CN113816686A - 利用水性渗透结晶溶液制备再生骨料透水混凝土的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用水性渗透结晶溶液制备再生骨料透水混凝土的方法，方法包括以下步骤：将质量份数为414‑683份的气干状态的再生骨料浸泡在水性渗透结晶溶液中，过滤取出后进行干燥处理；将干燥后的再生骨料进行碳化处理；将碳化后的再生骨料同质量份数为35.4‑36.6份的水、质量份数为18‑22份的掺合料、质量份数为100份的水泥、质量份数为0.74‑1.22份的减水剂以及质量份数为2.23‑3.69份的EVA乳液混合搅拌，得到所述再生骨料透水混凝土。本发明的优点是：通过双重骨料强化以及EVA改性后的再生骨料透水混凝土，质量轻、绿色环保且各方面性能优异。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土的技术领域，尤其是一种利用水性渗透结晶溶液制备再生骨料透水混凝土的方法。
背景技术
随着城市化和工业化进程的加快，城市及工业建设不断深入。一方面，地产建设的更新换代导致大量建筑垃圾的产生，严重破坏生态环境；另一方面，城市道路往往为阻水材料，地面积水，地下水紧缺，不利于植物生长，也不利于空气中热量和水分的流通。透水混凝土属于环境友好型生态混凝土，可以有效的保护水资源，缓解排水压力，减轻城市热岛效应，有利于“海绵城市”的建设。
建筑垃圾也是当今污染生态环境的重要因素，废弃混凝土经破碎后得到的再生骨料，表面附着有硬化水泥浆体，导致再生骨料表观孔隙率高，强度较低，吸水率大等缺陷，因此再生骨料混凝土的流动性差，强度较低，而透水混凝土对骨料的要求则更高。通过对再生骨料进行强化处理，提高再生骨料的力学性能，优化表面结构，减少吸水率，能有效的改善再生透水混凝土性能。
现有技术利用再生骨料制备透水混凝土时，多采用传统裹浆法优化再生骨料表面，或采用有机聚合物强化，增加骨料之间的界面黏结力，但制作的再生骨料透水混凝土强度低，透水性较差。依靠特定的单一骨料强化方法提高再生骨料透水混凝土的性能较为困难，混凝土强度较低，孔隙率小，透水性较差，耐久性等也不能达到标准。因此，如何在较低成本下生产高质量的再生骨料透水混凝土，是亟需解决的一大难题。
发明内容
本发明的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种利用水性渗透结晶溶液制备再生骨料透水混凝土的方法，通过水性渗透结晶溶液对再生骨料进行强化处理，再采用CO2气体对再生骨料进行优化加固，并在再生骨料内加入水、掺合料、水泥、减水剂以及EVA乳液进行混合搅拌，得到强度、透水性和耐久性较高的再生骨料透水混凝土。
本发明目的实现由以下技术方案完成：
一种利用水性渗透结晶溶液制备再生骨料透水混凝土的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
步骤（1）：将质量份数为414-683份的气干状态的再生骨料浸泡在水性渗透结晶溶液中，过滤取出后进行干燥处理；
步骤（2）：将步骤（1）中干燥后的再生骨料进行碳化处理；
步骤（3）：将步骤（2）中碳化后的再生骨料同质量份数为35.4-36.6份的水、质量份数为18-22份的掺合料、质量份数为100份的水泥、质量份数为0.74-1.22份的减水剂以及质量份数为2.23-3.69份的EVA乳液混合搅拌，得到所述再生骨料透水混凝土。
所述再生骨料为废弃混凝土经破碎、过筛水洗处理后粒径范围为4.75-26.5mm的集料；所述再生骨料的堆积孔隙率为35%，堆积密度范围为1350-1650kg/m3。
所述水性渗透结晶溶液由硅酸钠、催化剂和助剂组成。
所述掺合料为粉煤灰和矿粉；所述水泥为52.5普通硅酸盐水泥；所述减水剂为萘系减水剂；所述EVA乳液的固含量为55.0%，在20℃的粘度为150cP，pH值为6.0；所述再生骨料、胶凝材料及所述水的质量比例为5.6：1：0.3，所述胶凝材料为所述水泥和所述掺合料；所述再生骨料透水混凝土的水灰比为0.3。
