂粗品洒水养护不少于14天；而后进行再次筛分，按粒径分类堆放，制得人工砂；人工砂包括第一级人工砂、第二级人工砂和第三级人工砂，第一级人工砂的粒径为≤1.25mm，第二级人工砂的粒径为1.25mm～2.5mm，第三级人工砂的粒径为2.5～5.0mm；

S4、按照如下质量份(每质量份按1kg计)取制备原料：100质量份水泥、50质量份掺合料粉煤灰、150质量份膨润土、992质量份步骤S3制得的人工砂、658质量份粒径在5～40mm的碎石；其中，以所采用人工砂的总质量计，人工砂包括50％第一级人工砂、35％第二级人工砂和15％第三级人工砂；将人工砂洒水润湿，而后将润湿后的人工砂与其他制备原料混合，而后加入拌和250质量份水(扣除人工砂所含水份)、8.25质量份的萘系高效减水剂，采用搅拌机或人工拌和制成塑性混凝土。

实施例2

一种塑性混凝土的制备方法，包括以下步骤：

S1、人工砂粗品的制备：将建筑垃圾进行分类，分拣出废弃混凝土，而后进行除杂处理；具体地，清理拆除混凝土构件的外部夹杂，破碎拆除混凝土块，分拣清理拆除混凝土块内部的钢筋、塑料管、电线等杂质；而后进一步将拆除混凝土块破碎、筛分，制成粒径不大于10mm的人工砂粗品；

S2、按如下质量份(每质量份按1kg计)取原料：75质量份水泥、25质量份的掺合料矿渣粉混合，而后加入28质量份的水、2.0质量份的聚羧酸系高效减水剂、0.06质量份的缓凝剂蔗糖、10质量份的苯乙烯-丁二烯聚合物乳液混合均匀，制成聚合物水泥浆液；将步骤S1制得的人工砂粗品在聚合物水泥浆液中浸泡1h，沥干水分，静置120min后，过筛孔尺寸为10mm的筛网，同时采用热空气干燥机进行人工砂粗品表面浆液硬化处理，降低人工砂粗品的含水量，促进人工砂表面的聚合物水泥浆液硬化；

S3、表面处理水泥浆液硬化后，对人工砂粗品洒水养护不少于14天；而后进行再次筛分，按粒径分类堆放，制得人工砂；人工砂包括第一级人工砂、第二级人工砂和第三级人工砂，第一级人工砂粒径为≤1.25mm，第二级人工砂粒径为1.25mm～2.5mm，第三级人工砂粒径为2.5～5.0mm，第四级人工砂粒径为5.0～10.0mm；

S4、按照如下质量份(每质量份按1kg计)取制备原料：100质量份水泥、50质量份掺合料粉煤灰、150质量份膨润土、992质量份步骤S3制得的人工砂、658质量份粒径在5～40mm的碎石；其中，以所采用人工砂的总质量计，人工砂包括45％第一级人工砂、33％第二级人工砂、17％第三级人工砂和5％第四级人工砂；将人工砂洒水润湿，而后将润湿后的人工砂与其他制备原料混合，而后加入拌和250质量份水(扣除人工砂所含水份)、8.25质量份的萘系高效减水剂，采用搅拌机或人工拌和制成塑性混凝土。

实施例3

一种塑性混凝土的制备方法，包括以下步骤：

S2、按如下质量份(每质量份按1kg计)取原料：85质量份水泥、15质量份掺合料粉煤灰混合，而后加入35质量份的水、1.5质量份聚羧酸系减水剂、0.05质量份的缓凝剂蔗糖、6质量份乙烯醋酸-乙烯酯聚合物乳液混合均匀，制成聚合物水泥浆液；将步骤S1制得的人工砂粗品在聚合物水泥浆液中浸泡1h，沥干水分，静置65min后，过筛孔尺寸为10mm的筛网，同时采用热空气干燥机进行人工砂粗品表面浆液硬化处理，降低人工砂粗品的含水量，促进人工砂表面的聚合物水泥浆液硬化；

S3、表面处理水泥浆液硬化后，对人工砂粗品洒水养护不少于14天；而后进行再次筛分，按粒径分类堆放，制得人工砂；人工砂包括第一级人工砂、第二级人工砂和第三级人工砂，第一级人工砂粒径为≤1.25mm，第二级人工砂粒径为1.25mm～2.5mm，第三级人工砂粒径为2.5～5.0mm；

