一种抗渗高强度混凝土及其制备方法

摘要

本申请涉及人造石材的领域，具体公开了一种抗渗高强度混凝土及其制备方法。一种抗渗高强度混凝土，水泥、粉煤灰、细骨料、再生粗骨料、水的重量比为1：（0.15‑0.17）：（1.42‑1.47）：（2.39‑2.43）：（0.30‑0.35），所述减水剂的掺量为水泥用量的2‑3%；抗渗高强度混凝土的制备方法为：按配比将水泥、粉煤灰、细骨料、再生粗骨料、减水剂与水均匀混合即可得到抗渗高强度混凝土。本申请的抗渗高强度混凝土具有较好的抗渗性能、抗压性能，且能够满足泵送的要求。

权利要求

1.一种抗渗高强度混凝土，其特征在于，包括原料水泥、粉煤灰、砂、石、水以及减水剂；

所述水泥、粉煤灰、细骨料、再生粗骨料、水的重量比为1：(0.15‑0.17)：(1.42‑1.47)：(2.39‑2.43)：(0.30‑0.35)，所述减水剂的掺量为水泥用量的2‑3％；其中，所述再生粗骨料包括由废弃混凝土制成的粗骨料本体(1)、填充于所述粗骨料本体(1)的孔隙中的吸水膨胀填充粒(11)、包覆于所述粗骨料本体(1)外周侧的加强层(12)以及包覆于所述加强层(12)外侧的疏水层(13)；所述加强层(12)为水泥浆层。

2.根据权利要求1所述的一种抗渗高强度混凝土，其特征在于，所述吸水膨胀填充粒(11)的粒径范围为10‑20μm。

3.根据权利要求1所述的一种抗渗高强度混凝土，其特征在于，所述吸水膨胀填充粒(11)为高吸水树脂，所述高吸水树脂为聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、羧甲基纤维素中的任意一种或几种的组合物。

4.根据权利要求1所述的一种抗渗高强度混凝土，其特征在于，所述再生粗骨料的制备方法包括以下步骤：

步骤S1、填充粗骨料本体(1)：往2000重量份粗骨料本体(1)中加入400‑500重量份吸水膨胀填充粒(11)，充分混匀并振捣，使吸水膨胀填充粒(11)进入粗骨料本体(1)的孔隙中，得到密实型粗骨料本体；

步骤S2、包覆加强层(12)：往密实型粗骨料本体中加入440‑540重量份水泥浆，使密实型粗骨料本体的外周侧包覆一层水泥浆，得到加强型粗骨料本体；

步骤S3、包覆疏水层(13)：往加强型粗骨料本体中加入800‑1000重量份疏水涂料，使加强型粗骨料本体的外周侧包覆一层疏水涂料，即可制得再生粗骨料。

5.根据权利要求4所述的一种抗渗高强度混凝土，其特征在于，所述步骤S1之前还有步骤S0、清洗粗骨料本体：将粗骨料本体(1)加入水中，在超声的辅助作用下清洗粗骨料本体(1)，待清洗干净粗骨料本体(1)后，将粗骨料本体(1)滤出、干燥，作为步骤S1的备用料。

