一种低成本高性能全再生骨料砂浆及其制备方法
阅读说明：本技术 一种低成本高性能全再生骨料砂浆及其制备方法 (Low-cost high-performance fully-recycled aggregate mortar and preparation method thereof ) 是由 陈萍 龚亦凡 徐辉 邱鈺峰 沈云扬 于 2021-01-08 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种低成本高性能全再生骨料砂浆及其制备方法。全再生骨料砂浆原料包括水泥、再生砖细骨料、再生混凝土细骨料、废弃橡胶颗粒和水,其中,水泥、再生砖细骨料、再生混凝土细骨料和废弃橡胶颗粒四者所占固体总质量的百分比含量为：水泥16％-25％、再生砖细骨料14％-17％、再生混凝土细骨料57％-65％、废弃橡胶颗粒1％-3％；其中,水占水泥用量的比重为60％-130％。本发明使用的细骨料由废弃砖、废弃混凝土和废弃橡胶经破碎、筛分而得,利用骨料自身特性对再生砂浆技术性能进行改良,解决了传统再生砂浆流动性差、耐久性差等问题,实现固体废弃物的高效资源化利用,环境和经济效益显著。(The invention discloses a low-cost high-performance fully recycled aggregate mortar and a preparation method thereof. The total recycled aggregate mortar raw material comprises cement, recycled brick fine aggregate, recycled concrete fine aggregate, waste rubber particles and water, wherein the cement, the recycled brick fine aggregate, the recycled concrete fine aggregate and the waste rubber particles account for the total mass percentage of the solid as follows: 16-25% of cement, 14-17% of recycled brick fine aggregate, 57-65% of recycled concrete fine aggregate and 1-3% of waste rubber particles; wherein, the proportion of water in the cement is 60-130%. The fine aggregate used in the invention is obtained by crushing and screening waste bricks, waste concrete and waste rubber, the technical performance of the recycled mortar is improved by utilizing the self characteristics of the aggregate, the problems of poor fluidity, poor durability and the like of the traditional recycled mortar are solved, the high-efficiency resource utilization of solid wastes is realized, and the environmental and economic benefits are obvious.)
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域的一种再生骨料砂浆，具体涉及一种低成本高性能全再生骨料砂浆及其制备方法。
背景技术
随着我国城市化的不断推进，砂、石等自然资源被大量消耗。与此同时，大批不满足发展需求的建筑正在或面临拆迁，产生了大量的拆除垃圾。据估算，我国每年产生的拆除垃圾约为15.5～25.5亿吨，积存未处理的拆除垃圾也达200多亿吨。目前，我国拆除垃圾资源化利用率极低，不足10％，资源化利用途径大多为制备再生骨料用于生产再生混凝土、再生砂浆或用于道路稳定层等。其中将再生细骨料用于制备建筑砂浆具有较好的应用前景。
