一种低成本环保混凝土及其生产工艺的制作方法 专利技术说明

无机化学及其化合物制造及其合成,应用技术1.本技术涉及混凝土技术领域，更具体地说，它涉及一种低成本环保混凝土及其生产工艺。背景技术：2.近些年来，随着建筑行业的不断发展，不断有废旧建筑物被拆除，产生了大量的建筑垃圾，这些建筑垃圾对生态环境带来了很大压力，需要很多人力物力进行无害化处理，造成大量的资源浪费。目前，技术人员研究出将废弃的建筑垃圾(废混凝土块、废砖石等) 作为一种资源，经过裂解、粉碎、清洗和筛分等加工处理得到建筑垃圾再生骨料，可以缓解大量建筑垃圾处理困难、造成生态环境恶化的问题。3.建筑垃圾再生骨料主要由独立成块或表面附着旧水泥砂浆的天然骨料组成，其表面粗糙不平，棱角较多，导致建筑垃圾再生骨料与天然骨料存在很大的性能差异，在使用过程中会有反应活性低、界面结合差、吸水率高的缺点，尤其是界面结合性差会导致混凝土的整体力学性能大大下降，因此，对建筑垃圾再生骨料进行改性以满足施工需求是技术人员亟待解决的技术难题。技术实现要素：4.为了改善建筑垃圾再生骨料的界面结合差的问题，以提升混凝土的力学性能，本技术提供一种低成本环保混凝土及其生产工艺。5.第一方面，本技术提供一种低成本环保混凝土，采用如下的技术方案：一种低成本环保混凝土，主要由如下重量份数的原料制成：水泥：150-180份；改性建筑垃圾再生骨料：800-950份；粗骨料：200-300份；砂：120-180份；减水剂：7-12份；粉煤灰：15-30份；陶粒：20-35份；羟丙基甲基纤维素：1-3份；全氟辛基三乙氧基硅烷：0.8-1.5份；蒙脱土：2-5份；膨胀珍珠岩：5-10份；分散剂：5-8份；水：120-160份；所述改性建筑垃圾再生骨料采用包括以下步骤的方法制备得到：1)、将建筑废料粉碎、筛分后制得再生骨料；2)、将树脂、改性剂、促容剂、溶剂按质量比(10-15):(7-12):(5-6.5):(35-50)混合均匀制得改性液，然后将改性液与再生骨料混合均匀后即得；所述树脂为酚醛树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂中的一种或多种；所述改性剂为1,3,5-三甲苯、环丁砜中的至少一种。6.通过采用上述技术方案，在混凝土的配料中加入较多占比的改性建筑垃圾再生骨料，充分利用建筑废料，能够很大程度上节约生产成本，更加绿色环保，符合可持续发展理念。本技术的改性建筑垃圾再生骨料的制备过程中，采用树脂、改性剂、促容剂和溶剂混合均匀制成改性液，然后将改性液均匀喷洒在再生骨料表面，改性液能够填充和扩散至再生骨料表面的微裂隙、孔隙等缺陷内，使得骨料结构更加致密。并且，改性剂中的1,3,5-三甲苯、环丁砜能够与树脂发生烷基反应、歧化反应，与树脂形成交联结构，大大提升了再生骨料表面的极性基团含量，增强了改性建筑垃圾再生骨料与其他组分之间的界面结合力。另外，再生骨料表面的树脂交联结构中的极性基团还能够参与到水泥的水化反应中，促进凝胶材料中的活性物质在再生骨料表面形成复合凝胶材料，进一步提升再生骨料与再生骨料之间、再生骨料与凝胶组分之间的粘结强度，从整体上提升混凝土的结构强度。7.优选的，所述改性剂由1,3,5-三甲苯、环丁砜按摩尔比(0.55-0.82):1组成。