所述再生骨料透水混凝土的抗压强度为25-30MPa，有效孔隙率为10%-30%，透水系数为2-5mm/s。
所述再生骨料透水混凝土各原料的质量份数为：水泥100份、掺合料19-21份、再生骨料425-679份、水35.9-36.4份、减水剂0.82-1.19份、EVA乳液2.03-3.41份。
在步骤（1）中，再生骨料的浸泡时间为3h，再生骨料放置在养护室内的塑料平板上进行干燥，放置时间为1天。
在步骤（2）中，所述再生骨料放入碳化箱中进行碳化处理，控制所述碳化箱的CO2气体浓度为20%±3%，相对湿度为60%±2%，温度为20±2℃，碳化至连续三次测量所述再生骨料的碳化增重率不再增长后停止碳化处理。
所述碳化箱的CO2气体浓度为20%±1%，相对湿度为60%±1%，温度为20±1℃。
在步骤（3）中，将所述再生骨料与50%的所述水拌合15s，然后在所述再生骨料中加入所述掺合料继续拌合15s，以将所述掺合料裹在所述再生骨料表面，再加入所述水泥继续搅拌30s，最后将剩余50%的所述水、所述减水剂及所述EVA乳液加入，并搅拌60s。
本发明的优点是：
1、使用水性渗透结晶溶液，可以有效迅速地渗透到再生骨料中，在毛细孔隙和微细裂缝中生成硅石凝胶，脱水固化后继而形成稳定的硅酸钙晶体，有效地降低了再生骨料表面的孔隙率，与起始骨料表面浆体固结为一体使防水层有高度的稳定性，增加混凝土表层的密实度和抗压强度，且水性渗透结晶溶液处理过的再生骨料，不仅能提高骨料本身的强度，还能增加骨料之间的黏结力；
2、再生骨料在水性渗透结晶溶液处理后，又进行了CO2辅助强化处理，加速DPS处理后生成的硅石凝胶的硬化，并在再生骨料表面孔隙中生成硅酸钙晶体、二氧化硅和碳酸钙等，密实了再生骨料的表面结构，提高了再生骨料的强度，减少吸水率；
3、通过双重骨料强化以及EVA改性后的再生骨料透水混凝土，质量轻、绿色环保且各方面性能优异。
附图说明
图1为本发明再生骨料透水混凝土各原料在不同质量配比下的各项性能表。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
实施例1：本实施例涉及一种利用水性渗透结晶溶液制备再生骨料透水混凝土的方法，如图1所示，实验组1的再生骨料透水混凝土各原料质量配比为：水泥100份、掺合料18份、再生骨料414份、水35.4份、萘系减水剂0.74份、EVA（ethylene-vinyl acetatecopolymer，乙烯-醋酸乙烯共聚物）乳液2.23份，其方法包括以下步骤：
步骤（1）：将气干状态的再生骨料浸泡在水性渗透结晶溶液中，浸泡3h后过滤，取出后放置于养护室内的塑料平板上，放置1天。其中，再生骨料为废弃混凝土经破碎、过筛水洗处理后粒径范围为4.75-26.5mm的集料；再生骨料堆积孔隙率35%，堆积密度范围为1450kg/m3；水性渗透结晶溶液由浓度100%的硅酸钠、催化剂和助剂组成，有效物含量为75%，水性渗透结晶溶液可以有效迅速地渗透到再生骨料中，在毛细孔隙和微细裂缝中生成硅石凝胶，脱水固化后继而形成稳定的硅酸钙晶体，有效的降低了再生骨料表面的孔隙率，与起始骨料表面浆体固结为一体使防水层有高度的稳定性，增加混凝土表层的密实度和抗压强度，且水性渗透结晶处理过的再生骨料，不仅能提高骨料本身的强度，还能增加骨料之间的黏结力。
步骤（2）：将步骤（1）中干燥后的再生骨料放在碳化箱中碳化处理，控制CO2气体浓度为20%，相对湿度为60%，温度为20℃，碳化至连续三次测量再生骨料的碳化增重率不再增长后停止碳化处理。碳化的时间取决于碳化增重率，当连续3次测量试样碳化增重率不再增长则再生集料已得达到极限碳化增重率，即达到碳化时间。再生骨料在水性渗透结晶溶液处理后，又进行了CO2辅助强化处理，加速DPS处理后生成的硅石凝胶的硬化，并在再生骨料表面孔隙中生成硅酸钙晶体、二氧化硅和碳酸钙等，密实了再生骨料的表面结构，提高了再生骨料的强度，减少吸水率。
