用于区分碳化混凝土中新老砂浆的再生骨料及其制备方法与流程

本发明涉及一种再生粗骨料及其制备方法，特别是一种可用于区分再生混凝土中新、老砂浆的再生粗骨料及其制备方法。

背景技术：

将废弃混凝土加工成再生粗骨料(RCA)用于再生混凝土(RAC)的制备，不仅解决了环境污染问题，也实现了资源的再利用。但与天然骨料相比，再生粗骨料上包覆了一层老砂浆，再生混凝土和普通混凝土的内在区别主要就在于老砂浆的存在与否，且已有研究证明老砂浆会对再生混凝土的性能产生诸多影响。因此，为了推广再生混凝土技术，有必要对再生混凝土中的新、老砂浆进行独立研究，如何区分混凝土中的新、老砂浆是首当其冲要解决的一个问题。

目前，关于区分再生混凝土中的新、老砂浆以对新、老砂浆进行独立研究的报道较少，且不具有广泛适用性。有些科研工作者为了区分新、老砂浆，采用白色水泥，天然骨料采用黑色石子，但这种方法的局限之处在于，实际的建筑工程不可能全使用白色水泥和黑色石子，所以适用范围并不大，难以推广。另外，有些区分再生混凝土中的新、老砂浆的方法可能会对再生粗骨料的强度、老砂浆的碳化情况和孔结构产生影响，从而干扰新、老砂浆本身对混凝土微结构和性能影响的研究。

技术实现要素：

发明目的：本发明的目的是提供一种用于区分碳化混凝土中新、老砂浆的再生粗骨料及其制备方法，该再生粗骨料用于混凝土中可以方便地区分新、老砂浆，同时保证再生粗骨料的强度以及老砂浆的孔结构、碳化情况不受影响，以方便对新、老砂浆进行独立研究。

技术方案：本发明的一个方面提供了一种再生粗骨料的制备方法，该方法包括以下步骤：

1)将水泥、粉煤灰、硅灰、河砂、碎石和氧化铁红混合均匀；

2)将减水剂均匀分散在水中，倒入步骤1)混合得到的混合物中，搅拌，制得混凝土试件；

3)将混凝土试件进行标养后，破碎得到再生粗骨料；

步骤1)和步骤2)中，各物料的重量百分配比为：水5.4％～16.1％，水泥11.8％～38.3％，粉煤灰0％～3.9％，硅灰0％～4.2％，河砂28.0％～57.8％，碎石0％～46.6％，氧化铁红0.07％～0.38％，减水剂0.04％～0.38％。

为了使混凝土试块的强度达到较为稳定的水平，使步骤3)中，标养时间为28天。

其中，使用的氧化铁红粒径范围为0.7μm～1μm。

为了使再生粗骨料具有较好的强度，使用P·I 52.5硅酸盐水泥，将河砂的粒径范围设置为5mm以下连续级配，将碎石的粒径范围设置为5mm～25mm连续级配，使粉煤灰为I级粉煤灰，选择萘系高效减水剂、聚羧酸系高性能减水剂中的一种或多种作为减水剂。

本发明的另一个方面提供了一种用于区分碳化混凝土中新、老砂浆的再生粗骨料，该再生粗骨料由上述方法制备而成。

当用于区分碳化混凝土中的新、老砂浆时，将再生粗骨料用于再生粗骨料取代率为0％～100％的再生混凝土中。

有益效果：由于氧化铁红为红色，通过在再生粗骨料原料中按照一定比例加入氧化铁红，可根据颜色方便地区分混凝土中的新、老砂浆，同时，通过精确控制再生粗骨料原料中氧化铁红的加入量，保证了再生粗骨料的强度以及老砂浆的孔结构、碳化情况不受加入氧化铁红的影响，从而便于对混凝土中新、老砂浆进行独立研究。

附图说明

图1是含有实施例1的再生粗骨料的混凝土断面图。

具体实施方式

实施例1

1#取3640g水泥、7280g河砂混合均匀；将21.84g减水剂均匀分散在1930g水中，加入混合均匀的水泥和河砂的混合物中，搅拌均匀，制得混凝土试件，标养28天后，用颚式破碎机将混凝土试件破碎得到再生粗骨料RCA1；

2#取3640g水泥、7280g河砂、18.2g氧化铁红混合均匀；将21.84g减水剂均匀分散在1930g水中，加入混合均匀的水泥、河砂和氧化铁红的混合物中，搅拌均匀，制得混凝土试件，标养28天后，用颚式破碎机将混凝土试件破碎得到再生粗骨料RCA2。

表1是1#、2#中制备的再生粗骨料的强度以及再生粗骨料中老砂浆的28天碳化深度、孔隙率参数，由表1可以发现，本发明的技术方案制得的再生粗骨料RCA2与常规方法制得的再生粗骨料RCA1相比，再生粗骨料的28天强度以及老砂浆的28天碳化深度、孔隙率几乎不受影响。

表1

实施例2

3#取2670g水泥、540g粉煤灰、7440g河砂、1150g碎石混合均匀；将8.01g减水剂均匀分散在2070g水中，加入混合均匀的水泥、粉煤灰、河砂、碎石的混合物中，搅拌均匀，制得混凝土试件，标养28天后，用颚式破碎机将混凝土试件破碎得到再生粗骨料RCA3；

4#取2670g水泥、540g粉煤灰、7440g河砂、1150g碎石以及13.35g氧化铁红混合均匀；将8.01g减水剂均匀分散在2070g水中，加入混合均匀的水泥、粉煤灰、河砂、碎石以及氧化铁红的混合物中，搅拌均匀，制得混凝土试件，标养28天后，用颚式破碎机将混凝土试件破碎得到再生粗骨料RCA4。

