一种基于建筑垃圾的高强度混凝土的制备方法

专利类型 发明授权 法律事件 公开; 实质审查; 授权;
专利有效性 有效专利 当前状态 授权
申请号 CN202411372786.X 申请日 2024-09-29
公开(公告)号 CN119241166B 公开(公告)日 2025-04-22
申请人 揭西县巨塔混凝土有限公司; 申请人类型 企业
发明人 郭新平; 刁文君; 徐建安; 刘洁生; 第一发明人 郭新平
权利人 揭西县巨塔混凝土有限公司 权利人类型 企业
当前权利人 揭西县巨塔混凝土有限公司 当前权利人类型 企业
省份 当前专利权人所在省份:广东省 城市 当前专利权人所在城市:广东省揭阳市
具体地址 当前专利权人所在详细地址:广东省揭阳市揭西县东园镇桃围开发区 邮编 当前专利权人邮编:515437
主IPC国际分类 C04B28/04 所有IPC国际分类 C04B28/04C04B40/00C04B20/10C04B14/46C04B18/16
专利引用数量 4 专利被引用数量 0
专利权利要求数量 8 专利文献类型 B
专利代理机构 广东省中源正拓专利代理事务所 专利代理人 孙伟正;
摘要 本 发明 涉及一种基于建筑垃圾的高强度 混凝土 的制备方法,属于混凝土技术领域。本发明创造性地对建筑垃圾依次经过 粉碎 、分选、 磁选 等常规操作后而得到的再生粗 骨料 先加入一定 质量 配比的去离子 水 、聚乙烯醇、多巴胺和羟基化纳米 二 氧 化 硅 ,然后在氮气氛围下避光超声搅拌、 真空 下避光干燥,通过聚乙烯醇的粘结‑多巴胺的干燥析出‑羟基化纳米 二氧化硅 的填充作用,从而制备出一种新型的强化再生粗骨料,使其复配耦合 玄武岩 纤维 组成 复合材料 ,在与胶凝材料、细骨料、 粉 煤 灰 、矿粉、去离子水和 减水剂 进行物理共混后即得到混凝土,不仅拥有优异的 力 学强度,而且还做到了天然粗骨料的全替代,市场应用前景非常好。
权利要求

1.一种基于建筑垃圾的高强度混凝土的制备方法,其特征在于:所述制备方法包括以下步骤:
步骤X:与空气存在接触的条件下往胶凝材料中加入细骨料复合材料灰和矿粉,然后在常温中搅拌1‑2min混合,接着再加入去离子减水剂,继续在常温中搅拌3‑5min混合,即制备完成;所述复合材料由强化再生粗骨料和玄武岩纤维混合而成;
步骤X所述强化再生粗骨料通过以下步骤进行制备:
(1)将建筑垃圾依次进行粉碎、分选、磁选、筛分,得到再生粗骨料;
(2)往100重量份的去离子水中加入10‑12重量份的聚乙烯醇,然后在90‑95℃下搅拌直至完全溶解,自然冷却至室温,接着再加入6重量份的多巴胺、0.2‑0.3重量份的羟基化纳米和30‑35重量份的再生粗骨料,在氮气氛围下避光超声搅拌6‑8h,过滤,除去滤液,最后在30‑35℃下避光真空干燥直至恒重,即制备完成;
步骤(2)所述羟基化纳米二氧化硅通过以下步骤进行制备:
步骤A:往100重量份的去离子水中加入20‑25重量份的过氧化氢、10‑15重量份的水和2‑3重量份的纳米二氧化硅,然后在50‑60℃下搅拌2‑4h,过滤,除去滤液,利用去离子水洗涤,最后在60‑70℃下真空干燥直至恒重,即制备完成。
2.根据权利要求1所述的一种基于建筑垃圾的高强度混凝土的制备方法,其特征在于:
步骤X所述胶凝材料、所述细骨料、所述复合材料、所述粉煤灰、所述矿粉、所述去离子水和所述减水剂的质量比为270:715‑720:1080‑1085:100:60‑62:160:9.5‑10。
3.根据权利要求1所述的一种基于建筑垃圾的高强度混凝土的制备方法,其特征在于:
步骤X所述胶凝材料为水泥;所述水泥为P·O42.5级水泥。
4.根据权利要求1所述的一种基于建筑垃圾的高强度混凝土的制备方法,其特征在于:
步骤X所述细骨料为河砂;所述河砂的细度模数为2.6。
5.根据权利要求1所述的一种基于建筑垃圾的高强度混凝土的制备方法,其特征在于:
步骤X所述强化再生粗骨料和所述玄武岩纤维的质量比为100:1‑1.2。
6.根据权利要求1所述的一种基于建筑垃圾的高强度混凝土的制备方法,其特征在于:
步骤(2)所述聚乙烯醇为聚乙烯醇1788。
7.根据权利要求1所述的一种基于建筑垃圾的高强度混凝土的制备方法,其特征在于:
步骤A所述氨水的质量分数为20‑25%。
8.根据权利要求1所述的一种基于建筑垃圾的高强度混凝土的制备方法,其特征在于:
步骤X所述玄武岩纤维是指长度为6‑8mm、直径为10‑12μm的玄武岩纤维。