步骤（3）：将步骤（2）中碳化后的再生骨料与50%的水拌合15s，然后在湿骨料中加入掺合料继续拌合15s，以将掺合料裹在骨料表面，再加入水泥继续搅拌30s，最后将剩余的水、萘系减水剂及EVA乳液加入，并搅拌60s，得到性能优化的再生骨料透水混凝土。其中，掺合料为粉煤灰和矿粉等工业废弃物；水泥选用52.5普通硅酸盐水泥，密度为3021kg/m3；EVA乳液的固含量为55.0%，粘度150cP（20℃），pH值为6.0。
如图1所示，按以上步骤成型后测量得到的实验组1的再生骨料混凝土28d抗压强度为27.5MPa，有效孔隙率为16.5%，透水系数为2.83mm/s。
实施例2：本实施例涉及一种利用水性渗透结晶溶液制备再生骨料透水混凝土的方法，如图1所示，实验组2的再生骨料透水混凝土各原料质量配比为：水泥100份、掺合料22份、再生骨料483份、水36.6份、萘系减水剂1.22份、EVA乳液3.69份，其方法包括以下步骤：
步骤（1）：将气干状态的再生骨料浸泡在水性渗透结晶溶液中，浸泡3h后过滤，取出后放置于养护室内的塑料平板上，放置1天。其中，再生骨料为废弃混凝土经破碎、过筛水洗处理后粒径范围为4.75-26.5mm的集料；水性渗透结晶溶液由浓度100%的硅酸钠、催化剂和助剂组成，有效物含量为75%，水性渗透结晶溶液可以有效迅速地渗透到再生骨料中，在毛细孔隙和微细裂缝中生成硅石凝胶，脱水固化后继而形成稳定的硅酸钙晶体，有效的降低了再生骨料表面的孔隙率，与起始骨料表面浆体固结为一体使防水层有高度的稳定性，增加混凝土表层的密实度和抗压强度，且水性渗透结晶处理过的再生骨料，不仅能提高骨料本身的强度，还能增加骨料之间的黏结力。
步骤（2）：将步骤（1）中干燥后的再生骨料放在碳化箱中碳化处理，控制CO2气体浓度为20%，相对湿度为60%，温度为20℃，碳化至连续三次测量再生骨料的碳化增重率不再增长后停止碳化处理。碳化的时间取决于碳化增重率，当连续3次测量试样碳化增重率不再增长则再生集料已得达到极限碳化增重率，即达到碳化时间。再生骨料在水性渗透结晶溶液处理后，又进行了CO2辅助强化处理，加速DPS处理后生成的硅石凝胶的硬化，并在再生骨料表面孔隙中生成硅酸钙晶体、二氧化硅和碳酸钙等，密实了再生骨料的表面结构，提高了再生骨料的强度，减少吸水率。
步骤（3）：将步骤（2）中碳化后的再生骨料与50%的水拌合15s，然后在湿骨料中加入掺合料继续拌合15s，以将掺合料裹在骨料表面，再加入水泥继续搅拌30s，最后将剩余的水、萘系减水剂及EVA乳液加入，并搅拌60s，得到性能优化的再生骨料透水混凝土。其中，掺合料为粉煤灰和矿粉等工业废弃物；水泥选用52.5普通硅酸盐水泥，密度为3021kg/m3；EVA乳液的固含量为55.0%，粘度150cP（20℃），pH值为6.0。
如图1所示，按以上步骤成型后测量得到的实验组2的再生骨料混凝土28d抗压强度为28.7MPa，有效孔隙率为14.5%，透水系数为2.68mm/s。
实施例3：本实施例涉及一种利用水性渗透结晶溶液制备再生骨料透水混凝土的方法，如图1所示，实验组3的再生骨料透水混凝土各原料质量配比为：水泥100份、掺合料19份、再生骨料425份、水35.9份、萘系减水剂0.82份、EVA乳液2.03份，其方法包括以下步骤：
步骤（1）：将气干状态的再生骨料浸泡在水性渗透结晶溶液中，浸泡3h后过滤，取出后放置于养护室内的塑料平板上，放置1天。其中，再生骨料为废弃混凝土经破碎、过筛水洗处理后粒径范围为4.75-26.5mm的集料；水性渗透结晶溶液由浓度100%的硅酸钠、催化剂和助剂组成，有效物含量为75%，水性渗透结晶溶液可以有效迅速地渗透到再生骨料中，在毛细孔隙和微细裂缝中生成硅石凝胶，脱水固化后继而形成稳定的硅酸钙晶体，有效的降低了再生骨料表面的孔隙率，与起始骨料表面浆体固结为一体使防水层有高度的稳定性，增加混凝土表层的密实度和抗压强度，且水性渗透结晶处理过的再生骨料，不仅能提高骨料本身的强度，还能增加骨料之间的黏结力。
