一种耐腐蚀高抗折的再生骨料透水混凝土及其制备方法与流程

1.本发明涉及混凝土技术领域，尤其是涉及一种耐腐蚀高抗折的再生骨料透水混凝土及其制备方法。


背景技术：

2.目前我国每年有大量的建筑物或构筑物被拆除，其中大多数的建筑物和构筑物是以混凝土为主体材料建造的，随着这些建筑物和构筑物的拆除，产生了大量的废弃混凝土。为了减少混凝土天然骨料的开采，保护环境，如今的混凝土工程中常常使用废弃混凝土制备而成的再生骨料替代天然骨料。
3.再生骨料透水混凝土是以水泥为胶结材料，再生骨料取代率在30％以上，由一系列连通的孔隙和混凝土实体部分骨架组成的具备透气、透水性多孔结构的混凝土。由于再生骨料的表面及内部存在较多的微裂缝，因此再生骨料相对于天然骨料更容易被压碎，再生骨料的力学性能较低，从而影响再生骨料透水混凝土的力学性能。再者，再生骨料的表面附着有疏松多孔的硬化水泥砂浆，这些硬化的水泥砂浆会影响水泥与再生骨料的界面过渡区，影响界面过渡区的粘结性能，从而进一步影响再生骨料透水混凝土的力学性能。
4.针对上述中的相关技术，发明人认为再生骨料诸如存在微裂缝、附着有硬化水泥砂浆等天然缺陷会影响再生骨料透水混凝土的力学性能，因此，再生骨料透水混凝土还具备改进空间。


技术实现要素：

5.为了提高再生骨料透水混凝土的力学性能尤其是抗折性能，本技术提供一种耐腐蚀高抗折的再生骨料透水混凝土及其制备方法。本技术通过改性酚醛纤维对于再生骨料混凝土的韧性和强度的增强作用，辅以硅粉和稻壳灰对于再生骨料的裂缝的填充作用，提高了再生骨料透水混凝土的抗折性能。
6.本技术提供的一种耐腐蚀高抗折的再生骨料透水混凝土采用如下的技术方案：一种耐腐蚀高抗折的再生骨料透水混凝土，包括以下质量份数的组分：190～240份硅酸盐水泥、700～740份机制砂、520～580份天然粗骨料、450～500份再生骨料、8～12份硅粉、7～10份稻壳灰、5～8份改性酚醛纤维、3.9～6.7份减水剂、200～250份水，其中，改性酚醛纤维的制备方法如下：(1)将酚醛树脂、丁腈橡胶、聚丙烯以(1～2)：(0.5～0.7)：(0.1～0.3)的质量比熔融混匀，挤出造粒，得改性酚醛树脂；(2)将改性酚醛树脂进行熔融纺丝，制备得预制改性酚醛纤维；(3)将预制改性酚醛纤维与聚二甲基硅氧烷、环氧丙基甲基醚混匀、加热、搅拌、过滤、干燥得改性酚醛纤维。
7.上述技术方案中，将酚醛纤维能加入混凝土中能够增强混凝土的强度以及韧性，而本技术将酚醛树脂、丁腈橡胶、聚丙烯混合制备得到改性酚醛树脂，这样的改性酚醛树脂
所制备的预制改性酚醛纤维具备良好的韧性，预制改性酚醛纤维经过聚二甲基硅氧烷、环氧丙基甲基醚的进一步处理，得到的疏水性良好的改性酚醛纤维，这样的改性酚醛纤维和胶凝材料的粘结力进一步增强，能够更好的桥接在再生骨料透水混凝土中，减少再生骨料透水混凝土裂缝的产生，实现再生骨料透水混凝土的品质提升。
8.硅粉和稻壳灰能配合改性酚醛纤维进一步提高再生骨料透水混凝土的力学性能，进一步分析，硅粉和稻壳灰能够很好的填充再生骨料的缝隙并在充分水化后进一步增强再生骨料和再生骨料透水混凝土中其他原料之间的粘结力。
9.优选的，所述预制改性酚醛纤维、聚二甲基硅氧烷、环氧丙基甲基醚的质量比为(1～2)：(3～5)：(2～3)。
10.上述技术方案中，按照上述的质量配比对预制改性酚醛纤维进行改性，能进一步提升改性酚醛纤维的疏水性，并进一步增强改性酚醛纤维和胶凝材料的粘结能力。