实施例4

一种塑性混凝土的制备方法，包括以下步骤：

S2、按如下质量份(每质量份按1kg计)取原料：85质量份水泥、15质量份掺合料粉煤灰混合，而后加入35质量份的水、1.5质量份聚羧酸系减水剂、0.05质量份的缓凝剂蔗糖、6质量份乙烯醋酸-乙烯酯聚合物乳液混合均匀；将步骤S1制得的人工砂粗品在聚合物水泥浆液中浸泡1h，沥干水分，静置30min后，过筛网，同时采用热空气干燥机进行人工砂粗品表面浆液硬化处理，降低人工砂粗品的含水量，促进人工砂表面的聚合物水泥浆液硬化；

S4、按照如下质量份(每质量份按1kg计)取制备原料：100质量份水泥、50质量份掺合料粉煤灰、150质量份膨润土、992质量份步骤S3制得的人工砂、658质量份粒径在5～40mm的碎石；其中，以所采用人工砂的总质量计，人工砂包括50％第一级人工砂、35％第二级人工砂和15％第三级人工砂；将各种原料混合，而后加入拌和250质量份水(扣除人工砂所含水份)、8.25质量份的萘系高效减水剂，采用搅拌机或人工拌和制成塑性混凝土。

对比例1

一种塑性混凝土的制备方法，包括以下步骤：

S1、人工砂粗品的制备：将建筑垃圾进行分类，分拣出废弃混凝土，而后进行除杂处理；具体地，清理拆除混凝土构件的外部夹杂，破碎拆除混凝土块，分拣清理拆除混凝土块内部的钢筋、塑料管、电线等杂质；而后进一步将拆除混凝土块破碎、整形、筛分，制成粒径不大于10mm的人工砂，并按粒径分类堆放，其中，工砂包括第一级人工砂、第二级人工砂和第三级人工砂，第一级人工砂的粒径为≤1.25mm，第二级人工砂的粒径为1.25mm～2.5mm，第三级人工砂的粒径为2.5～5.0mm；

S2、按照如下质量份(每质量份按1kg计)取制备原料：100质量份水泥、50质量份掺合料粉煤灰、150质量份膨润土、992质量份步骤S3制得的人工砂、658质量份粒径在5～40mm的碎石；其中，以所采用人工砂的总质量计，人工砂包括50％第一级人工砂、35％第二级人工砂和15％第三级人工砂；将人工砂洒水润湿，而后将润湿后的人工砂与其他制备原料混合，而后加入拌和250质量份水(扣除人工砂所含水份)、8.25质量份的萘系高效减水剂，采用搅拌机或人工拌和制成塑性混凝土。

性能测试

1、孔隙率、吸水率和粗糙度测试

分别对实施例1～4中步骤S1所制得的人工砂粗品和步骤S3所制得各级人工砂混合料进行孔隙率、吸水率和粗糙度测试，具体测试方法如下：

孔隙率的测试方法采用压汞法；吸水率的测试方法按照JGJ52-2006砂的吸水率试验；粗糙度的测试方法按照T 0345--2005细集料棱角性试验(流动时间法)。

采用以上方法对各人工砂进行性能测试，所得结果如下表1所示。

表1实施例1～4步骤S1制得人工砂粗品和步骤S3制得人工砂的性能测试结果

由表1可知，实施例1～3中步骤S1制得人工砂粗品的孔隙率为23.5％，吸水率为9.6％，粗糙度测试结果为25.3秒；经过实施例1步骤S3制得人工砂，孔隙率降低至16.2％，吸水率降低至6.8％，粗糙度(流动时间法)测试结果降低至24.2秒；经过实施例2步骤S3制得人工砂，孔隙率降低至14.4％，吸水率降低至6.2％，粗糙度(流动时间法)测试结果降低至23.6秒；经过实施例3步骤S3制得人工砂，孔隙率降低至15.0％，吸水率降低至6.5％，粗糙度(流动时间法)测试结果降低至23.9秒；性能测试表明，经过步骤3制得的人工砂部分孔隙被封闭，孔隙率和吸水率均降低，且人工砂颗粒粒形改善、表面更圆滑，漏斗流出时颗粒之间的阻碍更少，粗糙度降低，人工砂性能得到改善。在步骤3中，聚合物乳液有利于降低人工砂的孔隙率、吸水率和表面粗糙度。

采用GB/T50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》分别对实施例1～4和对比例1所制得的塑性混凝土进行性能测试，所得结果如下表1所示。