8.通过采用上述技术方案，优化和调整改性剂中1,3,5-三甲苯、环丁砜的比例，促进与凝胶材料的水化反应，增强相应开环反应、烷基反应和交联反应的活性和反应容易度，改善再生骨料之间的界面结合状态，提高混凝土的综合力学性能。9.优选的，所述树脂经过聚醚胺接枝改性处理。10.通过采用上述技术方案，经过聚醚胺改性处理后的树脂反应活性更高，能够增加交联结构中极性基团的含量，降低交联结构中分子链的刚性，具有较好的延伸性能和柔韧性能，能够分散再生骨料界面处形成的内应力，在混凝土的后续固化过程中不易在界面处产生收缩裂隙，有助于减少开裂情况。11.优选的，所述树脂与聚醚胺的摩尔比为(3.5-5):1。12.通过采用上述技术方案，试验和调整树脂与聚醚胺的摩尔比，既保证交联结构的柔韧性，减少应力集中的情况。又能够避免交联结构柔性过大而造成的界面机械性能下降的情况，使得混凝土的综合力学性能更好。13.优选的，所述促容剂为二甲基亚砜、丙酮、乙二醇中的一种。14.通过采用上述技术方案，二甲基亚砜、丙酮和乙二醇具有较强的极性，能够促进树脂分子链、改性剂各组分的分子链相互之间渗透、展开、延伸，形成的交联结构更加稳定，各向同性好。15.优选的，所述改性建筑垃圾再生骨料与水泥的质量比为(2.7-2.875):1。16.通过采用上述技术方案，优化和调整改性建筑垃圾再生骨料与水泥的质量比，在合适范围内降低生产成本而不使混凝土的力学性能下降过多，进一步平衡混凝土的生产成本和使用性能。17.优选的，所述原料中还包括3-5.5重量份数的糠醛。18.通过采用上述技术方案，在原料中加入糠醛后在再生骨料、树脂和改性剂之间起到浸润作用，能够进一步降低交联结构形成过程中的反应活化能和反应能垒，促进改性剂中苯环上活泼基团、砜基与树脂上羟基等极性基团的交联缩合反应，同时减少改性剂与树脂之间出现局部剧烈反应的几率，使得两者之间反应的更加均匀，进一步提升再生骨料之间的界面结合力。19.第二方面，本技术提供一种低成本环保混凝土的生产工艺，采用如下的技术方案：一种低成本环保混凝土的生产工艺，包括如下步骤：s1：将配方量的水泥、改性建筑垃圾再生骨料、粗骨料、砂、粉煤灰、陶粒混合均匀制得混合料；s2：将中间料、减水剂、羟丙基甲基纤维素、全氟辛基三乙氧基硅烷、蒙脱土、膨胀珍珠岩、分散剂、水混合均匀即得。20.通过采用上述技术方案，将配方量的水泥、改性建筑垃圾再生骨料、粗骨料、砂、粉煤灰、陶粒等大颗粒物料先进行充分混合，然后再加入剩余功能材料继续混合制得均匀的混凝土，使得混凝土内改性建筑垃圾再生骨料分散的更加均匀，相互之间的结合状态更好。21.优选的，所述步骤s2中还包括加入糠醛的步骤。22.第三方面，本技术提供一种改性液，由树脂、改性剂、促容剂、溶剂按质量比(10‑ꢀ15):(7-12):(5-6.5):(35-50)混合均匀制得。23.综上所述，本技术具有以下有益效果：1、由于本技术的混凝土中加入占比较多的改性建筑垃圾再生骨料，并通过改性剂和树脂对再生骨料进行填充、包覆，大大增强了再生骨料的界面结合性，提升了混凝土的整体力学性能。本技术的低成本环保混凝土可以用于道路铺设的基料、地下建筑施工的填埋作业、预制建筑构件、活动板房、防护围栏、建筑非承重墙等方面，可以大大节省施工成本，适合大范围推广应用。