6.根据权利要求4所述的一种抗渗高强度混凝土，其特征在于，所述水泥浆的制备方法如下：

先将50‑70重量份硅烷偶联剂加入1000重量份水中，搅拌均匀，得到预拌液；然后往预拌液中加入200‑400重量份水泥，搅拌均匀，即可得到水泥浆。

7.根据权利要求1‑6任一所述的一种抗渗高强度混凝土，其特征在于，所述水泥采用P.O42.5R水泥。

8.根据权利要求1‑6任一所述的一种抗渗高强度混凝土，其特征在于，所述粉煤灰采用II级粉煤灰。

9.根据权利要求1‑6任一所述的一种抗渗高强度混凝土，其特征在于，所述细骨料的粒径范围为0.3‑0.5mm，所述再生粗骨料的连续级配为5‑25mm。

10.权利要求1‑9任一所述的一种抗渗高强度混凝土的制备方法，其特征在于，按配比将水泥、粉煤灰、细骨料、再生粗骨料、减水剂与水均匀混合即可得到抗渗高强度混凝土。

说明书

一种抗渗高强度混凝土及其制备方法

技术领域

[0001] 本申请涉及人造石材的领域，更具体地说，它涉及一种抗渗高强度混凝土及其制备方法。

背景技术

[0002] 混凝土是指水泥与水、砂、石子、化学添加剂以及掺和剂等均匀混合、成型与硬化后所得的人造石材。随着城市区域的不断扩展，大量的建筑需要建造，而混凝土作为现代应
用最为广泛的建筑材料，不可避免地需要进行大量的制备与使用。

[0003] 为了减少资源的浪费，目前部分人研究采用废弃混凝土来代替石子进行制备混凝土。但是，研究发现，采用废弃混凝土代替石子进行制备混凝土时，得到的混凝土的抗渗性
能以及抗压性能较差，不能满足施工需要。经分析，其原因可能是废弃混凝土中孔隙较多，
从而导致了新制的混凝土抗渗性能以及抗压性能较差。

[0004] 为此，相关技术中也有人对如何减小废弃混凝土中的孔隙进行了研究，例如往废弃混凝土中加入吸水膨胀材料或者往新制混凝土中加入膨胀剂，从而减小新制混凝土中的
孔隙率。但是，虽然这些操作能在一定程度上减小混凝土的孔隙率， 但是对混凝土抗渗性
能或者抗压性能的提高仍然不是特别明显，而且还容易导致混凝土的和易性变差，不能满
足泵送的要求。

发明内容

[0005] 为了改善采用废弃混凝土进行制备新制混凝土时，新制混凝土的性能差的问题，本申请提供一种抗渗高强度混凝土及其制备方法。

[0006] 第一方面，本申请提供一种抗渗高强度混凝土，采用如下的技术方案：

[0007] 一种抗渗高强度混凝土，包括原料水泥、粉煤灰、砂、石、水以及减水剂；所述水泥、粉煤灰、细骨料、再生粗骨料、水的重量比为1：（0.15‑0.17）：（1.42‑1.47）：（2.39‑2.43）：
（0.30‑0.35），所述减水剂的掺量为水泥用量的2‑3%；其中，所述再生粗骨料包括由废弃混
凝土制成的粗骨料本体、填充于所述粗骨料本体的孔隙中的吸水膨胀填充粒、包覆于所述
粗骨料本体外周侧的加强层以及包覆于所述加强层外侧的疏水层。

[0008] 通过采用上述技术方案，发明人先粉碎废弃混凝土制备粗骨料本体，然后往粗骨料本体的孔隙中填充吸水膨胀填充粒，接着在粗骨料本体的外周侧包覆加强层，再在加强
层的外周侧包覆疏水层进行制备再生粗骨料，得到的再生粗骨料与其他混凝土原料按照一
定的配比均匀混合后，可以得到抗渗性能、抗压性能较好且适合用于泵送的混凝土；另外，
本申请对废弃的混凝土进行重新再利用，有利于减少废料的产生，具有节能环保的效果。

[0009] 优选的，所述吸水膨胀填充粒的粒径范围为10‑20µm。

[0010] 通过采用上述技术方案，当吸水膨胀填充粒的粒径范围在10‑20µm时，混凝土的抗渗性能进一步提高。发明人猜测原因可能是该粒径范围内的吸水膨胀填充粒分散性较好，
不容易团聚，容易进入废弃混凝土的孔隙中，有利于提高再生粗骨料的密实度，从而提高混
凝土的密实度，使得混凝土的抗渗性能得以提升。

[0011] 优选的，所述吸水膨胀填充粒为高吸水树脂，所述高吸水树脂为聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、羧甲基纤维素中的任意一种或几种的组合物。

[0012] 通过采用上述技术方案，聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠以及羧甲基纤维素均为高吸水树脂，高吸水树脂吸水后膨胀可以将粗骨料本体中的孔隙填实，从而有利于提高再生粗骨
料本体的密实性，进而提高混凝土的密实性，有利于提高混凝土的抗渗性能以及抗压性能。

