CN100335436C - 一种再生粗骨料表面改性剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种对再生粗骨料进行表面强化的改性剂。一种再生粗骨料表面改性剂，其特征在于它由矿渣微细粉、改性硅酸钠、调凝剂和固体填料原料混磨至比表面积为500-1500m2/kg而成，各原料所占重量百分比为：矿渣微细粉80-90%，改性硅酸钠2-8%，调凝剂0.1-1%，固体填料1.0-17.9%；所述的改性硅酸钠为硅酸钠固体与氢氧化钠固体按照质量百分比为3∶1进行粉磨处理，使其模数M0在1.5-2.0之间，体系中Na2O和SiO2的质量百分比分别大于4.5%和9.5%。本发明既能有效提高骨料表面强度、又能减少骨料吸水率。

Description

一种再生粗骨料表面改性剂
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种对再生粗骨料进行表面强化的改性剂。
背景技术
再生粗骨料是建筑垃圾在破碎、分选后得到得粒径大于5mm的骨料。与天然骨料相比，再生骨料表面粗糙、棱角较多，且含有30％左右的硬化水泥砂浆，再加之在混凝土块解体、破碎过程中(不论是采用机械破碎还是人工破碎)对骨料产生一定的损伤，使再生骨料内部存在大量微裂缝，这些因素都使再生骨料的吸水率和失水速率增加，对配制再生混凝土不利。因此，为改善再生混凝土的性能，需采取一定措施，对再生骨料进行预处理。由于再生骨料具有孔隙率高、吸水性大、强度低等特征，目前主要用来配制中低强度的混凝土，且由于其本身的特点，抗渗性能和耐久性能均明显低于普通混凝土的性能，而不能满足工程界目前所要求的高强高性能混凝土制备技术的要求，关于再生骨料的改性研究，国内外已有大量研究报道，并有大量文献：
这些文献中的主要技术内容为：
1、物理强化：物理强化技术包括各种破碎方法结合的破碎方法，常用的有机械-热处理法、多级破碎、水洗-干燥等方法，其原理在于破坏弱的再生碎石颗粒或除去粘附于再生碎石上的残留砂浆，目的均在于去除再生骨料表面粘结较差的或已经开裂松散的水泥石，提高再生粗骨料的本体强度。
2、化学处理(浸渍处理)：浸渍液对再生骨料表面腐蚀、糙化；将再生骨料中原来未完全水化物再次激活；利用再生骨料大的吸水率，使浸渍物质渗入再生骨料孔隙中，期望其能直接填充再生骨料的孔隙或与骨料中的某些成分反应的生产物能填充孔隙，或浆液能将再生骨料本身的微细裂纹粘合。
如俄罗斯的研究证明，经球磨机活化的再生粗骨料质量大大提高，可用于生产钢筋混凝土构件；美国的研究表明，在拌制再生混凝土拌合物时，先把再生骨料放进转筒式搅拌机中干混，然后再加入其它组分，也能从再生骨料上消除残留砂浆，使再生骨料得到活化。然而由于我国既有建筑的大部分强度等级较低，其骨料品质差异较大，因此，采用物理强化的方法不能满足工程实际使用的要求。杜婷等人为了改善再生骨料表面孔隙多，吸水率大等问题，利用高活性超细矿物掺合料的浆液对再生骨料进行强化试验，采用Kim粉(含高效抗渗防水剂)取得了一定的效果，可提高再生混凝土18％的强度。邢振贤等研究了再生混凝土的基本性能，如：和易性、表观密度、强度、弹性模量，极限拉伸值与拉压比，对合理利用再生骨料提供了一定的参考。但分析前人的研究成果，一方面处理方法较为复杂，同时由于采用的物质为无机物质时，大都处理周期较长，为有机物质时，不仅处理价格高昂，而且其强化能力有限。因而不能满足目前混凝土强度和耐久性要求高的特点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种既能有效提高骨料表面强度、又能减少骨料吸水率的再生粗骨料表面改性剂。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种再生粗骨料表面改性剂，其特征在于它由矿渣微细粉、改性硅酸钠、调凝剂和固体填料原料混磨至比表面积为500-1500m2/kg而成，各原料所占重量百分比为：矿渣微细粉80-90％，改性硅酸钠2-8％，调凝剂0.1-1％，固体填料1.0-17.9％；
所述的改性硅酸钠为硅酸钠固体与氢氧化钠固体按照质量百分比为3∶1进行粉磨处理，使其模数M0在1.5-2.0之间，体系中Na2O和SiO2的质量百分比分别大于4.5％和9.5％。
所述的调凝剂为氟硅酸钠或聚合磷酸铝。
所述的固体填料为硅灰、粉煤灰、轻钙或重钙中任意一种或任意二种或任意二种以上的混合，二种或二种以上混合时为任意比。固体填料为超细粉料(粒径为100nm-5um)。
再生粗骨料表面改性剂应用于对再生粗骨料表面强化处理：将再生粗骨料表面改性剂加入水中，改性剂与水的重量比为1.5∶1，控制其初凝时间为15-30min，得浆体；将再生粗骨料与浆体混合，再生粗骨料、浆体各原料所占重量百分比为：再生粗骨料60％-90％、浆体10％-40％，在初凝时间结束前过筛，晾干，得改性再生粗骨料。
本发明的再生粗骨料表面改性剂的各原料的作用为：矿渣微细粉提供钙、硅、铝等成分，在碱性环境下，可提供必需的强度形成原料；改性硅酸钠提供碱组份的作用是OH-穿透矿渣表面并进入内部空穴，使矿渣硅氧四面体组成的聚合体解聚，并使游离的SiO4 4-与Ca2+相互作用形成大量稳定化合物(C-S-H)；调凝剂是为了调整材料体系的凝结时间，解决长期以来碱矿渣体系凝结时间难以控制的难题；固体填料的作用为通过引入惰性固体填料可对再生粗骨料表面的微细裂缝进行进一步的填充，有利于骨料结构密实。
