CN114409291A - 一种利用增强再生骨料制备混凝土的方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种利用再生骨料制备混凝土的方法，该方法包括以下步骤：S1：再生骨料准备，分选得到粗集料和细集料；S2：再生粗骨料制备，制得改性溶液，通过对粗集料搅拌并喷洒的方式，得到再生粗骨料；S3：再生细骨料制备，对细集料通过水洗的方式去除表面附着砂浆，得到再生细骨料；S4：确定再生粗骨料的用量，确保压碎指标符合相应设计要求；S5：确定再生细骨料的用量，确保28d胶砂抗压强度比符合相应设计要求；S6：混凝土配料设计并制备，依据需要配置的再生骨料混凝土的设计强度，保证制得的再生骨料混凝土的强度和塌落度均能满足设计要求，本发明具有通过对集料进行改性，不降低性能指标的前提下减少天然骨料用量的特点。

Description

一种利用增强再生骨料制备混凝土的方法及其应用

技术领域

本发明涉及路桥施工用再生骨料制备技术领域，尤其涉及一种增强再生骨料制备方法及其应用。

背景技术

随着我国城市化进程的加快，旧有建筑物拆迁、改造等产生的建筑垃圾产量也在急速增长，据估算，我国每年合计将产生建筑垃圾约数亿吨，而多年来积存的未处理建筑垃圾也将达到惊人的数十亿吨。建筑垃圾产量巨大，不仅占用大量土地，而且污染环境、影响环境卫生。合理处置利用建筑垃圾不仅有助于避免占用宝贵的城市周边土地，避免二次环境污染，而且，通过代替天然砂石骨料，可以减少因砂石骨料开采导致的不可再生自然资源枯竭、水土流失和河道破坏等问题，具有重要的发展意义。

再生混凝土骨料是将废弃的原生混凝土经过破碎、筛分、清洗、分级并按一定比例混合后得到的，与天然骨料相比，再生骨料周围包裹着来自原始混凝土浆体的附着砂浆，且该附着砂浆成分比较复杂，包含了水泥石中的天然砂、水泥石碎屑、天然粗骨料在破碎过程中产生的石屑和泥士以及各种杂质，附着砂浆的多孔性和高吸水率降低了再生骨料混凝土力学性能和耐久性，主要是由于再生骨料在破碎过程中存在微裂缝，颗粒中包含砂浆和水泥浆，与天然骨料相比，具有孔隙率高、吸水率大、强度等级低等缺点，加之再生骨料表面粗糙，多棱，增加了与拌合物之间的摩擦力，使得用再生骨料制作的混凝土工作性较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种对集料进行改性，不降低性能指标的前提下减少天然骨料用量的利用增强再生骨料制备混凝土的方法及其应用。

为解决上述技术问题本发明所采取的技术方案是：

一种利用再生骨料制备混凝土的方法，该方法包括以下步骤：

S1：再生骨料准备，将收集的建筑垃圾经机械破碎、分拣分离、初筛等工艺，除去金属、轻物质等等杂质后，再进行筛选，分选得到粗集料和细集料；

S2：再生粗骨料制备，再生按重量份称取硅灰浆料、聚醚多元醇、硅酸钠、缓凝剂、水，制得改性溶液，通过对粗集料搅拌并喷洒的方式，使粗集料被均布改性溶液的充分浸润，改性浆料溶液充分渗入到粗骨料的缝隙内，对粗集料进行快速烘干后，得到再生粗骨料；

S3：再生细骨料制备，对细集料通过水洗的方式去除表面附着砂浆，经过处理的细集料经过烘干，得到再生细骨料；

S4：确定再生粗骨料的用量，依据再生粗骨料和普通粗骨料混合后的压碎指标确定再生粗骨料的掺加比例，确保压碎指标符合相应设计要求；

S5：确定再生细骨料的用量，依据再生细骨料和普通细骨料混合后的28d胶砂抗压强度比确定再生细骨料的掺加比例，确保28d胶砂抗压强度比符合相应设计要求；

S6：混凝土配料设计并制备，依据需要配置的再生骨料混凝土的设计强度，计算该设计强度下再生骨料混凝土的水胶比、用水量、胶凝材料用量、砂率、细骨料用量和粗骨料用量等指标，并按照设计指标进行再生混凝土制备，保证制得的再生骨料混凝土的强度和塌落度均能满足设计要求。