11.优选的，所述耐腐蚀高抗折的再生骨料透水混凝土还包括10～15份掺合料，所述掺合料包括1-丙磺酸、聚苯乙烯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、丙二醇丙醚。
12.由于再生骨料透水混凝土具备良好的透水性，各种有害物质诸如硫酸盐很容易跟随水分进入再生骨料透水混凝土中，从而对混凝土内部进行破坏，降低再生骨料透水混凝土的耐久性。本技术通过在再生骨料透水混凝土中掺入由1-丙磺酸、聚苯乙烯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、丙二醇丙醚制备而成的掺合料，一方面能够降低再生骨料透水混凝土的碱度，促使形成的钙钒石呈现板条状晶体，避免形成针状或片状结晶的钙钒石从而产生较大的结晶应力致使混凝土开裂，另一方面能够减缓钙钒石结晶的转化，具备抑制钙钒石固相体积增大而引起的再生骨料透水混凝土的胀大开裂的效果，从而减缓硫酸盐对于再生骨料透水混凝土的侵蚀，减少再生骨料透水混凝土由于硫酸盐的侵蚀导致的耐久性减小的问题。
13.优选的，所述掺合料的制备方法如下：将1-丙磺酸、聚苯乙烯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、丙二醇丙醚常温混匀，得掺合料。
14.上述技术方案中，掺合料的制备方法简单便捷，更有利于工业化生产。
15.优选的，以掺合料的质量份数计，包括20～30份1-丙磺酸、10～20份聚苯乙烯磺酸钠、5～10份聚乙烯吡咯烷酮、70～90份丙二醇丙醚。
16.上述技术方案中，按照上述配比而成的掺合料对于再生骨料透水混凝土具备更好地改善效果，能够进一步降低再生骨料透水混凝土的碱度并进一步减缓硫酸盐对于再生骨料透水混凝土的侵蚀，进一步提高再生骨料透水混凝土的耐久性。
17.优选的，所述再生骨料是粒径为4～13mm的连续级再生骨料。选择4～13mm的连续级再生骨料能够满足再生骨料透水混凝土良好的孔隙率，保证了再生骨料透水混凝土具备良好的透水性。
18.优选的，所述天然粗骨料是粒径为4～13mm的连续级碎石。选择粒径为4～13mm的连续级碎石作为天然粗骨料，能够和再生骨料更好地契合，保证了再生骨料透水混凝土孔隙的均匀性，进一步避免了由于孔隙过大而胶凝材料由于自身流动性流入孔隙中，从而对孔隙造成堵塞的情况发生，保证了再生骨料透水混凝土具备良好的透水性。
19.优选的，所述机制砂的细度模数为2.5～3.0。选择细度模数为2.5～3.0的机制砂能够更好地和再生骨料透水混凝土中其他原料相配合，填补再生骨料透水混凝土骨架中的空缺，进一步提高再生骨料透水混凝土骨架的密实度，进一步提高再生骨料透水混凝土的
抗折性能。
20.优选的，所述减水剂是聚羧酸减水剂。聚羧酸减水剂具备良好的减水效果，能够防止水分被再生骨料过度吸收，同时进一步改善再生骨料透水混凝土的工作性能。
21.第二方面，本技术提供一种耐腐蚀高抗折的再生骨料透水混凝土的制备方法，采用如下技术方案：一种耐腐蚀高抗折的再生骨料透水混凝土的制备方法，包括如下步骤：步骤一：预湿再生骨料，首先将天然粗骨料、再生骨料和配方中1/3～1/2质量的水混合，搅拌1～2min；步骤二：加入硅酸盐水泥、机制砂、硅粉、稻壳灰、改性酚醛纤维、减水剂、掺合料混合，搅拌1～2min；步骤三：加入配方中剩余的水，搅拌1～2min，得耐腐蚀高抗折的再生骨料透水混凝土。
22.上述技术方案中，通过先对再生骨料、天然粗骨料提前润湿，避免了胶凝材料不能充分和水混匀匀，使得再生骨料透水混凝土中各原料充分混合，充分配合发挥作用。且上述制备方法简单高效，便于工业化生产。