表1实施例1～4和对比例1塑性混凝土的性能测试结果

由上表2，通过对比实施例1～3塑性混凝土的性能测试结果可知，步骤S2中聚合物乳液有利于提高塑性混凝土的强度、降低渗透系数和弹强比，改善塑性混凝土的综合性能；对比实施例3和实施例4可知，步骤S4塑性混凝土制备过程人工砂不洒水湿润，塑性的坍落度和扩展度减小，强度增大，渗透系数增大，综合性能降低；对比对比例1和实施例3可知，取消步骤S2，人工砂的性能降低，塑性混凝土的各项性能均下降，综合性能显著降低。

Claims

1.一种塑性混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤；

S1、将废弃混凝土破碎制成人工砂粗品；

S2、将步骤S1制得的人工砂粗品采用水泥浆液进行浸泡处理，浸泡完成后沥干水分，再进行静置处理，然后在热空气中过筛，并进行热空气干燥处理；

S4、取包括胶凝材料一、粗集料、原料A、减水剂一和步骤S3制得人工砂的制备原料；

将各制备原料与拌和水混合，搅拌制成塑性混凝土；

以所述胶凝材料一的总质量计，所述胶凝材料一由包括水泥、掺合料及原料A的组分组成，其中掺合料掺量为胶凝材料一质量的0～50％，原料A掺量为胶凝材料一质量的20％～80％；所述掺合料为粉煤灰、矿渣粉、硅灰、磷渣粉中至少一种，所述的粉煤灰掺量为胶凝材料一质量的0～30％、所述矿渣粉掺量为胶凝材料一质量的0～50％、所述的硅灰掺量为胶凝材料一质量的0～10％、所述的磷渣粉掺量为胶凝材料一质量的0～20％；所述原料A为粘土和膨润土中至少一种，所述原料A的用量占所述胶凝材料一的质量的20％～80％；所述减水剂一的用量占所述胶凝材料一的质量的0～2.5％；所述人工砂的质量占人工砂与粗集料的总质量的40％～100％；以所述制备原料中所述人工砂的总质量计，所述人工砂包括30％～60％第一级人工砂、10％～40％第二级人工砂、5％～25％第三级人工砂、0％～10％第四级人工砂。

2.根据权利要求1所述的塑性混凝土的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述水泥浆液的水胶比为0.25～0.50。

3.根据权利要求2所述的塑性混凝土的制备方法，其特征在于，所述水泥浆液由包括胶凝材料二、减水剂二、缓凝剂和聚合物乳液的原料制备得到；

以所述胶凝材料二的总质量计，所述胶凝材料二由包括水泥二、掺合料二的组分组成，所述掺合料二包括硅灰、矿渣粉和粉煤灰中的至少一种，所述硅灰的掺量占所述胶凝材料二的质量的0～15％，所述矿渣粉的用量占所述胶凝材料二的质量的0～50％，所述粉煤灰的用量占所述胶凝材料二的质量的0～25％；所述减水剂二的用量占所述胶凝材料二的质量的0.6％～2.5％；所述缓凝剂的用量占所述胶凝材料二的质量的0～2％；所述聚合物乳液的用量占所述胶凝材料二的质量的0～20％。

4.根据权利要求1所述的塑性混凝土的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述浸泡处理的时间为1～2h。

5.根据权利要求1所述的塑性混凝土的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述人工砂粗品的粒径为0～10mm。

6.根据权利要求1所述的塑性混凝土的制备方法，其特征在于，步骤S1中，将废弃混凝土破碎之前，先对废弃混凝土进行除杂处理；将废弃混凝土破碎之后，进行整形、筛分，制成人工砂粗品。

7.根据权利要求1所述的塑性混凝土的制备方法，其特征在于，步骤S4中，所述塑性混凝土的水胶比为0.5～2.0。

8.根据权利要求1所述的塑性混凝土的制备方法，其特征在于，步骤S4中，所述粗集料选自碎石、砾石中的至少一种，且所述粗集料的粒径范围为5～40mm。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的塑性混凝土的制备方法，其特征在于，步骤S4中，取制备原料后，先将所述人工砂洒水润湿，再将润湿后的人工砂与其他制备原料与拌和水混合，搅拌制成塑性混凝土。

10.一种塑性混凝土，其特征在于，由权利要求1至9中任一项所述的塑性混凝土的制备方法制得。