24.2、本技术中优选采用聚醚胺对树脂进行改性，改善交联结构的柔韧性，进一步提升了再生骨料之间的界面状态。25.3、采用本技术的生产工艺制得的低成本环保混凝土采用大量的建筑垃圾作为原料，具有较低的生产成本，生产效率较高，并且具有较好的力学性能，应用领域广泛，综合经济效益较高，具有较低的价格和很高的市场竞争力。具体实施方式26.以下结合实施例对本技术作进一步详细说明。27.本技术实施例及对比例的原料除特殊说明以外均为普通市售。实施例28.实施例1本实施例的低成本环保混凝土，由如下重量的原料制成：水泥280kg、改性建筑垃圾再生骨料800kg、粗骨料200kg、砂120kg、减水剂7kg、粉煤灰15kg、陶粒20kg、羟丙基甲基纤维素1kg、全氟辛基三乙氧基硅烷0.8kg、蒙脱土2kg、膨胀珍珠岩5kg、分散剂5kg、水 120kg。29.其中，水泥为普通硅酸盐水泥，标号32.5。粗骨料为15-20cm连续级配。减水剂为聚羧酸高效减水剂。粉煤灰为一级粉煤灰。陶粒的平均粒径为12mm。蒙脱土为钙基膨润土。分散剂为聚乙烯醇2488。30.本实施例的改性建筑垃圾再生骨料采用包括以下步骤的方法制备得到：1)、将建筑废料进行分类，除去木料、塑料、铁制品等杂物后制得建筑垃圾毛料，然后将建筑垃圾毛料进行粉碎、筛分制得级配为10-25mm的骨料混合物，接着将骨料混合物先用清水清洗干净后再用质量分数为1.5％的硅酸钠溶液浸泡处理后制得再生骨料；2)、将树脂、改性剂、促容剂、溶剂按质量比10:7:5:35混合均匀制得改性液，然后将再生骨料放入搅拌机内，采用喷淋设备将改性液分多次均匀喷淋在再生骨料上，一边搅拌一边喷洒，使改性液在再生骨料表面均匀分布，每吨再生骨料喷洒50kg改性液，干燥后制得改性建筑垃圾再生骨料。31.其中，树脂为酚醛树脂，cas：9003-35-4。促容剂为乙二醇。溶剂为水。改性剂为 1,3,5-三甲苯。32.本实施例的低成本环保混凝土的生产工艺，包括如下步骤：s1：将配方量的水泥、改性建筑垃圾再生骨料、粗骨料、砂、粉煤灰、陶粒在搅拌机内以 200rpm的搅拌速度混合均匀制得混合料；s2：将中间料、减水剂、羟丙基甲基纤维素、全氟辛基三乙氧基硅烷、蒙脱土、膨胀珍珠岩、分散剂、水混合均匀即得。33.实施例2本实施例的低成本环保混凝土，由如下重量的原料制成：水泥350kg、改性建筑垃圾再生骨料950kg、粗骨料300kg、砂180kg、减水剂12kg、粉煤灰30kg、陶粒35kg、羟丙基甲基纤维素3kg、全氟辛基三乙氧基硅烷1.5kg、蒙脱土5kg、膨胀珍珠岩10kg、分散剂8kg、水 160kg。34.其中，水泥为普通硅酸盐水泥，标号32.5。粗骨料为15-20cm连续级配。减水剂为聚羧酸高效减水剂。粉煤灰为一级粉煤灰。陶粒的平均粒径为12mm。蒙脱土为钠基膨润土。分散剂为分散剂eco-2100。35.本实施例的改性建筑垃圾再生骨料采用包括以下步骤的方法制备得到：1)、将建筑废料进行分类，除去木料、塑料、铁制品等杂物后制得建筑垃圾毛料，然后将建筑垃圾毛料进行粉碎、筛分制得级配为10-25mm的骨料混合物，接着将骨料混合物先用清水清洗干净后再用质量分数为3％的硅酸钠溶液浸泡处理后制得再生骨料；2)、将树脂、改性剂、促容剂、溶剂按质量比10:7:5:35混合均匀制得改性液，然后将再生骨料放入搅拌机内，采用喷淋设备将改性液分多次均匀喷淋在再生骨料上，一边搅拌一边喷洒，使改性液在再生骨料表面均匀分布，每吨再生骨料喷洒150kg改性液，干燥后制得改性建筑垃圾再生骨料。