步骤（2）：将步骤（1）中干燥后的再生骨料放在碳化箱中碳化处理，控制CO2气体浓度为20%，相对湿度为60%，温度为20℃，碳化至连续三次测量再生骨料的碳化增重率不再增长后停止碳化处理。碳化的时间取决于碳化增重率，当连续3次测量试样碳化增重率不再增长则再生集料已得达到极限碳化增重率，即达到碳化时间。再生骨料在水性渗透结晶溶液处理后，又进行了CO2辅助强化处理，加速DPS处理后生成的硅石凝胶的硬化，并在再生骨料表面孔隙中生成硅酸钙晶体、二氧化硅和碳酸钙等，密实了再生骨料的表面结构，提高了再生骨料的强度，减少吸水率。
步骤（3）：将步骤（2）中碳化后的再生骨料与50%的水拌合15s，然后在湿骨料中加入掺合料继续拌合15s，以将掺合料裹在骨料表面，再加入水泥继续搅拌30s，最后将剩余的水、萘系减水剂及EVA乳液加入，并搅拌60s，得到性能优化的再生骨料透水混凝土。其中，掺合料为粉煤灰和矿粉等工业废弃物；水泥选用52.5普通硅酸盐水泥，密度为3021kg/m3；EVA乳液的固含量为55.0%，粘度150cP（20℃），pH值为6.0。
如图1所示，按以上步骤成型后测量得到的实验组3的再生骨料混凝土28d抗压强度为29.3MPa，有效孔隙率为27.1%，透水系数为4.61mm/s。
实施例4：本实施例涉及一种利用水性渗透结晶溶液制备再生骨料透水混凝土的方法，如图1所示，实验组4的再生骨料透水混凝土各原料质量配比为：水泥100份、掺合料21份、再生骨料679份、水36.4份、萘系减水剂1.19份、EVA乳液3.41份，其方法包括以下步骤：
步骤（1）：将气干状态的再生骨料浸泡在水性渗透结晶溶液中，浸泡3h后过滤，取出后放置于养护室内的塑料平板上，放置1天。其中，再生骨料为废弃混凝土经破碎、过筛水洗处理后粒径范围为4.75-26.5mm的集料；水性渗透结晶溶液由浓度100%的硅酸钠、催化剂和助剂组成，有效物含量为75%，水性渗透结晶溶液可以有效迅速地渗透到再生骨料中，在毛细孔隙和微细裂缝中生成硅石凝胶，脱水固化后继而形成稳定的硅酸钙晶体，有效的降低了再生骨料表面的孔隙率，与起始骨料表面浆体固结为一体使防水层有高度的稳定性，增加混凝土表层的密实度和抗压强度，且水性渗透结晶处理过的再生骨料，不仅能提高骨料本身的强度，还能增加骨料之间的黏结力。
步骤（2）：将步骤（1）中干燥后的再生骨料放在碳化箱中碳化处理，控制CO2气体浓度为20%，相对湿度为60%，温度为20℃，碳化至连续三次测量再生骨料的碳化增重率不再增长后停止碳化处理。碳化的时间取决于碳化增重率，当连续3次测量试样碳化增重率不再增长则再生集料已得达到极限碳化增重率，即达到碳化时间。再生骨料在水性渗透结晶溶液处理后，又进行了CO2辅助强化处理，加速DPS处理后生成的硅石凝胶的硬化，并在再生骨料表面孔隙中生成硅酸钙晶体、二氧化硅和碳酸钙等，密实了再生骨料的表面结构，提高了再生骨料的强度，减少吸水率。
步骤（3）：将步骤（2）中碳化后的再生骨料与50%的水拌合15s，然后在湿骨料中加入掺合料继续拌合15s，以将掺合料裹在骨料表面，再加入水泥继续搅拌30s，最后将剩余的水、萘系减水剂及EVA乳液加入，并搅拌60s，得到性能优化的再生骨料透水混凝土。其中，掺合料为粉煤灰和矿粉等工业废弃物；水泥选用52.5普通硅酸盐水泥，密度为3021kg/m3；EVA乳液的固含量为55.0%，粘度150cP（20℃），pH值为6.0。
如图1所示，按以上步骤成型后测量得到的实验组4的再生骨料混凝土28d抗压强度为29.5MPa，有效孔隙率为21.5%，透水系数为3.81mm/s。