说明书全文

一种基于建筑垃圾的高强度混凝土的制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于混凝土技术领域,具体涉及一种基于建筑垃圾的高强度混凝土的制备方法。

背景技术

[0002] 建筑垃圾是指对建筑物进行建设、铺设、拆除、修缮等过程中所产生的各种废弃物,随着建筑垃圾的数量日益增加,以及市场对混凝土的需求量逐年增长,因此,利用建筑垃圾生产再生粗骨料以此部分替代天然粗骨料用于制备混凝土的技术已有大量的研究,不过,这些技术仍存在一定的弊端限制其实际的应用效果,这是因为由于建筑垃圾生产的再生粗骨料本身会存在大量的缺陷,例如表面的微裂缝多、吸率高等,因此,导致了最终所制得的混凝土的强度往往偏低,实际应用时难以起到很好的支撑、承重作用,进而严重限制了使用范围,同时,若为了得到强度较高的混凝土就需要对再生粗骨料进行强化处理,但是,即使经过了强化后,再生粗骨料的替代率依然不高。

发明内容

[0003] 针对现有技术中存在的问题,本发明的目的是提供一种基于建筑垃圾的高强度混凝土的制备方法,本发明创造性地对建筑垃圾依次经过粉碎、分选、磁选等常规操作后而得到的再生粗骨料先加入一定质量配比的去离子水、聚乙烯醇、多巴胺和羟基化纳米,然后在氮气氛围下避光超声搅拌、真空下避光干燥,通过聚乙烯醇的粘结‑多巴胺的干燥析出‑羟基化纳米二氧化硅的填充作用,从而制备出一种新型的强化再生粗骨料,使其复配耦合玄武岩纤维组成复合材料,在与胶凝材料、细骨料、灰、矿粉、去离子水和减水剂进行物理共混后即得到混凝土,不仅拥有优异的学强度,而且还做到了天然粗骨料的全替代,市场应用前景非常好。
[0004] 本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
[0005] 一种基于建筑垃圾的高强度混凝土的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:
[0006] 步骤X:与空气存在接触的条件下往胶凝材料中加入细骨料、复合材料、粉煤灰和矿粉,然后在常温中搅拌1‑2min混合,接着再加入去离子水和减水剂,继续在常温中搅拌3‑5min混合,即制备完成;所述复合材料由强化再生粗骨料和玄武岩纤维混合而成。
[0007] 作为本发明的一种优选技术方案,步骤X所述胶凝材料、所述细骨料、所述复合材料、所述粉煤灰、所述矿粉、所述去离子水和所述减水剂的质量比为270:715‑720:1080‑1085:100:60‑62:160:9.5‑10。
[0008] 作为本发明的一种优选技术方案,步骤X所述胶凝材料为水泥;所述水泥为P·O42.5级水泥。
[0009] 作为本发明的一种优选技术方案,步骤X所述细骨料为河砂;所述河砂的细度模数为2.6。
[0010] 作为本发明的一种优选技术方案,步骤X所述减水剂为聚羧酸减水剂。
[0011] 作为本发明的一种优选技术方案,步骤X所述强化再生粗骨料和所述玄武岩纤维的质量比为100:1‑1.2。
[0012] 作为本发明的一种优选技术方案,步骤X所述强化再生粗骨料通过以下步骤进行制备:
[0013] (1)将建筑垃圾依次进行粉碎、分选、磁选、筛分,得到再生粗骨料;
[0014] (2)往100重量份的去离子水中加入10‑12重量份的聚乙烯醇,然后在90‑95℃下搅拌直至完全溶解,自然冷却至室温,接着再加入6重量份的多巴胺、0.2‑0.3重量份的羟基化纳米二氧化硅和30‑35重量份的再生粗骨料,在氮气氛围下避光超声搅拌6‑8h,过滤,除去滤液,最后在30‑35℃下避光真空干燥直至恒重,即制备完成。
[0015] 进一步地,步骤(2)所述聚乙烯醇为聚乙烯醇1788。
[0016] 进一步地,步骤(2)所述羟基化纳米二氧化硅通过以下步骤进行制备:
[0017] 步骤A:往100重量份的去离子水中加入20‑25重量份的过氧化氢、10‑15重量份的水和2‑3重量份的纳米二氧化硅,然后在50‑60℃下搅拌2‑4h,过滤,除去滤液,利用去离子水洗涤,最后在60‑70℃下真空干燥直至恒重,即制备完成。
[0018] 优选地,步骤A所述氨水的质量分数为20‑25%。
[0019] 优选地,步骤A所述纳米二氧化硅的粒径为10‑20nm。
[0020] 进一步地,步骤(2)所述超声的功率为300‑400W。
[0021] 作为本发明的一种优选技术方案,步骤X所述玄武岩纤维是指长度为6‑8mm、直径为10‑12μm的玄武岩纤维。
[0022] 本发明的有益效果:
[0023] (1)本发明创造性地对建筑垃圾依次经过粉碎、分选、磁选等常规操作后而得到的再生粗骨料先加入一定质量配比的去离子水、聚乙烯醇、多巴胺和羟基化纳米二氧化硅,然后在氮气氛围下避光超声搅拌、真空下避光干燥,通过聚乙烯醇的粘结‑多巴胺的干燥析出‑羟基化纳米二氧化硅的填充作用,从而制备出一种新型的强化再生粗骨料,使其复配耦合玄武岩纤维组成复合材料,在与胶凝材料、细骨料、粉煤灰、矿粉、去离子水和减水剂进行物理共混后即得到混凝土,不仅拥有优异的力学强度,而且还做到了天然粗骨料的全替代,市场应用前景非常好。
[0024] (2)本发明创造性地对建筑垃圾所制得的再生粗骨料先加入一定质量配比的去离子水、聚乙烯醇、多巴胺和羟基化纳米二氧化硅,然后在氮气氛围下避光超声搅拌、真空下避光干燥,从而制备出一种新型的强化再生粗骨料,使其复配耦合玄武岩纤维组成复合材料;聚乙烯醇作为一种常用的粘结剂,本身具有一定的粘合能力和成膜性,其能够有效地对再生粗骨料的表面裂缝进行修补,从而降低吸水率,一定程度上促进了力学强度;多巴胺作为一种在性有氧的条件下会发生自聚的单体,其经过溶解‑干燥析出后能够沉积在再生粗骨料的微裂缝内,根据混凝土呈碱性的性质,多巴胺在后续制备混凝土的过程中会逐渐发生聚合形成聚多巴胺,而聚多巴胺对绝大部分的物质均具有非常强的黏附能力,其能够作为介导层大大促进再生粗骨料与各个组分之间的界面性能,从而实现对混凝土力学强度的改善;纳米二氧化硅和玄武岩纤维均作为补强填料进行引入,其中,纳米二氧化硅更多的是对再生粗骨料的微小裂缝进行填充而发挥出作用,同时,其经过羟基化的处理后能够与聚多巴胺之间起到更为优异的协同效果,界面性能更好。
[0025] (3)本发明所制备的混凝土拥有优异的力学强度,同时,无需加入天然粗骨料,市场应用前景非常好。