[0013] 优选的，所述再生粗骨料的制备方法包括以下步骤：

[0014] 步骤S1、填充粗骨料本体：往2000重量份粗骨料本体中加入400‑500

[0015] 重量份吸水膨胀填充粒，充分混匀并振捣，使吸水膨胀填充粒进入粗骨料本体的孔隙中，得到密实型粗骨料本体；

[0016] 步骤S2、包覆加强层：往密实型粗骨料本体中加入440‑540重量份水

[0017] 泥浆，使密实型粗骨料本体的外周侧包覆一层水泥浆，得到加强型粗骨料本体；

[0018] 步骤S3、包覆疏水层：往加强型粗骨料本体中加入800‑1000重量份疏水涂料，使加强型粗骨料本体的外周侧包覆一层疏水涂料，即可制得再生粗骨料。

[0019] 通过采用上述技术方案，先采用吸水膨胀填充粒对粗骨料本体的孔隙进行填充，有利于提高粗骨料本体的密实度；在密实型粗骨料本体的外周侧包覆一层水泥浆，水泥浆
固化后有利于提高密实型粗骨料本体的抗压性能；另外，在加强型粗骨料本体的外周侧包
覆疏水层，疏水层可以减少后续水进入粗骨料本体内，造成混凝土的和易性变差的问题。

[0020] 优选的，所述步骤S1之前还有步骤S0、清洗粗骨料本体：将粗骨料本体加入水中，在超声的辅助作用下清洗粗骨料本体，待清洗干净粗骨料本体后，将粗骨料本体滤出、干
燥，作为步骤S1的备用料。

[0021] 通过采用上述技术方案，增加对粗骨料本体进行清洗的步骤后，有利于进一步提高混凝土的抗压强度。原因可能是清洗步骤可以去除粗骨料本体中的一些松散的泥状物，
并由吸水膨胀颗粒进行填充，从而提高了混凝土的抗压强度。

[0022] 优选的，所述水泥浆的制备方法如下：

[0023] 先将50‑70重量份硅烷偶联剂加入1000重量份水中，搅拌均匀，得到

[0024] 预拌液；然后往预拌液中加入200‑400重量份水泥，搅拌均匀，即可得到水泥浆。

[0025] 通过采用上述技术方案，往水泥浆中加入硅烷偶联剂，混凝土的坍落度进一步提高，且混凝土的抗渗性能与抗压强度变化不大。原因可能是硅烷偶联剂的加入提高了疏水
层与加强层之间的结合力，使得疏水层不容易从加强层上脱落，从而进一步提高了混凝土
的和易性。

[0026] 优选的，所述水泥采用P.O 42.5R水泥。

[0027] 通过采用上述技术方案，P.O 42.5R水泥具有早期强度高、水化热较低的特点，能够降低由水泥水化造成的温升。

[0028] 优选的，所述粉煤灰采用II级粉煤灰。

[0029] 通过采用上述技术方案，II级粉煤灰的细度适中，具有较好的强度，同时价格相对I级粉煤灰便宜，具有更经济的特点。

[0030] 优选的，所述细骨料的粒径范围为0.3‑0.5mm，所述再生粗骨料的连续级配为5‑25mm。

[0031] 通过采用上述技术方案，细骨料能够较好地进入再生粗骨料之间的孔隙中，有利于提高混凝土的密实度，从而提高混凝土的抗渗性能以及抗压性能。

[0032] 第二方面，本申请提供一种抗渗高强度混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：

[0033] 一种抗渗高强度混凝土的制备方法，其步骤如下：按配比将水泥、粉煤灰、细骨料、再生粗骨料、减水剂与水均匀混合即可得到抗渗高强度混凝土。

[0034] 通过采用上述技术方案，采用上述方法制备混凝土具有工艺简单、操作方便的优点。

[0035] 综上所述，本申请具有以下有益效果：

[0036] 1、本申请先粉碎废弃混凝土制备粗骨料本体，然后往粗骨料本体的孔隙中填充吸水膨胀填充粒，接着在粗骨料本体的外周侧包覆加强层，再在加强层的外周侧包覆疏水层
进行制备再生粗骨料，得到的再生粗骨料与其他混凝土原料按照一定的配比均匀混合后，
可以得到抗渗性能、抗压性能较好且适合用于泵送的混凝土；另外，本申请对废弃的混凝土
进行重新再利用，有利于减少废料的产生，具有节能环保的效果。

