一种再生骨料混凝土的制备工艺及其制备的混凝土
技术领域
本发明涉及建筑材料生产的技术领域，尤其是涉及一种再生骨料混凝土的制备工艺及其制备的混凝土。
背景技术
混凝土是以沙、石子、水泥等材料为原料生产出的具有高强度的建筑材料，因具有高强度、良好的可塑性和耐久性等优点，在道路施工、高层建筑等领域被广泛使用。随着经济社会的快速发展，一些废旧建筑物需要进行拆除和改造，产生大量的建筑垃圾，给环保治理带来一定的挑战，将建筑垃圾再生处理用于制备再生骨料混凝土的研究越来越多。
授权公告号为CN106431106B的专利公开了一种利用再生骨料生产的再生混凝土，由以下质量百分比的原料组成：再生粗骨料37-55％、再生细骨料17-37％、P.O.42.5水泥15-22％和水8-12％；该技术方案再生粗骨料、细骨料的制备方法为：将建筑垃圾进行分拣，分别收集建筑垃圾中的混凝土废料和砖块废料，然后将混凝土废料和砖块废料分别进行破碎、筛分，再将同一粒径范围的混凝土废料和砖块废料混合(再生粗骨料继续将不同粒径范围的粗骨料进行混合)，混凝土废料的质量百分比不超过30％。该技术方案通过将混凝土废料和砖块废料分别进行破碎、筛分制备成再生粗骨料和再生细骨料，再将再生粗骨料和再生细骨料制备成再生混凝土，实现了对建筑垃圾的回收利用。
然而，该技术方案对混凝土废料和砖块废料分别进行破碎处理，由于混凝土废料上含有一定量的硬化的水泥砂浆，混凝土废料在破碎过程中这些硬化的水泥砂浆内容易产生微裂纹，导致孔隙率提高，导致混凝土容易出现开裂现象，导致混凝土抗裂性能受损。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种便于改善抗裂性能的再生骨料混凝土制备工艺，其具有便于改善产品抗裂性能的优点。
本发明的第二个目的在于提供一种抗裂性能好的再生骨料混凝土，其具有抗裂性能好的优点。
为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：一种再生骨料混凝土的制备工艺，包括以下步骤：
S1骨料粉碎：取混凝土建渣，粉碎，制得建渣粉；
S2骨料预处理：取建渣粉，加入二氧化硅质量浓度为20-50％(其余为水)的硅溶胶，混合均匀，静止陈化不少于60min，制得建渣湿粉，将建渣湿粉于60℃-90℃干燥不少于150min，制得再生骨料干粉；
S3混料：称取一定量的粉煤灰、粗骨料、细骨料和沸石粉，混合均匀，制得混凝土粉料；
S4混凝土制备：向再生骨料干粉中加入一定量的水，以300转/分钟-700转/分钟的转速搅拌，加入水泥和减水剂，继续搅拌2min-5min，加入混凝土粉料，继续搅拌3min-6min，制得再生骨料混凝土产品；
物料按如下重量份配比投料：建渣粉900-1100份，硅溶胶100-150份，粉煤灰100-150份，粗骨料650-750份，细骨料400-500份，沸石粉80-120份，水泥420-480份，减水剂10-15份，水250-300份。
通过采用上述技术方案，将混凝土建渣粉碎成建渣粉的过程中，混凝土建渣上的已经硬化失效的水泥砂浆内会产生一定量的微裂纹，通过在建渣粉中加入含有大量纳米胶体粒子的硅溶胶，硅溶胶中的胶体粒子填充在微裂纹中，再通过干燥使建渣湿粉中的水分蒸发并从建渣粉中脱除，使纳米胶体粒子发生团聚，团聚后的胶体粒子具有较强的硬度并会产生一定的粘性和柔韧性，对微裂纹完成修复，降低孔隙率，降低混凝土发生开裂现象的几率，改善再生骨料混凝土的抗裂性能。
优选的，物料按如下重量份配比投料：建渣粉950-1050份，硅溶胶110-140份，粉煤灰100-150份，粗骨料650-750份，细骨料400-500份，沸石粉90-110份，水泥440-460份，减水剂8-10份，水260-290份。
通过采用上述技术方案，使用更优的原料配比，提高了再生骨料混凝土抗裂性能，提高了产品市场竞争力，提高产品市场价值。