综上所述，本再生骨料透水混凝土的抗压强度为25-30MPa，较常规混凝土提高了5-20%；有效孔隙率10%-30%，较常规混凝土提高了6-15%；透水系数2-5mm/s，透水性能较常规混凝土提高13-21%，耐久性也有所提高。此外，混凝土的废弃物利用率达75%左右，经济和环保效益明显，可有效的应用于人行道、生态护坡和园林景观道路等工程，在净化水质和空气方面都有积极有效的效果。
虽然以上实施例已经参照附图对本发明目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本发明作出各种改进和变换，故在此不一一赘述。
Claims (10)
1.一种利用水性渗透结晶溶液制备再生骨料透水混凝土的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤（1）：将质量份数为414-683份的气干状态的再生骨料浸泡在水性渗透结晶溶液中，过滤取出后进行干燥处理；
步骤（2）：将步骤（1）中干燥后的再生骨料进行碳化处理；
步骤（3）：将步骤（2）中碳化后的再生骨料同质量份数为35.4-36.6份的水、质量份数为18-22份的掺合料、质量份数为100份的水泥、质量份数为0.74-1.22份的减水剂以及质量份数为2.23-3.69份的EVA乳液混合搅拌，得到所述再生骨料透水混凝土。
2.如权利要求1所述的一种利用水性渗透结晶溶液制备再生骨料透水混凝土的方法，其特征在于，所述再生骨料为废弃混凝土经破碎、过筛水洗处理后粒径范围为4.75-26.5mm的集料；所述再生骨料的堆积孔隙率为35%，堆积密度范围为1350-1650kg/m3。
3.如权利要求1所述的一种利用水性渗透结晶溶液制备再生骨料透水混凝土的方法，其特征在于，所述水性渗透结晶溶液由硅酸钠、催化剂和助剂组成。
4.如权利要求1所述的一种利用水性渗透结晶溶液制备再生骨料透水混凝土的方法，其特征在于，所述掺合料为粉煤灰和矿粉；所述水泥为52.5普通硅酸盐水泥；所述减水剂为萘系减水剂；所述EVA乳液的固含量为55.0%，在20℃的粘度为150cP，pH值为6.0；所述再生骨料、胶凝材料及所述水的质量比例为5.6：1：0.3，所述胶凝材料为所述水泥和所述掺合料；所述再生骨料透水混凝土的水灰比为0.3。
5.如权利要求1所述的一种利用水性渗透结晶溶液制备再生骨料透水混凝土的方法，其特征在于，所述再生骨料透水混凝土的抗压强度为25-30MPa，有效孔隙率为10%-30%，透水系数为2-5mm/s。
6.如权利要求1所述的一种利用水性渗透结晶溶液制备再生骨料透水混凝土的方法，其特征在于，所述再生骨料透水混凝土各原料的质量份数为：水泥100份、掺合料19-21份、再生骨料425-679份、水35.9-36.4份、减水剂0.82-1.19份、EVA乳液2.03-3.41份。
7.如权利要求1所述的一种利用水性渗透结晶溶液制备再生骨料透水混凝土的方法，其特征在于，在步骤（1）中，再生骨料的浸泡时间为3h，再生骨料放置在养护室内的塑料平板上进行干燥，放置时间为1天。
8.如权利要求1所述的一种利用水性渗透结晶溶液制备再生骨料透水混凝土的方法，其特征在于，在步骤（2）中，所述再生骨料放入碳化箱中进行碳化处理，控制所述碳化箱的CO2气体浓度为20%±3%，相对湿度为60%±2%，温度为20±2℃，碳化至连续三次测量所述再生骨料的碳化增重率不再增长后停止碳化处理。
9.如权利要求8所述的一种利用水性渗透结晶溶液制备再生骨料透水混凝土的方法，其特征在于，所述碳化箱的CO2气体浓度为20%±1%，相对湿度为60%±1%，温度为20±1℃。
10.如权利要求1所述的一种利用水性渗透结晶溶液制备再生骨料透水混凝土的方法，其特征在于，在步骤（3）中，将所述再生骨料与50%的所述水拌合15s，然后在所述再生骨料中加入所述掺合料继续拌合15s，以将所述掺合料裹在所述再生骨料表面，再加入所述水泥继续搅拌30s，最后将剩余50%的所述水、所述减水剂及所述EVA乳液加入，并搅拌60s。
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