[0037] 2、本申请中优选采用粒径范围为10‑20µm的吸水膨胀填充粒，有利于进一步提高混凝土的抗渗性能。

[0038] 3、往水泥浆中加入硅烷偶联剂，混凝土的坍落度进一步提高，且混凝土的抗渗性能与抗压强度变化不大。原因可能是硅烷偶联剂的加入提高了疏水层与加强层之间的结合
力，使得疏水层不容易从加强层上脱落，从而进一步提高了混凝土的和易性。

附图说明

[0039] 图1、本申请中再生粗骨料的结构示意图。

[0040] 图中，1、粗骨料本体；11、吸水膨胀填充粒；12、加强层；13、疏水层。

具体实施方式

[0041] 以下结合实施例和对比例对本申请作进一步详细说明。

[0042] 本申请所采用的原料均为市售，其中，部分原料的来源如下：

[0043] 水泥为购于华润水泥（封开）有限公司的P.O 42.5R；

[0044] 粉煤灰为购于佛山市南海信瑀贸易有限公司II级粉煤灰；

[0045] 细骨料为购于湛江的粒径范围为0.3‑0.5mm的砂；

[0046] 减水剂购于佛山市华轩新材料有限公司，型号为FST‑6；

[0047] 疏水涂料为购于广州亦纳新材料科技有限公司的GN—704疏水涂料；

[0048] 亲水涂料为购于广州慧谷化学有限公司的水性丙烯酸涂料。

[0049] 制备例

[0050] 制备例1

[0051] 一种再生粗骨料，参照图1，包括由废弃混凝土制成的粗骨料本体1、填充于粗骨料本体的孔隙中的吸水膨胀填充粒11、包覆于粗骨料本体11外周侧的加强层12以及包覆于加
强层12外侧的疏水层13； 其中，再生粗骨料的制备方法包括以下步骤：