进一步的，所述硅灰、聚醚多元醇、硅酸钠、缓凝剂、水的重量配比为7~20：0.5~2：4~6：1~3: 100。

进一步的，所述缓凝剂由葡萄糖酸钠和酒石酸按照1:1~2的重量比复配而成。

进一步的，所述步骤S4中，压碎指标为破碎率小于15%。

进一步的，所述步骤S5中， 28d胶砂抗压强度比大于0.9。

进一步的，所述粗集料、再生粗骨料、普通粗骨料的粒径大于4.75mm。

进一步的，所述细集料、再生细集料、普通细集料的粒径小于4.75mm。

一种利用再生骨料制备混凝土方法的应用，所述方法可以用于制备稳定再生级混凝土。

进一步的，所述稳定再生级混凝土可以根据制备原料不同分为无机结合料稳定再生混凝土、水泥稳定再生级混凝土、石灰粉煤灰稳定再生级混凝土、水泥粉煤灰稳定再生级混凝土。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本发明在再生骨料准备过程中经过两次筛选，第一道筛选主要为除去金属、轻物质等杂质，第二道筛选为将建筑垃圾筛分为粗集料和细集料两大类别，通过对粗集料搅拌并喷洒的方式，使粗集料被均布的改性溶液的充分浸润，改性浆料溶液充分渗入到粗集料的缝隙内，改性溶液中的硅酸钠和粗集料表面的水泥水化产物产生反应生成碳酸钙胶体，生成的碳酸钙胶体有效填充粗集料的微裂纹，有效降低再生粗骨料的孔隙率，提升再生粗骨料密实度，改性溶液中缓凝剂保证改性溶液的充分渗入，采用喷洒搅拌的方式即可能保证改性溶液的充分浸润，不同于常规提升再生骨料改性长时间浸泡的方式，其在保证改性效果的前提下减少了作业时间，并且降低资源消耗，降低了加工成本。

本发明中通过改性剂中的硅粉加入，提高再生粗骨料的抗渗能力、抗弱酸腐蚀能力和抗盐类腐蚀能力，并且少量硅灰附着在再生粗骨料的表面，对再生粗骨料表面的附着砂浆起到强化固定的作用，能够有效改善再生骨料表面粗糙、多棱，增加了与拌合物之间的摩擦力的问题，另一方面对混凝土碱-骨料反应有一定的改善效果，使其性能更接近天然粗骨料的性能，可大幅度降低工程建设中的天然粗骨料的用量，节约资源，保护生态环境，变废为宝，实现资源的循环化利用。

再生细骨料表面附着砂浆由于其多孔性和高吸水率降低了再生骨料混凝土力学性能和耐久性，本发明通过对细集料进行水洗，除去细集料表面的附着砂浆，使其性能接近天然细集料的性能，减少其对利用再生细骨料制备再生混凝土性能的影响。 常规的再生混凝土的配备方式为直接采用再生粗骨料、再生细骨料、天然粗骨料、天然细骨料等混合进行配备，如再生集料的级配不能满足要求，再通过掺加天然集料的方式进行配比，由于再生粗骨料和再生细骨料采用的原料即建筑垃圾原料种类不一，其存在配料效率低，配料用量不准确、最终产品质量不稳定并且天然骨料用量大等问题，本发明不同于常规的再生混凝土的配备方式，首先通过对再生粗骨料和再生细骨料的性能进行改良，按照其最主要核心指标达标的情况进行对再生粗骨料和天然粗骨料、再生细骨料和天然细骨料进行配料，使其接近于单纯使用天然骨料的性能，一方面提高了再生骨料的用量，降低了天然骨料的用量，另一方面采用此种配料方式接近于使用天然骨料配料的方式，配料技术成熟可控，并且产品性能指标稳定。

具体实施方式

以下将结合具体实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。若未特别指明，实施例中所采用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所采用的试剂和产品也均为可商业获得的。未详细描述的各种过程和方法是本领域中公知的常规方法，所用试剂的来源、商品名以及有必要列出其组成成分者，均在首次出现时标明。

所述建筑垃圾是指以废砖瓦、废弃砂浆、废混凝土块、废石块为主要成分的建筑垃圾，其供应充足，占建筑垃圾总量最大，但是其批量来源不稳定、成分质量不均匀，本身具备的随机性和变异性较大，未经预先处理直接应用导致的再生混凝土的抗压强度变异性较大。以下所述步骤S4获得的混合粗骨料和步骤S5获得的混合细骨料均可用于重、中交通和轻交通等级道路的基层和各交通等级道路的底基层。