优选的，所述硅溶胶为中性硅溶胶，所述硅溶胶粒径为20nm-50nm。
通过采用上述技术方案，使用粒径大小合适的硅溶胶，硅溶胶中含有粒径大小合适的胶体粒子，使步骤S2骨料预处理时硅溶胶在干燥过程中生成强度、柔韧度和粘性均适宜的胶体共聚体，提高了再生骨料混凝土的抗裂性能。
优选的，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
通过采用上述技术方案，再生骨料混凝土制备过程中使用高效的聚羧酸减水剂，有助于调节再生骨料混凝土的粘稠度和流变性能，改善再生骨料混凝土的抗裂性能，提高产品市场竞争力，提高产品市场价值。
优选的，所述步骤S1包括如下步骤：
S1A建渣细化：取混凝土建渣，粉碎，制得建渣颗粒；
S1B酸处理：向建渣颗粒中加入2-5倍建渣颗粒重量的氯化氢质量浓度为1-5％(其余为水)的盐酸溶液，浸泡3h-10h，过滤，水洗至pH为5-7为止，于不低于70℃干燥不少于120min，制得建渣粉。
通过采用上述技术方案，用稀盐酸溶液对建渣颗粒进行酸化处理，使建渣颗粒上硬化失效的水泥砂浆表面变得粗糙，有助于提高建渣粉与再生骨料混凝土中其它原料之间的粘合强度，改善再生骨料混凝土的抗裂性能。
优选的，所述步骤S4包括如下步骤：
S4A骨料球磨：向再生骨料干粉中加入一定量的水，搅拌均匀，转入球磨机，球磨机以10转/分钟-20转/分钟的转速球磨10min-20min，制得再生浆料；
S4B混凝土搅拌：将再生浆料转入搅拌机，以300转/分钟-700转/分钟的转速搅拌，加入水泥和减水剂，继续搅拌2min-5min，加入混凝土粉料，继续搅拌3min-6min，制得再生骨料混凝土产品。
通过采用上述技术方案，混凝土建渣在粉碎过程中容易产生棱角，通过骨料球磨使再生骨料干粉中的部分棱角的形状被改变，使再生骨料混凝土中其它小颗粒组分更容易分布在再生骨料干粉的颗粒之间，提高再生骨料混凝土中其它原料与再生骨料干粉的颗粒之间的粘合强度，改善再生骨料混凝土的抗裂性能。
优选的，所述球磨机中含有2-5倍再生骨料干粉重量的锆球，所述锆球的中位粒径为40mm-50mm，所述建渣粉的粒径为2mm-15mm。
通过采用上述技术方案，使用大粒径的锆球和较小粒径的建渣粉，便于将锆球从再生浆料中分离出来，降低工艺成本，提高产品市场竞争力，提高产品市场价值。
优选的，所述粗骨料的粒径为5mm-25mm，所述细骨料的粒径为0.1mm-5mm，所述粉煤灰的粒径为50μm-150μm，所述沸石粉的粒径为120μm-250μm。
通过采用上述技术方案，使用不同粒径大小的再生混凝土原料，不同粒径大小的再生混凝土原料进行复配，小粒径颗粒更容易均匀分布在大粒径颗粒之间，提高再生混凝土不同原料之间的粘结强度，提高产品抗压强度和抗裂性能，提高产品竞争力，提高产品市场价值。
为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：一种再生混凝土，由上述的再生骨料混凝土的制备工艺制得。
通过采用上述技术方案，使用本发明公开的再生骨料混凝土的制备工艺制得的再生骨料混凝土产品，有助于改善混凝土的抗裂性能，延长混凝土使用寿命，提高产品竞争力，提高产品市场价值。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
1.本发明通过向建渣粉中加入含有纳米胶体粒子的硅溶胶水溶液，混凝土建渣在粉碎的过程中容易产生微裂纹，在骨料预处干燥过程中硅溶胶中的胶体粒子发生团聚，形成具有一定强度、柔韧度和粘性的共聚体填充至微裂纹中，对微裂纹完成修复，降低再生骨料混凝土的孔隙率，降低混凝土发生开裂现象的几率，改善了再生混凝土抗裂性能；
2.本发明通过酸处理提高建渣粉上硬化水泥砂浆表面的粗超度，提高了建渣粉与再生骨料混凝土中其它组分之间的粘合强度，进一步提高了再生混凝土抗裂性能；本发明通过骨料球磨改变再生骨料干粉中的棱角形状，使再生骨料混凝土中其它小颗粒组分更容易分布在再生骨料干粉的颗粒之间，提高再生骨料混凝土中其它原料与再生骨料干粉的颗粒之间的粘合强度，改善再生骨料混凝土的抗裂性能；