[0052] 步骤S1、填充粗骨料本体：

[0053] 往2000kg粗骨料本体中加入400kg吸水膨胀填充粒，充分混匀并振捣，使吸水膨胀填充粒进入粗骨料本体的孔隙中，得到密实型粗骨料本体；

[0054] 其中，本制备例中的吸水膨胀填充粒采用粒径范围为1‑10µm的聚丙烯酰胺。

[0055] 步骤S2、包覆加强层：

[0056] S2.1、将200kg水泥加入1000kg水中，搅拌均匀，得到水泥浆；

[0057] S2.2、往上述密实型粗骨料本体中加入440kg水泥浆，使密实型粗骨料本体的外周侧包覆一层水泥浆，得到加强型粗骨料本体。

[0058] 步骤S3、包覆疏水层：

[0059] 往上述加强型粗骨料本体中加入800kg疏水涂料，使加强型粗骨料本体的外周侧包覆一层疏水涂料，即可制得再生粗骨料。

[0060] 制备例2

[0061] 一种再生粗骨料，与制备例1的不同之处在于：

[0062] 步骤S1中吸水膨胀填充粒的用量为500kg，且吸水膨胀填充粒采用粒径范围为1‑10µm的羧甲基纤维素；

[0063] 步骤S2.1中水泥的用量为400kg；

[0064] 步骤S2.2中水泥浆的用量为540kg；

[0065] 步骤S3中疏水涂料的用量为1000kg。

[0066] 制备例3

[0067] 一种再生粗骨料，与制备例1的不同之处在于：

[0068] 步骤S1中吸水膨胀填充粒的粒径范围为10‑20µm。

[0069] 制备例4

[0070] 一种再生粗骨料，与制备例3的不同之处在于：

[0071] 步骤S1中吸水膨胀填充粒的粒径范围为20‑40µm。

[0072] 制备例5

[0073] 一种再生粗骨料，与制备例3的不同之处在于：

[0074] 步骤S2、包覆加强层：

[0075] S2.1、先将50kg硅烷偶联剂KH550加入1000kg水中，搅拌均匀，得到预拌液；

[0076] S2.2、往预拌液中加入200kg水泥，搅拌均匀，得到水泥浆；

[0077] S2.3、往上述密实型粗骨料本体中加入440kg水泥浆，使密实型粗骨料本体的外周侧包覆一层水泥浆，得到加强型粗骨料本体。

[0078] 制备例6

[0079] 一种再生粗骨料，与制备例5的不同之处在于：步骤S1之前还有步骤S0；

[0080] 步骤S0、清洗粗骨料本体：

[0081] 将粗骨料本体加入水中，在超声的辅助作用下清洗粗骨料本体，待清洗干净粗骨料本体后，将粗骨料本体滤出、干燥，作为步骤S1的备用料。
实施例

[0082] 实施例1‑3中抗渗高强度混凝土的组成及配比如下表1。

[0083] 表1 实施例1‑3中抗渗高强度混凝土的组成及配比（单位/kg）

[0084] 原料 实施例1 实施例2 实施例3水泥 448 448 448
粉煤灰 72 65 76
细骨料 636 657 650
再生粗骨料 1089 1080 1071
水 157 150 134
减水剂 8.96 10.26 13.44

[0085] 实施例1

[0086] 一种抗渗高强度混凝土，按表1中实施例1的配比将水泥、粉煤灰、细骨料、再生粗骨料、减水剂FST‑6与水均匀混合后制得；其中，本实施例中，再生粗骨料为制备例1中制得
的再生粗骨料，再生粗骨料的连续级配为5‑25mm。

[0087] 实施例2

[0088] 一种抗渗高强度混凝土，按表1中实施例2的配比将水泥、粉煤灰、细骨料、再生粗骨料、减水剂FST‑6与水均匀混合后制得；其中，本实施例中，再生粗骨料为制备例1中制得
的再生粗骨料，再生粗骨料的连续级配为5‑25mm。

[0089] 实施例3

[0090] 一种抗渗高强度混凝土，按表1中实施例3的配比将水泥、粉煤灰、细骨料、再生粗骨料、减水剂FST‑6与水均匀混合后制得；其中，本实施例中，再生粗骨料为制备例1中制得
的再生粗骨料，再生粗骨料的连续级配为5‑25mm。

[0091] 实施例4

[0092] 一种抗渗高强度混凝土，与实施例1的区别在于：再生粗骨料为制备例2中制得的再生粗骨料。

[0093] 实施例5

[0094] 一种抗渗高强度混凝土，与实施例1的区别在于：再生粗骨料为制备例3中制得的再生粗骨料。

[0095] 实施例6

[0096] 一种抗渗高强度混凝土，与实施例1的区别在于：再生粗骨料为制备例4中制得的再生粗骨料。

[0097] 实施例7

[0098] 一种抗渗高强度混凝土，与实施例1的区别在于：再生粗骨料为制备例5中制得的再生粗骨料。

[0099] 实施例8

[0100] 一种抗渗高强度混凝土，与实施例1的区别在于：再生粗骨料为制备例6中制得的再生粗骨料。

[0101] 对比例

[0102] 对比例1

[0103] 一种混凝土，与实施例1的区别在于：

[0104] 再生粗骨料采用等量的由废弃混凝土制成的粗骨料本体代替，粗骨料本体的连续级配为5‑25mm。

[0105] 对比例2

[0106] 一种混凝土，与实施例1的区别在于：

[0107] 再生粗骨料中，粗骨料本体的外周侧直接包覆疏水层。

[0108] 对比例3

[0109] 一种混凝土，与实施例1的区别在于：

[0110] 再生粗骨料中，疏水层采用由亲水涂料制成的亲水层代替。

[0111] 检测方法/试验方法

[0112] 抗渗等级：根据GB/T50082‑2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中的6.2 逐级加压法来测试混凝土的抗渗等级，并记录在下表2中。