实施例1

1、一种利用再生骨料制备混凝土的方法，该方法包括以下步骤：

S1：再生骨料准备，将收集的建筑垃圾经机械破碎、分拣分离、初筛等工艺，除去金属、轻物质等等杂质后，再进行筛选，分选得到粗集料和细集料；

S2：再生粗骨料制备，再生按重量份称取硅灰浆料、聚醚多元醇、硅酸钠、缓凝剂、水，制得改性溶液，硅灰浆料、聚醚多元醇、硅酸钠、缓凝剂、水的重量配比为7：0.5：4：1:100，所述缓凝剂由葡萄糖酸钠和酒石酸按照1:2的重量比复配而成，通过利用制得的改性溶液对粗集料搅拌并喷洒的方式，使粗集料被均布改性溶液充分浸润，改性浆料溶液充分渗入到粗骨料的缝隙内，对粗集料进行快速烘干后，得到再生粗骨料，所述粗集料、再生粗骨料、普通粗骨料的粒径大于4.75mm；

S3：再生细骨料制备，对细集料通过水洗的方式去除表面附着砂浆，经过处理的细集料经过烘干，得到再生细骨料，所述细集料、再生细集料、普通细集料的粒径小于4.75mm；

S4：确定再生粗骨料的用量，依据再生粗骨料和普通粗骨料混合后的压碎指标确定再生粗骨料的掺加比例，确保压碎指标符合相应设计要求，压碎指标为破碎率小于15%，；

S5：确定再生细骨料的用量，依据再生细骨料和普通细骨料混合后的28d胶砂抗压强度比确定再生细骨料的掺加比例，确保28d胶砂抗压强度比符合相应设计要求，28d胶砂抗压强度比大于0.9；

S6：混凝土配料设计并制备，依据需要配置的再生骨料混凝土的设计强度，计算该设计强度下再生骨料混凝土的水胶比、用水量、胶凝材料用量、砂率、细骨料用量和粗骨料用量等指标，并按照设计指标进行再生混凝土制备，保证制得的再生骨料混凝土的强度和塌落度均能满足设计要求。

实施例2

1、一种利用再生骨料制备混凝土的方法，该方法包括以下步骤：

S1：再生骨料准备，将收集的建筑垃圾经机械破碎、分拣分离、初筛等工艺，除去金属、轻物质等等杂质后，再进行筛选，分选得到粗集料和细集料；

S2：再生粗骨料制备，再生按重量份称取硅灰浆料、聚醚多元醇、硅酸钠、缓凝剂、水，制得改性溶液，硅灰浆料、聚醚多元醇、硅酸钠、缓凝剂、水的重量配比为20：2：6：3:100，所述缓凝剂由葡萄糖酸钠和酒石酸按照1:1的重量比复配而成，通过利用制得的改性溶液对粗集料搅拌并喷洒的方式，使粗集料被均布改性溶液充分浸润，改性浆料溶液充分渗入到粗骨料的缝隙内，对粗集料进行快速烘干后，得到再生粗骨料，所述粗集料、再生粗骨料、普通粗骨料的粒径大于4.75mm；

S3：再生细骨料制备，对细集料通过水洗的方式去除表面附着砂浆，经过处理的细集料经过烘干，得到再生细骨料，所述细集料、再生细集料、普通细集料的粒径小于4.75mm；

S4：确定再生粗骨料的用量，依据再生粗骨料和普通粗骨料混合后的压碎指标确定再生粗骨料的掺加比例，确保压碎指标符合相应设计要求，压碎指标为破碎率小于15%；

S5：确定再生细骨料的用量，依据再生细骨料和普通细骨料混合后的28d胶砂抗压强度比确定再生细骨料的掺加比例，确保28d胶砂抗压强度比符合相应设计要求，28d胶砂抗压强度比大于0.9；

S6：混凝土配料设计并制备，依据需要配置的再生骨料混凝土的设计强度，计算该设计强度下再生骨料混凝土的水胶比、用水量、胶凝材料用量、砂率、细骨料用量和粗骨料用量等指标，并按照设计指标进行再生混凝土制备，保证制得的再生骨料混凝土的强度和塌落度均能满足设计要求。