36.其中，树脂为酚醛树脂2402。促容剂为丙酮。溶剂为水。改性剂为1,3,5-三甲苯。37.本实施例的低成本环保混凝土的生产工艺，包括如下步骤：s1：将配方量的水泥、改性建筑垃圾再生骨料、粗骨料、砂、粉煤灰、陶粒在搅拌机内以 300rpm的搅拌速度混合均匀制得混合料；s2：将中间料、减水剂、羟丙基甲基纤维素、全氟辛基三乙氧基硅烷、蒙脱土、膨胀珍珠岩、分散剂、水混合均匀即得。38.实施例3本实施例的低成本环保混凝土，由如下重量的原料制成：水泥320kg、改性建筑垃圾再生骨料920kg、粗骨料280kg、砂165kg、减水剂10kg、粉煤灰22kg、陶粒30kg、羟丙基甲基纤维素2.6kg、全氟辛基三乙氧基硅烷1.2kg、蒙脱土3.5kg、膨胀珍珠岩8kg、分散剂7kg、水 150kg。39.其中，水泥为普通硅酸盐水泥，标号32.5。粗骨料为15-20cm连续级配。减水剂为聚羧酸高效减水剂。粉煤灰为一级粉煤灰。陶粒的平均粒径为12mm。蒙脱土为钠基膨润土。分散剂为聚氧化乙烯peo。40.本实施例的改性建筑垃圾再生骨料采用包括以下步骤的方法制备得到：1)、将建筑废料进行分类，除去木料、塑料、铁制品等杂物后制得建筑垃圾毛料，然后将建筑垃圾毛料进行粉碎、筛分制得级配为10-25mm的骨料混合物，接着将骨料混合物先用清水清洗干净后再用质量分数为2.5％的硅酸钠溶液浸泡处理后制得再生骨料；2)、将树脂、改性剂、促容剂、溶剂按质量比10:7:5:35混合均匀制得改性液，然后将再生骨料放入搅拌机内，采用喷淋设备将改性液分多次均匀喷淋在再生骨料上，一边搅拌一边喷洒，使改性液在再生骨料表面均匀分布，每吨再生骨料喷洒80kg改性液，干燥后制得改性建筑垃圾再生骨料。41.其中，树脂为酚醛树脂2130。促容剂为二甲基亚砜。溶剂为水。改性剂为1,3,5-三甲苯。42.本实施例的低成本环保混凝土的生产工艺，包括如下步骤：s1：将配方量的水泥、改性建筑垃圾再生骨料、粗骨料、砂、粉煤灰、陶粒在搅拌机内以 180rpm的搅拌速度混合均匀制得混合料；s2：将中间料、减水剂、羟丙基甲基纤维素、全氟辛基三乙氧基硅烷、蒙脱土、膨胀珍珠岩、分散剂、水混合均匀即得。43.实施例4本实施例的低成本环保混凝土与实施例3的不同之处在于：树脂为丙烯酸树脂，型号为rs‑ꢀ5203，生产厂家为青岛晟实新材料有限公司，其余的与实施例3中相同。44.本实施例的改性建筑垃圾再生骨料的制备方法与实施例3相同。45.本实施例的低成本环保混凝土的生产工艺与实施例3相同。46.实施例5本实施例的低成本环保混凝土与实施例3的不同之处在于：树脂由环氧树脂、丙烯酸树脂按质量比3:1.2组成，环氧树脂为环氧树脂6101，丙烯酸树脂的型号为s-120，供货厂家为广州阿尔斯新材料有限公司，其余的与实施例3中相同。47.本实施例的改性建筑垃圾再生骨料的制备方法与实施例3相同。48.本实施例的低成本环保混凝土的生产工艺与实施例3相同。49.