23.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.本技术将酚醛纤维能加入混凝土中能够增强混凝土的强度以及韧性，而本技术将酚醛树脂、丁腈橡胶、聚丙烯混合制备得到改性酚醛树脂，这样的改性酚醛树脂所制备的预制改性酚醛纤维具备良好的韧性，预制改性酚醛纤维经过聚二甲基硅氧烷、环氧丙基甲基醚的进一步处理，得到的疏水性良好的改性酚醛纤维，这样的改性酚醛纤维和胶凝材料的粘结力进一步增强，能够更好地桥接在再生骨料透水混凝土中，减少再生骨料透水混凝土裂缝的产生，实现再生骨料透水混凝土的品质提升。
24.2.本技术通过在再生骨料透水混凝土中掺入由1-丙磺酸、聚苯乙烯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、丙二醇丙醚制备而成的掺合料，一方面能够降低再生骨料透水混凝土的碱度，促使形成的钙钒石呈现板条状晶体，避免形成针状或片状结晶的钙钒石从而产生较大的结晶应力致使混凝土开裂，另一方面能够减缓钙钒石结晶的转化，具备抑制钙钒石固相体积增大而引起的再生骨料透水混凝土的胀大开裂的效果，从而减缓硫酸盐对于再生骨料透水混凝土的侵蚀，减少再生骨料透水混凝土由于硫酸盐的侵蚀导致的耐久性减小的问题。
具体实施方式
25.为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
26.制备例1一种改性酚醛纤维，采用如下制备方法：步骤(1)：将酚醛树脂、丁腈橡胶、聚丙烯以1：0.5：0.1的质量比熔融混匀，挤出造粒，得改性酚醛树脂；步骤(2)：将改性酚醛树脂进行熔融纺丝，制备得预制改性酚醛纤维；步骤(3)：将预制改性酚醛纤维与聚二甲基硅氧烷、环氧丙基甲基醚以1：3：2的质量比混匀、加热至55℃、搅拌5h、过滤、干燥得改性酚醛纤维。
27.制备例2一种改性酚醛纤维，与制备例1不同的是，采用如下制备方法：步骤(1)：将酚醛树脂、丁腈橡胶、聚丙烯以2：0.7：0.3的质量比熔融混匀，挤出造粒，得改性酚醛树脂；步骤(2)：将改性酚醛树脂进行熔融纺丝，制备得预制改性酚醛纤维；步骤(3)：将预制改性酚醛纤维与聚二甲基硅氧烷、环氧丙基甲基醚以2：5：3的质量比混匀、加热至60℃、搅拌6h、过滤、干燥得改性酚醛纤维。
28.制备例3一种改性酚醛纤维，与制备例1不同的是，步骤(3)中不含聚二甲基硅氧烷。
29.制备例4一种改性酚醛纤维，与制备例1不同的是，步骤(3)中不含环氧丙基甲基醚。
30.制备例5一种改性酚醛纤维，与制备例1不同的是，不含步骤(3)。
31.实施例1一种耐腐蚀高抗折的再生骨料透水混凝土，包括190kg硅酸盐水泥、700kg机制砂、520kg天然粗骨料、450kg再生骨料、8kg硅粉、7kg稻壳灰、5kg改性酚醛纤维、3.9kg减水剂、10kg掺合料、200kg水。
32.其中，机制砂的细度模数为2.5～3.0。
33.其中，天然粗骨料为粒径为4～13mm的连续级碎石。
34.其中，再生骨料为粒径为4～13mm的连续级再生骨料。
35.其中，减水剂是聚羧酸减水剂。
36.其中，改性酚醛纤维来自制备例1。
37.其中，掺合料是1-丙磺酸、聚苯乙烯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、丙二醇丙醚以20：10：5：90的质量比复配而成。
38.其中，掺合料的制备方法是将1-丙磺酸、聚苯乙烯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、丙二醇丙醚常温混合，搅拌均匀。