实施例3

1、一种利用再生骨料制备混凝土的方法，该方法包括以下步骤：

S1：再生骨料准备，将收集的建筑垃圾经机械破碎、分拣分离、初筛等工艺，除去金属、轻物质等等杂质后，再进行筛选，分选得到粗集料和细集料；

S2：再生粗骨料制备，再生按重量份称取硅灰浆料、聚醚多元醇、硅酸钠、缓凝剂、水，制得改性溶液，硅灰浆料、聚醚多元醇、硅酸钠、缓凝剂、水的重量配比为15：1.5：5：2:100，所述缓凝剂由葡萄糖酸钠和酒石酸按照1:1~1.5的重量比复配而成，通过利用制得的改性溶液对粗集料搅拌并喷洒的方式，使粗集料被均布改性溶液充分浸润，改性浆料溶液充分渗入到粗骨料的缝隙内，对粗集料进行快速烘干后，得到再生粗骨料，所述粗集料、再生粗骨料、普通粗骨料的粒径大于4.75mm；

S3：再生细骨料制备，对细集料通过水洗的方式去除表面附着砂浆，经过处理的细集料经过烘干，得到再生细骨料，所述细集料、再生细集料、普通细集料的粒径小于4.75mm；

S4：确定再生粗骨料的用量，依据再生粗骨料和普通粗骨料混合后的压碎指标确定再生粗骨料的掺加比例，确保压碎指标符合相应设计要求，压碎指标为破碎率小于15%；

S5：确定再生细骨料的用量，依据再生细骨料和普通细骨料混合后的28d胶砂抗压强度比确定再生细骨料的掺加比例，确保28d胶砂抗压强度比符合相应设计要求，28d胶砂抗压强度比大于0.9；

S6：混凝土配料设计并制备，依据需要配置的再生骨料混凝土的设计强度，计算该设计强度下再生骨料混凝土的水胶比、用水量、胶凝材料用量、砂率、细骨料用量和粗骨料用量等指标，并按照设计指标进行再生混凝土制备，保证制得的再生骨料混凝土的强度和塌落度均能满足设计要求。

一种利用再生骨料制备混凝土方法的应用，所述方法可以用于制备稳定再生级混凝土，所述稳定再生级混凝土可以根据制备原料不同分为无机结合料稳定再生混凝土、水泥稳定再生级混凝土、石灰粉煤灰稳定再生级混凝土、水泥粉煤灰稳定再生级混凝土。

针对再生骨料的使用，不少研究都指出再生骨料附着砂浆的存在是导致用其制造的混土耐久性降低的最主要因素，因此，去除再生骨料表面附着浆体和强化表附着浆体是改善再生骨料物理性能，提高再生骨料混凝上力学性能和耐久性能的有效措施。但机械粉磨和高温去除再生骨料表面附着浆体能耗较大，水玻璃及聚合物乳液强化再生骨料附着浆体对溶液浓度和浸泡时间要求较高，酸溶液浸泡处理又易对原生骨料造成损伤；如果再生骨料是活性的，制备的再生混凝土还会发生碱-骨料反应。

综上所述，本发明在再生骨料准备过程中经过两次筛选，第一道筛选主要为除去金属、轻物质等杂质，第二道筛选为将建筑垃圾筛分为粗集料和细集料两大类别，通过对粗集料搅拌并喷洒的方式，使粗集料被均布的改性溶液的充分浸润，改性浆料溶液充分渗入到粗集料的缝隙内，改性溶液中的硅酸钠和粗集料表面的水泥水化产物产生反应生成碳酸钙胶体，生成的碳酸钙胶体有效填充粗集料的微裂纹，有效降低再生粗骨料的孔隙率，提升再生粗骨料密实度，改性溶液中缓凝剂保证改性溶液的充分渗入，采用喷洒搅拌的方式即可能保证改性溶液的充分浸润，不同于常规提升再生骨料改性长时间浸泡的方式，其在保证改性效果的前提下减少了作业时间，并且降低资源消耗，降低了加工成本。

本发明中通过改性剂中的硅粉加入，提高再生粗骨料的抗渗能力、抗弱酸腐蚀能力和抗盐类腐蚀能力，并且少量硅灰附着在再生粗骨料的表面，对再生粗骨料表面的附着砂浆起到强化固定的作用，能够有效改善再生骨料表面粗糙、多棱，增加了与拌合物之间的摩擦力的问题，另一方面对混凝土碱-骨料反应有一定的改善效果，使其性能更接近天然粗骨料的性能，可大幅度降低工程建设中的天然粗骨料的用量，节约资源，保护生态环境，变废为宝，实现资源的循环化利用。