具体实施方式

[0026] 为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合实施例,对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效,详细说明如下。
[0027] 本发明所有实施例和对比例中的建筑垃圾均为废弃C40混凝土;再生粗骨料的粒径级配均为5‑31.5mm的连续级配,连续级配符合标准GB/T 25177‑2010中的要求,吸水率为6.0%;粉煤灰均是通过市场直接购买而得,购自内蒙古朗屹环保建材有限公司,产品名称为二级粉煤灰;矿粉均是通过市场直接购买而得,购自石家庄跃建材有限公司,等级为S95级;聚羧酸减水剂均是通过市场直接购买而得,购自河南铭之鑫化工产品有限公司,型号为工业级;P·O42.5级水泥均是通过市场直接购买而得,购自川声威建材有限责任公司。
[0028] 实施例1
[0029] 一种基于建筑垃圾的高强度混凝土的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:
[0030] 步骤X:与空气存在接触的条件下往胶凝材料中加入细骨料、复合材料、粉煤灰和矿粉,然后在常温中搅拌1min混合,接着再加入去离子水和减水剂,继续在常温中搅拌3min混合,即制备完成;所述复合材料由强化再生粗骨料和玄武岩纤维混合而成。
[0031] 步骤X所述胶凝材料、所述细骨料、所述复合材料、所述粉煤灰、所述矿粉、所述去离子水和所述减水剂的质量比为270:715:1080:100:60:160:9.5。
[0032] 步骤X所述胶凝材料为水泥;所述水泥为P·O42.5级水泥。
[0033] 步骤X所述细骨料为河砂;所述河砂的细度模数为2.6。
[0034] 步骤X所述减水剂为聚羧酸减水剂。
[0035] 步骤X所述强化再生粗骨料和所述玄武岩纤维的质量比为100:1。
[0036] 步骤X所述强化再生粗骨料通过以下步骤进行制备:
[0037] (1)将建筑垃圾依次进行粉碎、分选、磁选、筛分,得到再生粗骨料;
[0038] (2)往100重量份的去离子水中加入10重量份的聚乙烯醇,然后在90℃下搅拌直至完全溶解,自然冷却至室温,接着再加入6重量份的多巴胺、0.2重量份的羟基化纳米二氧化硅和30重量份的再生粗骨料,在氮气氛围下避光超声搅拌6h,过滤,除去滤液,最后在30℃下避光真空干燥直至恒重,即制备完成。
[0039] 步骤(2)所述聚乙烯醇为聚乙烯醇1788。
[0040] 步骤(2)所述羟基化纳米二氧化硅通过以下步骤进行制备:
[0041] 步骤A:往100重量份的去离子水中加入20重量份的过氧化氢、10重量份的氨水和2重量份的纳米二氧化硅,然后在50℃下搅拌2h,过滤,除去滤液,利用去离子水洗涤,最后在60℃下真空干燥直至恒重,即制备完成。
[0042] 步骤A所述氨水的质量分数为20%。
[0043] 步骤A所述纳米二氧化硅的粒径为10nm。
[0044] 步骤(2)所述超声的功率为300W。
[0045] 步骤X所述玄武岩纤维是指长度为6mm、直径为10μm的玄武岩纤维。
[0046] 实施例2
[0047] 一种基于建筑垃圾的高强度混凝土的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:
[0048] 步骤X:与空气存在接触的条件下往胶凝材料中加入细骨料、复合材料、粉煤灰和矿粉,然后在常温中搅拌2min混合,接着再加入去离子水和减水剂,继续在常温中搅拌5min混合,即制备完成;所述复合材料由强化再生粗骨料和玄武岩纤维混合而成。
[0049] 步骤X所述胶凝材料、所述细骨料、所述复合材料、所述粉煤灰、所述矿粉、所述去离子水和所述减水剂的质量比为270:720:1085:100:62:160:10。
[0050] 步骤X所述胶凝材料为水泥;所述水泥为P·O42.5级水泥。
[0051] 步骤X所述细骨料为河砂;所述河砂的细度模数为2.6。
[0052] 步骤X所述减水剂为聚羧酸减水剂。
[0053] 步骤X所述强化再生粗骨料和所述玄武岩纤维的质量比为100:1.2。
[0054] 步骤X所述强化再生粗骨料通过以下步骤进行制备:
[0055] (1)将建筑垃圾依次进行粉碎、分选、磁选、筛分,得到再生粗骨料;
[0056] (2)往100重量份的去离子水中加入12重量份的聚乙烯醇,然后在95℃下搅拌直至完全溶解,自然冷却至室温,接着再加入6重量份的多巴胺、0.3重量份的羟基化纳米二氧化硅和35重量份的再生粗骨料,在氮气氛围下避光超声搅拌8h,过滤,除去滤液,最后在35℃下避光真空干燥直至恒重,即制备完成。
[0057] 步骤(2)所述聚乙烯醇为聚乙烯醇1788。
[0058] 步骤(2)所述羟基化纳米二氧化硅通过以下步骤进行制备:
[0059] 步骤A:往100重量份的去离子水中加入25重量份的过氧化氢、15重量份的氨水和3重量份的纳米二氧化硅,然后在60℃下搅拌4h,过滤,除去滤液,利用去离子水洗涤,最后在70℃下真空干燥直至恒重,即制备完成。
[0060] 步骤A所述氨水的质量分数为25%。
[0061] 步骤A所述纳米二氧化硅的粒径为20nm。
[0062] 步骤(2)所述超声的功率为400W。
[0063] 步骤X所述玄武岩纤维是指长度为8mm、直径为12μm的玄武岩纤维。
[0064] 实施例3
[0065] 一种基于建筑垃圾的高强度混凝土的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:
[0066] 步骤X:与空气存在接触的条件下往胶凝材料中加入细骨料、复合材料、粉煤灰和矿粉,然后在常温中搅拌1.5min混合,接着再加入去离子水和减水剂,继续在常温中搅拌4min混合,即制备完成;所述复合材料由强化再生粗骨料和玄武岩纤维混合而成。
[0067] 步骤X所述胶凝材料、所述细骨料、所述复合材料、所述粉煤灰、所述矿粉、所述去离子水和所述减水剂的质量比为270:718:1082:100:61:160:9.7。
[0068] 步骤X所述胶凝材料为水泥;所述水泥为P·O42.5级水泥。
[0069] 步骤X所述细骨料为河砂;所述河砂的细度模数为2.6。
[0070] 步骤X所述减水剂为聚羧酸减水剂。
[0071] 步骤X所述强化再生粗骨料和所述玄武岩纤维的质量比为100:1.1。
[0072] 步骤X所述强化再生粗骨料通过以下步骤进行制备:
[0073] (1)将建筑垃圾依次进行粉碎、分选、磁选、筛分,得到再生粗骨料;
[0074] (2)往100重量份的去离子水中加入11重量份的聚乙烯醇,然后在93℃下搅拌直至完全溶解,自然冷却至室温,接着再加入6重量份的多巴胺、0.25重量份的羟基化纳米二氧化硅和33重量份的再生粗骨料,在氮气氛围下避光超声搅拌7h,过滤,除去滤液,最后在33℃下避光真空干燥直至恒重,即制备完成。
[0075] 步骤(2)所述聚乙烯醇为聚乙烯醇1788。
[0076] 步骤(2)所述羟基化纳米二氧化硅通过以下步骤进行制备:
[0077] 步骤A:往100重量份的去离子水中加入23重量份的过氧化氢、12重量份的氨水和2.5重量份的纳米二氧化硅,然后在55℃下搅拌3h,过滤,除去滤液,利用去离子水洗涤,最后在65℃下真空干燥直至恒重,即制备完成。
[0078] 步骤A所述氨水的质量分数为23%。
[0079] 步骤A所述纳米二氧化硅的粒径为15nm。
[0080] 步骤(2)所述超声的功率为350W。
[0081] 步骤X所述玄武岩纤维是指长度为7mm、直径为11μm的玄武岩纤维。
[0082] 对比例1
[0083] 在实施例1的基础上,玄武岩纤维改为等重量的强化再生粗骨料,其余均不变。
[0084] 对比例2
[0085] 在实施例1的基础上,步骤(2)中聚乙烯醇改为等重量的去离子水,其余均不变。
[0086] 对比例3
[0087] 在实施例1的基础上,步骤(2)中多巴胺改为等重量的去离子水,其余均不变。
[0088] 对比例4
[0089] 在实施例1的基础上,步骤(2)中羟基化纳米二氧化硅改为等重量的去离子水,其余均不变。
[0090] 对比例5
[0091] 在实施例1的基础上,步骤A中过氧化氢和氨水均改为等重量的去离子水,其余均不变。
[0092] 测试例1
[0093] 强度测试:
[0094] 分别将实施例1‑3和对比例1‑5所制备的高强度混凝土制作成尺寸均为150mm×150mm×150mm的试件(用于制作试件的试模符合标准GB/T50081‑2002中的规定),然后再按照标准GB/T 50081‑2019进行立方体抗压强度的测试(28d)。
[0095] 表1.强度测试结果
[0096]   立方体抗压强度28d/MPa
实施例1 42.9
实施例2 44.0
实施例3 43.1
对比例1 38.7
对比例2 35.4
对比例3 38.0
对比例4 37.6
对比例5 39.5
[0097] 从测试例1中,实施例1和对比例1‑5对比可知,本发明所制备的混凝土即使粗骨料均为强化再生粗骨料,其亦能够获得优异的强度,立方体抗压强度28d达到了40MPa以上。
[0098] 以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭示如上,然而并非用以限定本发明,任何本领域技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
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