国内外学者开展了再生细骨料部分或全部取代天然骨料制备建筑砂浆的研究，由于再生骨料技术性能的先天缺陷，导致再生砂浆技术性能明显劣于普通砂浆。与普通砂浆相比，再生砂浆存在流动性较差、抗压抗折强度低以及耐久性差等问题，这一系列缺陷限制了再生砂浆在土木工程中的应用。为了将再生砂浆更好的应用于工程建设中，对再生砂浆的技术性能进行改良亟不可待。
发明内容
本发明的目的在于解决再生砂浆流动性差、耐久性差等问题，提供一种低成本高性能全再生骨料砂浆及其制备方法。
本发明的技术方案如下：
一、低成本高性能全再生骨料砂浆
本发明的低成本高性能全再生骨料砂浆的原料包括水泥、再生砖细骨料、再生混凝土细骨料、废弃橡胶颗粒和水，其中，水泥、再生砖细骨料、再生混凝土细骨料和废弃橡胶颗粒四者所占固体总质量的百分比含量为：水泥16％-25％、再生砖细骨料14％-17％、再生混凝土细骨料57％-65％、废弃橡胶颗粒1％-3％；其中，水占水泥用量的比重为60％-130％。
所述水泥为普通硅酸盐水泥。
所述再生砖细骨料由废弃砖经破碎、筛分而得，粒径范围为0.075-4.75mm，级配良好，细度模数为2.0-2.9，再生砖细骨料的高吸水率可以起到保水、降低泌水、内养护的作用。
所述再生混凝土细骨料由废弃混凝土经破碎、筛分而得，粒径范围为0-4.75mm，级配良好，细度模数为2.0-2.9，再生混凝土细骨料内部含有未水化水泥组分，其继续水化可以起到增加砂浆强度的作用。
所述废弃砖和废弃混凝土均来自建筑拆除工程所得。
所述废弃橡胶颗粒由废旧轮胎破碎制得，废弃橡胶颗粒的粒径范围为2.36-4.75mm，废弃橡胶颗粒具有延展性、引气性和憎水性，可以起到消散砂浆内部集中应力、改善耐久性、增加流动性的作用。
二、低成本高性能全再生骨料砂浆的制备方法，包括以下步骤：
1)将水泥、再生砖细骨料、再生混凝土细骨料和废弃橡胶颗粒按比例进行配料，其中水泥、再生砖细骨料、再生混凝土细骨料和废弃橡胶颗粒四者所占固体总质量的百分比含量为：水泥16％-25％、再生砖细骨料14％-17％、再生混凝土细骨料57％-65％、废弃橡胶颗粒1％-3％；其中，水占水泥用量的比重为60％-130％；
2)将上述配好的再生砖细骨料、再生混凝土细骨料和废弃橡胶颗粒倒入搅拌机中混合搅拌均匀得到混合骨料，再将水泥倒入所得到的混合骨料中均匀搅拌2-3min，然后倒入水继续搅拌3-5min，得到全再生骨料砂浆的拌合物，全再生骨料砂浆的拌合物经成型和养护后，得低成本高性能全再生骨料砂浆。
本发明利用橡胶颗粒良好的延展性(解决骨料间内应力集中问题)、憎水性和引气作用，改善砂浆和易性和耐久性；利用再生砖细骨料的高吸水性，提高砂浆的保水能力、降低泌水、提供内养护条件；利用再生混凝土细骨料中的未水化水泥组分继续水化提高砂浆强度。解决了传统再生砂浆流动性差、耐久性差等问题，实现固体废弃物的高效资源化利用，环境和经济效益显著。
本发明的有益效果是：
1、本发明制备的全再生骨料砂浆相比于普通全再生骨料砂浆和易性、耐久性更优，有利于在工程建设中推广应用。在适宜的橡胶颗粒掺量下，本发明制备的全再生骨料砂浆流动性可提升50％以上，干燥收缩率降低10％以上，抗渗水压提高12％以上，冻融循环后强度损失率降低17％以上，克服了普通全再生骨料砂浆流动性差、耐久性低、推广应用受限的问题。
2、本发明利用骨料自身特性对再生砂浆技术性能进行改良，而非传统常用的采用化学外加剂的方式进行改良，以废治废，降低了材料成本，并且达到了充分利用固体废弃物的目的。
总述，本发明使用的细骨料由废弃砖、废弃混凝土和废弃橡胶经破碎、筛分而得，利用骨料自身特性对再生砂浆技术性能进行改良，解决了传统再生砂浆流动性差、耐久性差等问题，实现固体废弃物的高效资源化利用，环境和经济效益显著。
具体实施方式
下面结合具体实施案例对本发明进行详细说明，以下实施案例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。
本发明中具体实施的原材料及性能如下：
水泥：采用杭州钱江水泥有限公司生产的P.O 42.5级普通硅酸盐水泥，按照国家有关规范对水泥物理力学性能进行测试，结果见表1。
表1水泥物理性能参数
再生砖细骨料：由杭州某拆除工程的废弃砖经破碎、筛分而得，粒径范围为0.075-4.75mm。根据《建筑用砂》(GBT-1464-2011)，测得再生砖细骨料的细度模数为2.58，级配良好，表观密度为2198kg/m3，压碎指标和吸水率分别为50％和34％。