再生细骨料表面附着砂浆由于其多孔性和高吸水率降低了再生骨料混凝土力学性能和耐久性，本发明通过对细集料进行水洗，除去细集料表面的附着砂浆，使其性能接近天然细集料的性能，减少其对利用再生细骨料制备再生混凝土性能的影响。常规的再生混凝土的配备方式为直接采用再生粗骨料、再生细骨料、天然粗骨料、天然细骨料等混合进行配备，如再生集料的级配不能满足要求，再通过掺加天然集料的方式进行配比，由于再生粗骨料和再生细骨料采用的原料即建筑垃圾原料种类不一，其存在配料效率低，配料用量不准确、最终产品质量不稳定并且天然骨料用量大等问题，本发明不同于常规的再生混凝土的配备方式，首先通过对再生粗骨料和再生细骨料的性能进行改良，按照其最主要核心指标达标的情况进行对再生粗骨料和天然粗骨料、再生细骨料和天然细骨料进行配料，使其接近于单纯使用天然骨料的性能，一方面提高了再生骨料的用量，降低了天然骨料的用量，另一方面采用此种配料方式接近于使用天然骨料配料的方式，配料技术成熟可控，并且产品性能指标稳定。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种利用再生骨料制备混凝土的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1：再生骨料准备，将收集的建筑垃圾经机械破碎、分拣分离、初筛等工艺，除去金属、轻物质等等杂质后，再进行筛选，分选得到粗集料和细集料；

S2：再生粗骨料制备，再生按重量份称取硅灰浆料、聚醚多元醇、硅酸钠、缓凝剂、水，制得改性溶液，通过对粗集料搅拌并喷洒的方式，使粗集料被均布改性溶液的充分浸润，改性浆料溶液充分渗入到粗骨料的缝隙内，对粗集料进行快速烘干后，得到再生粗骨料；

S3：再生细骨料制备，对细集料通过水洗的方式去除表面附着砂浆，经过处理的细集料经过烘干，得到再生细骨料；

S4：确定再生粗骨料的用量，依据再生粗骨料和普通粗骨料混合后的压碎指标确定再生粗骨料的掺加比例，确保压碎指标符合相应设计要求；

S5：确定再生细骨料的用量，依据再生细骨料和普通细骨料混合后的28d胶砂抗压强度比确定再生细骨料的掺加比例，确保28d胶砂抗压强度比符合相应设计要求；

S6：混凝土配料设计并制备，依据需要配置的再生骨料混凝土的设计强度，计算该设计强度下再生骨料混凝土的水胶比、用水量、胶凝材料用量、砂率、细骨料用量和粗骨料用量等指标，并按照设计指标进行再生混凝土制备，保证制得的再生骨料混凝土的强度和塌落度均能满足设计要求。

2.根据权利要求1所述的一种利用再生骨料制备混凝土的方法，其特征在于，所述硅灰、聚醚多元醇、硅酸钠、缓凝剂、水的重量配比为7~20：0.5~2：4~6：1~3: 100。

3.根据权利要求2所述的一种利用再生骨料制备混凝土的方法，其特征在于，所述缓凝剂由葡萄糖酸钠和酒石酸按照1:1~2的重量比复配而成。

4.根据权利要求1所述的一种利用再生骨料制备混凝土的方法，其特征在于，所述步骤S4中，压碎指标为破碎率小于15%。

5.根据权利要求1所述的一种利用再生骨料制备混凝土的方法，其特征在于，所述步骤S5中， 28d胶砂抗压强度比大于0.9。

6.根据权利要求1所述的一种利用再生骨料制备混凝土的方法，其特征在于，所述粗集料、再生粗骨料、普通粗骨料的粒径大于4.75mm。

7.根据权利要求1所述的一种利用再生骨料制备混凝土的方法，其特征在于，所述细集料、再生细集料、普通细集料的粒径小于4.75mm。

8.一种如权利要求1所述的利用再生骨料制备混凝土方法的应用，其特征在于，所述方法可以用于制备稳定再生级混凝土。

9.根据权利要求8所述的一种利用再生骨料制备混凝土方法的应用，其特征在于，所述稳定再生级混凝土可以根据制备原料不同分为无机结合料稳定再生混凝土、水泥稳定再生级混凝土、石灰粉煤灰稳定再生级混凝土、水泥粉煤灰稳定再生级混凝土。