39.其中，耐腐蚀高抗折的再生骨料透水混凝土的制备方法，包括如下步骤：步骤一：预湿再生骨料，首先将天然粗骨料、再生骨料和配方中1/2质量的水混合，搅拌2min；步骤二：加入硅酸盐水泥、机制砂、硅粉、稻壳灰、改性酚醛纤维、减水剂、掺合料混合，搅拌2min；步骤三：加入配方中剩余的水，搅拌2min，得耐腐蚀高抗折的再生骨料透水混凝土。
40.实施例2一种耐腐蚀高抗折的再生骨料透水混凝土，与实施例1不同的是，包括190kg硅酸盐水泥、700kg机制砂、520kg天然粗骨料、450kg再生骨料、8kg硅粉、7kg稻壳灰、5kg改性酚醛纤维、3.9kg减水剂、200kg水。
41.其中，改性酚醛纤维来自制备例2。
42.其中，掺合料是1-丙磺酸、聚苯乙烯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、丙二醇丙醚以25：
15：7：80的质量比复配而成。
43.其中，耐腐蚀高抗折的再生骨料透水混凝土的制备方法，包括如下步骤：步骤一：预湿再生骨料，首先将天然粗骨料、再生骨料和配方中1/3质量的水混合，搅拌1min；步骤二：加入硅酸盐水泥、机制砂、硅粉、稻壳灰、改性酚醛纤维、减水剂、掺合料混合，搅拌1min；步骤三：加入配方中剩余的水，搅拌1min，得耐腐蚀高抗折的再生骨料透水混凝土。
44.实施例3一种耐腐蚀高抗折的再生骨料透水混凝土，与实施例1不同的是，包括240kg硅酸盐水泥、740kg机制砂、580kg天然粗骨料、500kg再生骨料、12kg硅粉、10kg稻壳灰、8kg改性酚醛纤维、6.7kg减水剂、15kg掺合料、250kg水。
45.其中，掺合料是1-丙磺酸、聚苯乙烯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、丙二醇丙醚以30：20：10：70的质量比复配而成。
46.实施例4一种耐腐蚀高抗折的再生骨料透水混凝土，与实施例2不同的是，掺合料中不含1-丙磺酸。
47.实施例5一种耐腐蚀高抗折的再生骨料透水混凝土，与实施例2不同的是，掺合料中不含聚苯乙烯磺酸钠。
48.实施例6一种耐腐蚀高抗折的再生骨料透水混凝土，与实施例2不同的是，掺合料中不含聚乙烯吡咯烷酮。
49.实施例7一种耐腐蚀高抗折的再生骨料透水混凝土，与实施例2不同的是，掺合料中不含丙二醇丙醚。
50.实施例8一种耐腐蚀高抗折的再生骨料透水混凝土，与实施例2不同的是，不含掺合料。
51.对比例1一种耐腐蚀高抗折的再生骨料透水混凝土，与实施例8不同的是，改性酚醛纤维来自制备例3。
52.对比例2一种耐腐蚀高抗折的再生骨料透水混凝土，与实施例8不同的是，改性酚醛纤维来自制备例4。
53.对比例3一种耐腐蚀高抗折的再生骨料透水混凝土，与实施例8不同的是，改性酚醛纤维来自制备例5。
54.性能测试：透水系数(mm/s)：根据cjj/t 135-2009《透水水泥混凝土路面技术规程》中的路面
透水系数的测试方法进行透水系数测试；试件尺寸：长度1200mm、宽度1200mm、高度400mm，在标准养护环境中养护28d后，在15℃下检测高粘性高抗渗细石喷射混凝土的透水系数(mm/s)，，透水系数越高，透水性越好。
55.抗压强度(mpa)：根据gb/t 50081-2016《普通混凝士力学性能试验方法标准》中的抗压强度试验进行抗压强度测试；试件尺寸：长度100mm、宽度100mm、高度100mm，在标准养护环境中养护28d后，检测高粘性高抗渗细石喷射混凝土的抗压强度(mpa)，检测前沥干试件内部的水分并擦拭干试件表面的水分。