3.本发明使用不同粒径大小的再生混凝土原料，不同粒径大小的再生混凝土原料进行复配，小粒径颗粒更容易均匀分布在大粒径颗粒之间，提高再生混凝土不同原料之间的粘结强度，提高产品抗压强度和抗裂性能，提高产品竞争力，提高产品市场价值。
具体实施方式
实施例
本发明所涉及的原料均为市售，部分原料的型号及来源如表1所示。
表1原料的规格型号及来源
本发明中使用的盐酸、粗骨料、细骨料和建渣等原料均产自四川。
实施例1：一种再生骨料混凝土的制备工艺，包括如下步骤：
S1骨料粉碎，骨料粉碎包括如下步骤：S1A建渣细化：取1100Kg混凝土建渣，用粉碎机粉碎，用孔径分别为2mm和15mm的筛网筛分，颗粒较大的粉料继续粉碎直至颗粒不大于15mm为止，选用粒径为2mm-15mm的颗粒，制得建渣颗粒；S1B酸处理：取氯化氢质量浓度为36.5％的浓盐酸和水配制成氯化氢质量浓度为2％(其余为水)的盐酸溶液，向建渣颗粒中加入4400Kg氯化氢质量浓度为2％(其余为水)的盐酸溶液，搅拌均匀，浸泡7h，过滤，水洗至pH为6为止，于70℃干燥150min，制得建渣粉。
S2骨料预处理：取1000Kg步骤S1制得的建渣粉，加入120Kg二氧化硅质量浓度为30％(其余为水)的硅溶胶(硅溶胶粒径为20nm-30nm，由山东百特新材料有限公司提供，硅溶胶粒径和浓度根据需要从山东百特新材料有限公司定制)，混合均匀，静止陈化60min，制得建渣湿粉，将建渣湿粉于70℃干燥不少于180min，制得再生骨料干粉。
S3混料：将粉煤灰用孔径分别为50μm和150μm的筛网筛分，颗粒较大的粉煤灰用粉碎机粉碎直至颗粒不大于150μm为止，选用粒径为50μm-150μm的颗粒。将粗骨料用孔径分别为5mm和25mm的筛网筛分，颗粒较大的粗骨料用粉碎机粉碎直至颗粒不大于25mm为止，选用粒径为5mm-25mm的颗粒。将细骨料用孔径分别为0.1mm和5mm的筛网筛分，颗粒较大的细骨料用粉碎机粉碎直至颗粒不大于5mm为止，选用粒径为0.1mm-5mm的颗粒。将沸石粉用孔径分别为120μm和250μm的筛网筛分，颗粒较大的沸石粉用粉碎机粉碎直至颗粒不大于250μm为止，选用粒径为120μm-250μm的颗粒。称取130Kg粉煤灰、700Kg粗骨料、450Kg细骨料和100Kg沸石粉，混合均匀，制得混凝土粉料。
S4混凝土制备，混凝土制备包括如下步骤：S4A骨料球磨：向再生骨料干粉中加入270Kg水，搅拌均匀，转入球磨机，球磨机中含有2500Kg中位粒径为45mm的锆球，球磨机以15转/分钟的转速球磨15min，制得再生浆料；S4B混凝土搅拌：将再生浆料转入搅拌机，以500转/分钟的转速搅拌，加入450Kg水泥和12Kg聚羧酸减水剂，继续搅拌3min，加入混凝土粉料，继续搅拌4min，制得再生骨料混凝土产品。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于，实施例2的建渣颗粒不经酸处理工序，实施例2将建渣颗粒于70℃干燥150min，制得建渣粉，其它均与实施例1保持一致。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于，实施例3将沸石粉用孔径分别为500μm和900μm的筛网筛分，颗粒较大的沸石粉用粉碎机粉碎直至颗粒不大于900μm为止，选用粒径为500μm-900μm的沸石粉，其它均与实施例1保持一致。
实施例4-11
实施例4-11与实施例1的区别在于，实施例4-11各原料的加量不同，及工艺参数不同。
实施例4-11各原料的加量见表2，实施例4-11工艺参数见表3。
表2实施例4-11的各原料的加量
表3实施例4-11的步骤中的参数
对比例