实施例6本实施例的低成本环保混凝土与实施例5的不同之处在于：改性建筑垃圾再生骨料的制备方法中，树脂、改性剂、促容剂、溶剂的质量比为15:7:6.5:50，其余的与实施例5中相同。50.本实施例的改性建筑垃圾再生骨料的制备方法与实施例5相同。51.本实施例的低成本环保混凝土的生产工艺与实施例5相同。52.实施例7本实施例的低成本环保混凝土与实施例6的不同之处在于：改性建筑垃圾再生骨料的制备方法中，改性剂为环丁砜。53.本实施例的改性建筑垃圾再生骨料的制备方法与实施例6相同。54.本实施例的低成本环保混凝土的生产工艺与实施例6相同。55.实施例8本实施例的低成本环保混凝土与实施例6的不同之处在于：改性建筑垃圾再生骨料的制备方法中，改性剂由1,3,5-三甲苯、环丁砜按摩尔比2:1组成。56.本实施例的改性建筑垃圾再生骨料的制备方法与实施例6相同。57.本实施例的低成本环保混凝土的生产工艺与实施例6相同。58.实施例9本实施例的低成本环保混凝土与实施例6的不同之处在于：改性建筑垃圾再生骨料的制备方法中，改性剂由1,3,5-三甲苯、环丁砜按摩尔比0.55:1组成。59.本实施例的改性建筑垃圾再生骨料的制备方法与实施例6相同。60.本实施例的低成本环保混凝土的生产工艺与实施例6相同。61.实施例10本实施例的低成本环保混凝土与实施例6的不同之处在于：改性建筑垃圾再生骨料的制备方法中，改性剂由1,3,5-三甲苯、环丁砜按摩尔比0.82:1组成。62.本实施例的改性建筑垃圾再生骨料的制备方法与实施例6相同。63.本实施例的低成本环保混凝土的生产工艺与实施例6相同。64.实施例11本实施例的低成本环保混凝土与实施例9的不同之处在于：改性建筑垃圾再生骨料的制备方法中，树脂经过聚醚胺接枝改性处理。65.本实施例的树脂改性方法，包括如下步骤：i、将树脂、聚醚胺按摩尔比2:1加入二甲基甲酰胺中，再加入聚醚胺1.5％摩尔量的过硫酸铵后，在65℃温度下搅拌反应制得中间反应液；ii、于中间反应液中加入聚醚胺15％摩尔量的六亚甲基二异氰酸酯，不断搅拌下反应20min 后即得；本实施例的改性建筑垃圾再生骨料的制备方法与实施例9相同。66.本实施例的低成本环保混凝土的生产工艺与实施例9相同。67.实施例12本实施例的低成本环保混凝土与实施例9的不同之处在于：改性建筑垃圾再生骨料的制备方法中，树脂经过聚醚胺接枝改性处理。68.本实施例的树脂改性方法，包括如下步骤：i、将树脂、聚醚胺按摩尔比3.5:1加入二甲基甲酰胺中，再加入聚醚胺1.5％摩尔量的过硫酸铵后，在65℃温度下搅拌反应制得中间反应液；ii、于中间反应液中加入聚醚胺15％摩尔量的六亚甲基二异氰酸酯，不断搅拌下反应20min 后即得；本实施例的改性建筑垃圾再生骨料的制备方法与实施例9相同。69.本实施例的低成本环保混凝土的生产工艺与实施例9相同。70.实施例13本实施例的低成本环保混凝土与实施例9的不同之处在于：改性建筑垃圾再生骨料的制备方法中，树脂经过聚醚胺接枝改性处理。71.本实施例的树脂改性方法，包括如下步骤：i、将树脂、聚醚胺按摩尔比5:1加入二甲基甲酰胺中，再加入聚醚胺1.5％摩尔量的过硫酸铵后，在65℃温度下搅拌反应制得中间反应液；ii、于中间反应液中加入聚醚胺25％摩尔量的六亚甲基二异氰酸酯，不断搅拌下反应30min 后即得；本实施例的改性建筑垃圾再生骨料的制备方法与实施例9相同。