再生混凝土细骨料：由杭州某拆除工程的废弃混凝土经破碎、筛分而得，粒径范围为0-4.75mm。根据《建筑用砂》(GBT-1464-2011)，测得再生混凝土细骨料的细度模数为2.19，级配良好，表观密度为2352kg/m3，压碎指标和吸水率分别为35％、18％。
橡胶颗粒：为废旧轮胎破碎制得，粒径范围为2.36-4.75mm，堆积密度为586kg/m3。
水：杭州地区自来水。
实施例1
1)将水泥、再生砖细骨料、再生混凝土细骨料和废弃橡胶颗粒按比例进行配料，其中水泥占固体总质量的百分比含量为17.1％、再生砖细骨料16.1％、再生混凝土细骨料64.4％、废弃橡胶颗粒2.4％；其中，水占水泥用量的比重为100％；
2)将上述配好的再生砖细骨料、再生混凝土细骨料和废弃橡胶颗粒倒入搅拌机中混合搅拌均匀得到混合骨料，再将水泥倒入所得到的混合骨料中均匀搅拌2min，然后倒入水继续搅拌3min，得到全再生骨料砂浆的拌合物，全再生骨料砂浆的拌合物经成型和养护后，得低成本高性能全再生骨料砂浆。
对比例1
1)将水泥、再生砖细骨料和再生混凝土细骨料按比例进行配料，其中水泥占固体总质量的百分比含量为17.1％、再生砖细骨料16.6％、再生混凝土细骨料66.3％；其中，水占水泥用量的比重为100％；
2)将上述配好的再生砖细骨料和再生混凝土细骨料倒入搅拌机中混合搅拌均匀得到混合骨料，再将水泥倒入所得到的混合骨料中均匀搅拌2min，然后倒入水继续搅拌3min，得到普通全再生骨料砂浆的拌合物，普通全再生骨料砂浆的拌合物经成型和养护后，得普通全再生骨料砂浆。
实施例2
1)将水泥、再生砖细骨料、再生混凝土细骨料和废弃橡胶颗粒按比例进行配料，其中水泥占固体总质量的百分比含量为20％、再生砖细骨料15.5％、再生混凝土细骨料62.2％、废弃橡胶颗粒2.3％；其中，水占水泥用量的比重为82.8％；
2)将上述配好的再生砖细骨料、再生混凝土细骨料和废弃橡胶颗粒倒入搅拌机中混合搅拌均匀得到混合骨料，再将水泥倒入所得到的混合骨料中均匀搅拌2min，然后倒入水继续搅拌3min，得到全再生骨料砂浆的拌合物，全再生骨料砂浆的拌合物经成型和养护后，得低成本高性能全再生骨料砂浆。
对比例2
1)将水泥、再生砖细骨料和再生混凝土细骨料按比例进行配料，其中水泥占固体总质量的百分比含量为20％、再生砖细骨料16％、再生混凝土细骨料64％；其中，水占水泥用量的比重为82.8％；
2)将上述配好的再生砖细骨料和再生混凝土细骨料倒入搅拌机中混合搅拌均匀得到混合骨料，再将水泥倒入所得到的混合骨料中均匀搅拌2min，然后倒入水继续搅拌3min，得到普通全再生骨料砂浆的拌合物，普通全再生骨料砂浆的拌合物经成型和养护后，得普通全再生骨料砂浆。
实施例3
1)将水泥、再生砖细骨料、再生混凝土细骨料和废弃橡胶颗粒按比例进行配料，其中水泥占固体总质量的百分比含量为22.6％、再生砖细骨料15.1％、再生混凝土细骨料60.1％、废弃橡胶颗粒2.2％；其中，水占水泥用量的比重为70.6％；
2)将上述配好的再生砖细骨料、再生混凝土细骨料和废弃橡胶颗粒倒入搅拌机中混合搅拌均匀得到混合骨料，再将水泥倒入所得到的混合骨料中均匀搅拌2min，然后倒入水继续搅拌3min，得到全再生骨料砂浆的拌合物，全再生骨料砂浆的拌合物经成型和养护后，得低成本高性能全再生骨料砂浆。
对比例3
1)将水泥、再生砖细骨料和再生混凝土细骨料按比例进行配料，其中水泥占固体总质量的百分比含量为22.6％、再生砖细骨料15.5％、再生混凝土细骨料61.9％；其中，水占水泥用量的比重为70.6％；
2)将上述配好的再生砖细骨料和再生混凝土细骨料倒入搅拌机中混合搅拌均匀得到混合骨料，再将水泥倒入所得到的混合骨料中均匀搅拌2min，然后倒入水继续搅拌3min，得到普通全再生骨料砂浆的拌合物，普通全再生骨料砂浆的拌合物经成型和养护后，得普通全再生骨料砂浆。
将实施例1-3得到的低成本高性能全再生骨料砂浆和对比例1-3得到的普通全再生骨料砂浆，参照《建筑砂浆基本性能试验方法标准》(JGJ/T70-2009)进行稠度、保水率和表观密度试验，并对抗折抗压强度、收缩性、抗渗性和抗冻性进行试验，试验结果见表2。
表2再生砂浆技术性能试验结果
最后应说明的是：以上实例仅用以说明本发明制备M10、M15、M20全再生骨料砂浆的技术方案，而非对其限制，通过更改硅酸盐水泥强度等级及掺量、骨料性能及掺量，同样可以制备其它强度等级的全再生骨料砂浆。
以上所述实例仅为本发明在该实例上的结果，但本发明的具体实施不仅局限于本实例。凡是依照本发明原理与思路提出的效果相似的替代方案，都应当视为本发明的保护范围。
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