56.抗折强度(mpa)：根据gb/t 50081-2016《普通混凝士力学性能试验方法标准》中的抗折强度试验进行抗折强度测试；试件尺寸：长度100mm、宽度100mm、高度400mm，在标准养护环境中养护28d后，检测高粘性高抗渗细石喷射混凝土的抗折强度(mpa)。
57.耐蚀系数(％)：参照gb/t 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中的抗硫酸盐侵蚀试验进行耐蚀系数(％)测试；试件尺寸：长度100mm、宽度100mm、高度100mm，具体试验方法为：取在标准养护环境中养护28d的试件，先置于5％的na2so4溶液中常温浸泡16h，浸泡溶液高度高于试件上表面300mm，然后在80℃烘箱中恒温烘干6h，再取出冷却1h，此为一次干湿循环，每次循环时间控制为24h，循环30次后测试试件的腐蚀后抗压强度(mpa)，并计算出耐蚀系数(％)，耐蚀系数越高，抗硫酸盐侵蚀性越好。
58.以上性能测试结果见表1。
59.表1：表1：结合实施例8、对比例1-3、表1，可以得出，在再生骨料透水混凝土中加入经过聚二甲基硅氧烷、环氧丙基甲基醚进一步处理的改性酚醛纤维能够得到透水性、抗压强度、抗折强度良好的再生骨料透水混凝土。具体分析认为，经过聚二甲基硅氧烷、环氧丙基甲基醚的进一步处理的改性酚醛纤维具备更好的疏水性和更强的粘结力，改性酚醛纤维能够更好的和再生骨料透水混凝土中其他原料粘结，能够更好的桥接在再生骨料透水混凝土中，减少
再生骨料透水混凝土裂缝的产生，实现再生骨料透水混凝土的品质提升，同时减少了混凝土中因为纤维团聚导致的混凝土不均匀现象，使得再生骨料透水混凝土的孔隙能够更加均匀地分布，使得再生骨料透水混凝土能够拥有更好的透水性，能够很好地平衡透水混凝土的透水性和力学性能。
60.结合实施例1-3、实施例4-8以及表1，可以得出，在再生骨料透水混凝土中掺入由1-丙磺酸、聚苯乙烯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、丙二醇丙醚制备而成的掺合料，能够得到透水性、抗压强度、抗折强度、抗硫酸盐侵蚀性良好的再生骨料透水混凝土。具体分析认为，1-丙磺酸、聚苯乙烯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、丙二醇丙醚的复配具备特殊性，只有是四者的复配才能够很好地平衡再生骨料透水混凝土的碱度并抑制钙钒石结晶的转化，同时还能进一步填充再生骨料透水混凝土的骨架，密实再生骨料透水混凝土的骨架，进一步增强再生骨料与混凝土中其他原料之间的粘结力，从而得到品质良好的再生骨料透水混凝土。
61.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。

技术特征：
1.一种耐腐蚀高抗折的再生骨料透水混凝土，其特征在于，包括以下质量份数的组分：190~240份硅酸盐水泥、700~740份机制砂、520~580份天然粗骨料、450~500份再生骨料、8~12份硅粉、7~10份稻壳灰、5~8份改性酚醛纤维、3.9~6.7份减水剂、200~250份水，其中，改性酚醛纤维的制备方法如下：（1）将酚醛树脂、丁腈橡胶、聚丙烯以（1~2）：（0.5~0.7）：（0.1~0.3）的质量比熔融混匀，挤出造粒，得改性酚醛树脂；（2）将改性酚醛树脂进行熔融纺丝，制备得预制改性酚醛纤维；（3）将预制改性酚醛纤维与聚二甲基硅氧烷、环氧丙基甲基醚混匀、加热、搅拌、过滤、干燥得改性酚醛纤维。