72.本实施例的低成本环保混凝土的生产工艺与实施例9相同。73.实施例14本实施例的低成本环保混凝土与实施例13的不同之处在于：原料中还包括有3kg的糠醛。74.本实施例的树脂改性方法与实施例13相同。75.本实施例的改性建筑垃圾再生骨料的制备方法与实施例13相同。76.本实施例的低成本环保混凝土的生产工艺与实施例13相同。77.实施例15本实施例的低成本环保混凝土与实施例13的不同之处在于：原料中还包括有5.5kg的糠醛。78.本实施例的树脂改性方法与实施例13相同。79.本实施例的改性建筑垃圾再生骨料的制备方法与实施例13相同。80.本实施例的低成本环保混凝土的生产工艺与实施例13相同。81.对比例对比例1本对比例的低成本环保混凝土与实施例1的不同之处在于：改性建筑垃圾再生骨料的制备方法中，步骤2)中，是将树脂、促容剂、溶剂按质量比10:5:35混合均匀制得改性液。82.本对比例的低成本环保混凝土的生产工艺与实施例1相同。83.对比例2本对比例的低成本环保混凝土与实施例1的不同之处在于：改性建筑垃圾再生骨料的制备方法中，改性剂为25wt％的pva溶液。84.本对比例的低成本环保混凝土的生产工艺与实施例1相同。85.对比例3本对比例的低成本环保混凝土与实施例1的不同之处在于：改性建筑垃圾再生骨料的制备方法中，树脂、改性剂、促容剂、溶剂的质量比为35:5:3.5:50，其余的与实施例1中相同。86.本对比例的改性建筑垃圾再生骨料的制备方法与实施例1相同。87.本对比例的低成本环保混凝土的生产工艺与实施例1相同。88.性能检测试验检测方法取实施例1-15以及对比例1-3的低成本环保混凝土按国家标准gb/t50081-2019《普通混凝士力学性能试验方法标准》制作标准试块，测试28d的抗压强度和抗折强度，测试结果如表 1所示。89.表1实施例1-15以及对比例1-3的低成本环保混凝土性能测试数据3的低成本环保混凝土性能测试数据分析实施例1-3以及对比例1-2并结合表1可以看出，采用树脂、改性剂、再生骨料制成改性建筑垃圾再生骨料，以较大的占比与水泥等其他原料制得的混凝土具有较好的力学性能， 28d抗压强度能达43.3mpa，28d抗折强度能达6.41mpa，相较于对比例1未添加改性剂的 28d抗压强度提升了38.9％，相较于对比例2常规的pva改性液的28d抗压强度提升了 21.6％。90.分析实施例4-5、实施例6、对比例3并结合表1可以看出，优化和调整树脂的组成比例、以及树脂和改性剂的比例，进一步改善再生骨料的界面结合状态，提升混凝土的整体力学性能。91.分析实施例7-10、实施例11-13并结合表1可以看出，通过优化和调整改性剂的组成比例，并且采用聚醚胺对树脂进行改性接枝处理，实施例9相较于实施例6的28d抗压强度提升了5.9％。92.分析实施例14-15并结合表1可以看出，加入糠醛后，改善交联结构的柔韧性，减少混凝土固化时因应力集中而产生的内部收缩裂隙的情况，可以看出实施例14相较于实施例 13的抗折强度提升了3.08％。









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