一种基于再生骨料地质聚合物混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于再生骨料地质聚合物混凝土及其制备方法，该混凝土采用建筑废弃物为骨料，无机矿物聚合物为粘结剂，通过碱激发工艺制备得到。本方法提供的再生骨料地质聚合物混凝土具有快干、抗压强度尤其是早期提高抗压强度高、凝结过程中体积收缩率极低、体膨胀系数接近0、耐酸碱腐蚀的特点。该方法克服了传统混凝土早期强度低低、凝结时间长的缺点，提供了一种快速修复混凝土路面的方法，并且解决了建筑废弃物骨料的再生利用问题，以及由此引起的环境问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及混凝土
，具体涉及以建筑废弃物为再生骨料，地质聚合物为粘结剂的混凝土及其制备方法。
技术介绍
大量的早期桥梁和建筑由于已经达到使用年限或不能满足需求而被迫拆除，由此产生了大量的废弃混凝土。在过去的十多年中，对于废弃混凝土再生重新利用进行了大量的研究。将废弃的混凝土骨料替换天然骨料来制造新混凝土而达到变废为宝，资源循环再利用的目的，从而可以有效的保护自然资源，减少对天然骨料和能源的消耗，有效缓解我们今天所面临的环境威胁(资源瓶颈和环境污染等问题)。然而，现在对于废弃混凝土的利用只局限于碎石骨料部分，而且再生骨料提纯或制作的生产程序需要重新设计，工艺要求比较复杂精细，耗时且价格也比较昂贵，另外通过对再生骨料制备的新混凝土的大量性能测试，人们发现，再生混凝土骨料与天然骨料的最主要差别是前者往往含有大量的附加砂浆和水泥浆体。此外，由于在生产过程中采用机械强力破碎的方法，再生骨料里面会产生很多裂缝，导致再造碎石骨料强度和质量的下降，从而使得新生产的再生骨料混凝土强度、弹性模量及耐久性的降低。总体上，现阶段再生骨料混凝土的利用还存在以下几个重大问题: (1)再生混凝土碎石骨料制备的混凝土抗压强度只有普通天然骨料混凝土抗压强度的80~90%，且RAC的弹性模量也偏低； (2)再生混凝土碎石骨料孔隙率高于天然碎石骨料，密度低于天然碎石，从而导致再生骨料混凝土和普通天然骨料混凝土在强度，吸水，耐冻融，抗渗性，收缩和蠕变等性能上存在很大的差别； (3)由于再生混凝土骨料裂缝多、孔隙率大，吸水率更高，RAC的坍落度损失要大于普通混凝土。因此要想达到与普通混凝土一样高的抗压强度，RAC需要使用更多的水泥； (4)RAC抗冻融性能差，且具有更高的收缩和徐变。根据上述几大问题，也有学者提出了一些解决方法和技术: (I)使用添加剂来增强水泥和再生粗骨料之间的粘合力，来增加再生骨料混凝土的强度。Kou等发现粉煤灰可以部分替代水泥，改善RAC的和易性，且特细的粉煤灰可以有效填充再生骨料的微裂缝。(2)通过改变废弃混凝土骨料生产流程把强度损失降到最低。Shima等介绍了一种先进的混凝土回收利用技术:采用机械、高温活化处理方式，有效剔除骨料颗粒上较脆弱的棱角和粘附在碎石表面的硬化砂浆，改善骨料性能，制备出高品质的再生混凝土骨料。在此方法中，解体的混凝土被加热到300°C (高温活化)，在加热脱水的过程中使黏附在再生碎石上的水泥石残渣脆化；然后把加热后的骨料送到转筒中研磨3分钟(机械活化)，出料后筛分分级后得到高品质再生骨料。Katz提出了两种改善循环再造碎石料质量的方法:采用IOwt.%的硅粉溶液或者超声波对破碎后的再生碎石骨料进行清洗，以清除其表面的松散颗粒。然而现在对废弃混凝土的应用还是只局限在对粗骨料(石头)和细骨料(砂子)的回收利用，且废弃混凝土需要被运至专门的工厂用专门的机器设备和技术进行破碎、筛分和分级而得到再生骨料，程序和技术都比较复杂。不仅如此，协会规定:在新的混凝土中，再生粗骨料不能超过30%，再生细骨料不能超过20%，这就意味着仍然需要50%以上的天然砂石作为骨料，才能生产出满足要求的再生混凝土，而且再生混凝土的强度和弹性模量也比原来的旧混凝土要低一些。
技术实现思路