2.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀高抗折的再生骨料透水混凝土，其特征在于，所述预制改性酚醛纤维、聚二甲基硅氧烷、环氧丙基甲基醚的质量比为（1~2）：（3~5）：（2~3）。3.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀高抗折的再生骨料透水混凝土，其特征在于，所述耐腐蚀高抗折的再生骨料透水混凝土还包括10~15份掺合料，所述掺合料包括1-丙磺酸、聚苯乙烯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、丙二醇丙醚。4.根据权利要求3所述的一种耐腐蚀高抗折的再生骨料透水混凝土，其特征在于，所述掺合料的制备方法如下：将1-丙磺酸、聚苯乙烯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、丙二醇丙醚常温混匀，得掺合料。5.根据权利要求3所述的一种耐腐蚀高抗折的再生骨料透水混凝土，其特征在于，以掺合料的质量份数计，包括20~30份1-丙磺酸、10~20份聚苯乙烯磺酸钠、5~10份聚乙烯吡咯烷酮、70~90份丙二醇丙醚。6.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀高抗折的再生骨料透水混凝土，其特征在于，所述再生骨料是粒径为4~13mm的连续级再生骨料。7.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀高抗折的再生骨料透水混凝土，其特征在于，所述天然粗骨料是粒径为4~13mm的连续级碎石。8.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀高抗折的再生骨料透水混凝土，其特征在于，所述机制砂的细度模数为2.5~3.0。9.根据权利要求3所述的一种耐腐蚀高抗折的再生骨料透水混凝土，其特征在于，所述减水剂是聚羧酸减水剂。10.一种如权利要求3~9任一项所述的耐腐蚀高抗折的再生骨料透水混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：预湿再生骨料，首先将天然粗骨料、再生骨料和配方中1/3~1/2质量的水混合，搅拌1~2min；步骤二：加入硅酸盐水泥、机制砂、硅粉、稻壳灰、改性酚醛纤维、减水剂、掺合料混合，搅拌1~2min；步骤三：加入配方中剩余的水，搅拌1~2min，得耐腐蚀高抗折的再生骨料透水混凝土。

技术总结
本发明属于混凝土技术领域，具体公开了一种耐腐蚀高抗折的再生骨料透水混凝土及其制备方法；一种耐腐蚀高抗折的再生骨料透水混凝土包括190~240份硅酸盐水泥、700~740份机制砂、520~580份天然粗骨料、450~500份再生骨料、8~12份硅粉、7~10份稻壳灰、5~8份改性酚醛纤维、3.9~6.7份减水剂、200~250份水，其中，改性酚醛纤维是酚醛纤维通过和聚二甲基硅氧烷、环氧丙基甲基醚混合、加热、干燥等制备而成的；一种耐腐蚀高抗折的再生骨料透水混凝土的制备方法在于将各原料混匀，即得耐腐蚀高抗折的再生骨料透水混凝土。本申请具有提高再生骨料透水混凝土的抗折性能的效果。水混凝土的抗折性能的效果。


技术研发人员：贺慧 华建勇 倪晓玲 邓恩霞 雷学成
受保护的技术使用者：广州兴业混凝土搅拌有限公司
技术研发日：2023.07.07
技术公布日：2023/10/5