表2是3#、4#中制备的再生粗骨料的28天强度以及再生粗骨料中老砂浆的28天碳化深度、孔隙率，表3是再生粗骨料中老砂浆的孔径分布，孔径划分依据是CO₂气体在水泥基材料的三种扩散方式。由表2可以发现，本发明的技术方案制得的RCA4与常规方法制得的RCA3相比，再生粗骨料的28天强度以及老砂浆的28天碳化深度、孔隙率几乎不受影响。由表3可以发现，老砂浆中的孔径分布几乎不受影响，所以CO₂气体的扩散系数也不受影响。

表2

表3

实施例3

5#取3640g水泥、7720g河砂混合均匀；将21.84g减水剂均匀分散在1930g水中，加入混合均匀的水泥、河砂的混合物中，搅拌均匀，制得混凝土试件，标养28天后，用颚式破碎机将混凝土试件破碎得到再生粗骨料RCA5；

6#取3640g水泥、7720g河砂以及50.8g氧化铁红混合均匀；将21.84g减水剂均匀分散在1930g水中，加入混合均匀的水泥、河砂以及氧化铁红的混合物中，搅拌均匀，制得混凝土试件，标养28天后，用颚式破碎机将混凝土试件破碎得到再生粗骨料RCA6。

表4是5#、6#中制备的再生粗骨料的28天强度以及再生粗骨料中老砂浆的28天碳化深度、孔隙率，表5是再生粗骨料中老砂浆的孔径分布，孔径划分依据是CO₂气体在水泥基材料的三种扩散方式。由表4可以发现，本发明的技术方案制得的RCA6与常规方法制得的RCA5相比，再生粗骨料的28天强度，老砂浆的28天碳化深度、孔隙率几乎不受影响。由表5可以发现，老砂浆中的孔结构几乎不受影响，所以CO₂气体的扩散系数也不受影响。

表4

表5

实施例4

7#取1534g水泥、546g硅灰、3640g河砂、6058g碎石混合均匀；将5.2g减水剂均匀分散在1191g水中，加入混合均匀的水泥、硅灰、河砂、碎石的混合物中，搅拌均匀，制得混凝土试件，标养28天后，用颚式破碎机将混凝土试件破碎得到再生粗骨料RCA7；

8#取1534g水泥、546g硅灰、3640g河砂、6058g碎石以及26g氧化铁红混合均匀；将5.2g减水剂均匀分散在1191g水中，加入混合均匀的水泥、硅灰、河砂、碎石以及氧化铁红的混合物中，搅拌均匀，制得混凝土试件，标养28天后，用颚式破碎机将混凝土试件破碎得到再生粗骨料RCA8。

表6是7#、8#中制备的再生粗骨料的28天强度以及再生粗骨料中老砂浆的28天碳化深度、孔隙率，表7是再生粗骨料中老砂浆的孔径分布，孔径划分依据是CO₂气体在水泥基材料的三种扩散方式。由表6可以发现，本发明的技术方案制得的RCA8与常规方法制得的RCA7相比，再生粗骨料的28天强度、老砂浆的28天碳化深度、孔隙率几乎不受影响。由表7可以发现，老砂浆中的孔结构几乎不受影响，所以CO₂气体的扩散系数也不受影响。

表6

表7

实施例5

9#取5745g水泥、300g粉煤灰、300g硅灰、5250g河砂、2523g碎石混合均匀；将57g减水剂均匀分散在810g水中，加入混合均匀的水泥、粉煤灰、硅灰、河砂、碎石的混合物中，搅拌均匀，制得混凝土试件，标养28天后，用颚式破碎机将混凝土试件破碎得到再生粗骨料RCA9；

10#取5745g水泥、300g粉煤灰、300g硅灰、5250g河砂、2523g碎石以及15g氧化铁红混合均匀；将57g减水剂均匀分散在810g水中，加入混合均匀的水泥、粉煤灰、硅灰、河砂、碎石以及氧化铁红的混合物中，搅拌均匀，制得混凝土试件，标养28天后，用颚式破碎机将混凝土试件破碎得到再生粗骨料RCA10。

表8是9#、10#中制备的再生粗骨料的28天强度以及再生粗骨料中老砂浆的28天碳化深度、孔隙率，表9是老砂浆的孔径分布，孔径划分依据是CO₂气体在水泥基材料的三种扩散方式。由表8可以发现，本发明的技术方案制得的RCA10与常规方法制得的RCA9相比，再生粗骨料的28天强度以及老砂浆的28天碳化深度、孔隙率几乎不受影响。由表9可以发现，老砂浆中的孔结构几乎不受影响，所以CO₂气体的扩散系数也不受影响。

表8

表9

实施例6

对实施例1的1#、2#中制备再生粗骨料的老砂浆进行碳化，碳化条件为：CO₂浓度为20％，温度为25℃，相对湿度为70％。碳化前后1#、2#中制备的再生粗骨料中老砂浆碳化前后的固相质量百分含量(％)组成如表10所示：

表10

由表10可以看出，氧化铁红掺量为0.5％时会对砂浆碳化前后的固相组成产生细微的影响，因此，需要控制氧化铁红的掺量。

实施例7

图1是将实施例1制备的再生粗骨料RCA2与水、水泥、河砂、碎石(即天然粗骨料)搅拌成型得到的再生混凝土的断面图。其中，1是老砂浆，2是再生粗骨料，3是天然骨料，4是新砂浆。本发明制得的再生粗骨料为红色，根据颜色能明显区分出再生新、老砂浆的界面，方便科研工作者对新老砂浆分开取样进行独立研究。