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于，对比例1不加入硅溶胶，对比例1的建渣粉不经骨料预处理工序，对比例1的再生浆料不经骨料球磨工序，对比例1向建渣粉中加入水，500转/分钟转速搅拌，加入水泥和减水剂，继续搅拌3min，加入混凝土粉料，继续搅拌6min，制得再生骨料混凝土产品，其它均与实施例1保持一致。
对比例2
对比例2与实施例1的区别在于，对比例2用40Kg固态的层析硅胶(80目-120目，由青岛硕远硅胶科技有限公司提供)代替硅溶胶，其它均与实施例1保持一致。
性能检测
将实施例1-11和对比例1-2制备出的再生骨料混凝土产品送样进行抗压强度测试，参照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》制作标准试块，并测量标准试块养护28天的抗压强度，实验结果如表4。参照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》附录A的方法将混凝土样品制作成直径为150mm的圆柱体样件，再参照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》附录D的方法进行劈裂抗拉强度测试，并计算再生骨料混凝土样品的劈裂抗拉强度，实验结果如表4。
表4不同再生骨料混凝土产品抗压强度测试结果对比表
对比例1不加入硅溶胶，对比例1的建渣粉不经骨料预处理工序，对比例1的再生浆料不经骨料球磨工序，制备出的混凝土样品的劈裂抗拉强度和抗压强度均不高，抗裂性能不佳。对比例2用固态的层析硅胶代替液体的硅溶胶，制备出的混凝土样品抗压强度和劈裂抗拉强度均不高，抗裂性能不佳，不利于产品的市场推广。对比实施例1和对比例1-2的实验结果，可以看出，在制备再生骨料混凝土的过程中，在建渣粉中加入液态的纳米硅溶胶，再经过骨料预处理使硅溶胶中的纳米胶体粒子在建渣粉的微裂纹中团聚成具有一定强度、柔韧性和粘度的共聚体，再通过球磨改变再生骨料干粉中的棱角形状，显著改善了再生骨料混凝土的抗压强度和抗裂性能。
对比实施例1和实施例2的实验结果，实施例2的建渣颗粒不经酸处理工序，制备出的再生骨料混凝土样品的劈裂抗拉强度和抗压强度均有所降低，抗裂性能减弱，不利于产品的市场推广。对比实施例1和实施例3的实验结果，实施例3使用粒径较大的沸石粉，制备出的再生骨料混凝土样品的劈裂抗拉强度和抗压强度均有所降低，抗裂性能减弱，不利于产品的市场推广。因此，本发明较优的方案是需要对建渣颗粒进行酸处理，需要选用粒径大小合适的混凝土原料。
相比于实施例1，实施例4-11各原料的加量不同，及工艺参数有所不同。其中实施例8-11的原料重量配比为：建渣粉900-1100份，硅溶胶100-150份，粉煤灰100-150份，粗骨料650-750份，细骨料400-500份，沸石粉80-120份，水泥420-480份，减水剂10-15份，水250-300份；实施例8-11制备出的再生骨料混凝土产品具有优异的抗压性能和抗裂性能，产品市场竞争力强。实施例4-7的原料重量配比和实施例8-11有所不同，制备出的再生骨料混凝土产品抗压强度稍有降低，抗裂性能稍有降低。因此，本发明较佳的原料重量配比为：建渣粉900-1100份，硅溶胶100-150份，粉煤灰100-150份，粗骨料650-750份，细骨料400-500份，沸石粉80-120份，水泥420-480份，减水剂10-15份，水250-300份。
本发明使用的粗骨料为天然岩石经破碎、筛分制成的粒径为5mm-25mm的岩石颗粒，本发明使用的细骨料为河砂经破碎、筛分制成的粒径为0.1mm-5mm的骨料，本发明使用的混凝土建渣为混凝土施工产生的废弃物料经破碎、除铁处理得到的建渣材料。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