[0113] 28d抗压强度：根据GB/T 50081‑2002《普通混凝土力学性能试验标准方法》中第6节抗压强度试验进行检测。

[0114] 坍落度：用一个上口100mm、下口200mm、高300mm喇叭状的坍落度桶，灌入混凝土分三次填装，每次填装后用捣锤沿桶壁均匀由外向内击25下，捣实后，抹平。然后拔起桶，混凝
土因自重产生塌落现象，用桶高减去塌落后混凝土最高点的高度，即为坍落度；其中，适合
用于泵送的混凝土的坍落度在160‑200mm。

[0115] 表2 实施例1‑8与对比例1‑3中混凝土的性能数据

[0116]项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
抗渗等级 P8 P8 P8 P8
28d抗压强度/MPa 60.3 61.2 60.9 60.6
坍落度/mm 178 180 180 176
项目 实施例5 实施例6 实施例7 实施例8
抗渗等级 P10 P8 P10 P10
28d抗压强度/MPa 60.8 61.1 61.3 63.5
坍落度/mm 181 179 198 200
项目 对比例1 对比例2 对比例3  
抗渗等级 P4 P8 P8  
28d抗压强度/MPa 30.6 33.6 50.9  
坍落度/mm 170 173 108  

[0117] 结合实施例1和对比例1‑3并结合表2可以看出，当其他条件不变，直接采用废弃混凝土来代替再生粗骨料时，混凝土具有较好的和易性，适合泵送，但是混凝土的抗渗性能以
及抗压强度较差；当其他条件不变，采用没有加强层的再生粗骨料时，混凝土具有较好的和
易性以及抗渗性能，但是，混凝土的抗压强度较差；当其他条件不变，采用没有疏水层的再
生粗骨料时，混凝土的抗渗性能以及抗压强度较好，但是，混凝土的和易性较差，不适合泵
送。

[0118] 结合实施例1和实施例 5‑6并结合表2可以看出，实施例5‑6与实施例1的不同之处在于吸水膨胀填充粒的粒径不同，其中，当采用粒径范围为10‑20µm的吸水膨胀填充粒时，
混凝土的抗渗性能进一步提高，原因可能是该粒径范围内的吸水膨胀填充粒分散性较好，
不容易团聚，容易进入废弃混凝土的孔隙中，有利于提高再生粗骨料的密实度，从而提高混
凝土的密实度，使得混凝土的抗渗性能得以提升。

[0119] 结合实施例5和实施例7并结合表2可以看出，实施例5与实施例7的不同之处在于实施例7中再生粗骨料的加强层中加入了硅烷偶联剂，结合表1中的数据可以看出，实施例7
中的混凝土的坍落度进一步提高，且混凝土的抗渗性能与抗压强度变化不大，说明混凝土
在保持良好的抗渗性能与抗压性能的前提下，混凝土的和易性进一步提高，更加容易泵送；
其原因可能是硅烷偶联剂的加入提高了疏水层与加强层之间的结合力，使得疏水层不容易
从加强层上脱落，从而进一步提高了混凝土的和易性。

[0120] 结合实施例7‑8并结合表2可以看出，实施例7与实施例8的不同之处在于，实施例8中先对制备再生粗骨料用的粗骨料本体进行清洗，然后再对粗骨料本体进行填充和包覆，
结合表1中的数据可以看出，实施例8中制得的混凝土的抗压强度进一步提高，由此可知，增
加对粗骨料本体进行清洗的步骤后，有利于进一步提高混凝土的抗压强度。原因可能是清
洗步骤可以去除粗骨料本体中的一些松散的泥状物，并由吸水膨胀颗粒进行填充，从而提
高了混凝土的抗压强度。

[0121] 本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，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
申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。