本专利技术提供一种再生骨料聚合物混凝土及其制备方法，以解决现有技术中各种缺点与不足。本专利技术提供一种再生骨料聚合物混凝土及其制备方法，其特征在于，本专利技术提供的混凝土具有抗压强度高，收缩率低，RAC抗冻融性能优良，能耐酸和碱的腐蚀，而且成本比波特兰水泥低。所述的再生骨料地质聚合物混凝土，其特征在于原料组分为经破碎后的废弃混凝土、砂、粘结剂原料、激发剂、添加剂等； 所述的再生骨料地质聚合物混凝土，其特征在于废弃混凝土骨料包括碎石粗骨料以及废弃水泥灰等细骨料； 所述的再生骨料地质聚合物混凝土，其特征在于粘结剂原料为偏高岭土、粉煤灰和高炉矿渣一种或一种以上混合物； 所述的再生骨料地质聚合物混凝土，其特征在于激发剂为氢氧化钠、氢氧化钾、石灰、碳酸钠中的一种或一种以上与水玻璃配成的混合物； 所述的再生骨料地质聚合物`混凝土的制备方法，其特征在于包括如下工艺步骤: O将掺量为40%~70%废弃混凝土 (其中粗骨料含量不低于60%，细骨料含量不高于40%)与掺量为20%~40%细砂(中砂)以及掺量为0%~5%的添加剂在模具内均匀混合成固体混合物待用； 2)将惨量为0.1%~1.5%的水玻璃与惨量为1%~15%喊(氢氧化钠、氢氧化钾、石灰、碳酸钠中的一种或一种以上混合物)与水配成激发剂溶液待用； 3)将偏高岭土、粉煤灰和高炉矿渣的混合物或其中一种以掺量为10%~30%与激发剂溶液混合，搅拌5~20min,与固体混合物混合,搅拌IOmin~30min,常温养护而成。制备而成的再生骨料地质聚合物混凝土，凝结时间短，常温下凝结时间为10~60min ;具有较高的早期抗压强度，4h龄期抗压强度大于lOMpa，Id龄期抗压强度大于15Mpa , 3d龄期抗压强度大于40Mpa ；7d龄期抗压强度大于80Mpa ；14d龄期抗压强度大于80Mpa。凝结时间内收缩率低，小于0.05% ;吸水率低，小于3% ;耐酸侵蚀，10%的硫酸溶液，每天质量损失小于0.01%。本专利申请中的配比均为质量百分比。用废弃的混凝土骨料代替天然碎石骨料来制备混凝土，可达到变废为宝、资源循环利用的目的，从而既可以减少对天然骨料和能源的消耗，又可以有效缓解因废弃混凝土的堆放而带来的环境问题。而且现在对于废弃混凝土的利用仅局限于碎石骨料部分，而且在破碎过程中，骨料产生棱角、裂纹等影响混凝土的性能，所以用量也受到限制。所以首先需制备出一种高效地质聚合物粘结剂。地质聚合物采用含有丰富的硅和铝的天然矿物或工业固体废弃物等(高岭石或偏高岭土、粉煤灰、高炉矿渣、火山灰、谷壳灰等等)在碱性溶液的激发下制备而成的以硅氧四面体与铝氧四面体聚合而成的具有非晶态和准晶态特征的三维网络凝胶体。具有优异的热稳定性、化学稳定性和粘接强度。【具体实施方式】为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术旨在提供一种以建筑废弃物颗粒为骨粒，无机矿物聚合物为粘结剂等为基材的新型混凝土及其制备方法，该再生骨料地质聚合物混凝土具有快干、抗压强度尤其是早期提高抗压强度高、凝结过程中体积收缩率极低、体膨胀系数接近O、耐酸碱腐蚀的特点。该方法克服了传统混凝土早期强度低低、凝结时间长的缺点，提供了一种快速修复混凝土路面的方法，并且解决了建筑废弃物骨料的再生利用问题，以及由此引起的环境问题。专利技术提供了一种再生骨料地质聚合物混凝，由建筑废弃物骨料(包括粗骨料和细骨料)，高岭土、粉煤灰或高炉矿渣之一种或几种为原料，以氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠之一种或几种混合物为激发剂，同时添加少量硅酸钠，经混合浇铸而成。固含量为废弃物骨料、细砂和偏高岭土或粉本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术提供一种再生骨料聚合物混凝土及其制备方法，其特征在于以建筑废弃物为骨料，以偏高岭土、粉煤灰和高炉矿渣一种或一种以上混合物为粘结剂，通过碱激发过程，常温养护而成。

【技术特征摘要】
1.本发明提供一种再生骨料聚合物混凝土及其制备方法，其特征在于以建筑废弃物为骨料，以偏高岭土、粉煤灰和高炉矿渣一种或一种以上混合物为粘结剂，通过碱激发过程，常温养护而成。2.如权利所述，本发明提供一种再生骨料聚合物混凝土具有抗压强度高，收缩率低，RAC抗冻融性能优良，能耐酸和碱的腐蚀，而且成本比波特兰水泥低。3.如权利I所述的再生骨料地质聚合物混凝土，其特征在于原料组分为经破碎后的废弃混凝土、砂、粘结剂原料、激发剂、添加剂等。4.如权利I所述的再生骨料地质聚合物混凝土，其特征在于废弃混凝土骨料包括碎石粗骨料以及废弃水泥灰等细骨料。5.如权利I所述的再生骨料地质聚合物混凝土，其特征在于粘结剂原料为偏高岭土、粉煤灰和高炉矿洛一种或一种以上混合物。6.如权利I所述的再生骨料地质聚合物混凝...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雄飞，彭晖，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：