本发明的再生粗骨料表面改性剂具有如下特点：
1)采用部分超细粉料(如固体填料硅灰等)，堵塞骨料表面的空隙，减少因再生粗骨料孔隙较大、吸水性强而带来的工作性难以控制的问题；
2)由于再生粗骨料表面改性剂本身的反应形成强度，使再生粗骨料表面得到增强；
3)通过采用再生粗骨料表面改性剂，对再生粗骨料表面残余砂浆进行再激活，提高骨料表面的强度。
本发明的再生粗骨料表面改性剂采用上述原料，对再生粗骨料进行表面强化处理，具有良好的效果。例如：1、与其他再生粗骨料改性剂相比，本再生粗骨料表面改性剂不仅可以解决再生粗骨料表面吸水率大的问题，而且可以对其表面进行强化，这对于应用此前骨料强度较低于当前高强高性能混凝土领域具有重要意义；2、由于使用了惰性固体填料，因此，可以填充再生粗骨料表面的裂缝，显著改善骨料本身性能，有利于提高混凝土的耐久性能；3、由于本再生粗骨料表面改性剂凝结时间较快，因此，可以显著提高再生粗骨料的处理效率；4、由于本再生粗骨料表面改性剂主要成分为固体废弃物，因此，利用本再生粗骨料表面改性剂处理再生粗骨料具有显著的环保效益。本发明具有既能有效提高骨料表面强度、又能减少骨料吸水率，工业废渣利用率高，处理快速方便的优点。
附图说明
图1为本发明的改性再生粗骨料结构示意图；
图中：1-再生粗骨料强化后形成的新表面，2-再生粗骨料内部，3-再生粗骨料原始表面，4-再生粗骨料表面裂缝，5-再生粗骨料裂缝填充部分。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1：
1、将硅酸钠进行改性：硅酸钠固体与氢氧化钠固体按照质量百分比为3∶1进行粉磨处理，使其模数M0在1.5-2.0之间，体系中Na2O和SiO2的质量百分比分别大于4.5％和9.5％，控制其各参数满足表1中各项指标要求，得改性硅酸钠。
表1改性硅酸钠的主要性能指标
  型号   外观   密度(kg/cm3)   固含量(％)   Na2O(％)   Cl-(％)
  MWG-1MWG-2   灰百色无色透明   1.4250   43.248.1   14.519.6   ＜0.05＜0.05
2、原料的准备：矿渣微细粉为普通水淬矿渣；调凝剂为氟硅酸钠；固体填料为硅灰。
3、按各原料所占重量百分比为：矿渣微细粉84％，改性硅酸纳6％，调凝剂1％，固体填料9％，选取原料；将各种原料混磨至比表面积1320m2/kg，得再生粗骨料表面改性剂。再生粗骨料表面改性剂的结构如图1所示。
4、上述再生粗骨料表面改性剂的应用：将再生粗骨料表面改性剂加入水中，改性剂与水的重量比为1.5∶1，控制其初凝时间为15-30min，得浆体；将再生粗骨料与浆体混合，再生粗骨料、浆体重量比为：6∶1，在初凝时间结束前过筛，晾干，得改性再生粗骨料。改性再生粗骨料性能变化如表2所示。
表2再生粗骨料基本物性参数
  表观密度(kg/m3)   堆积密度(kg/m3)   空隙率(％)   吸水率(％)   压碎指标(％)
  再生粗骨料   2552   1406   44.91   3.7   21.33
  改性再生粗骨料   2563   1420   42.31   1.6   13.20
5、改性再生粗骨料用于配制强度等级为C60的再生混凝土：C60再生混凝土实验方案如表3所示，C60再生混凝土各项耐久性能测试实验数据表4所示。
表3C60再生混凝土实验方案
编号   水泥 矿粉 砂   改性再生粗骨料 水   减水剂
  10-25   5-10
  M00   410   0   765   926   120   170   9.63
  M01M02M03M04M05   287246205164123   123164205246287   765765765765765   926926926926926   120120120120120   165165165165165   9.639.639.639.639.63
表4再生混凝土各项耐久性能测试实验数据
  编号  28d氯离子渗透值(库仑)   抗冻性   收缩率(×10-4)
  冻后重量损失率(％)   冻后与冻前抗压强度比(％)   1d   3d   7d   28d   90d
  M00M01M02M03M04M05  468345294351246229   0.420.320.580.350.280.25   98.998.296.799.4100.599.8   261922392529   464754586857   637579769889   10594105124127131   129117124148139136
实际使用效果表明利用本发明对再生粗骨料进行改性，可用于配制强度等级为C60的再生混凝土。
实施例2：
1、原料的准备：将硅酸钠进行改性：硅酸钠固体与氢氧化钠固体按照质量百分比为3∶1进行粉磨处理，使其模数M0在1.5-2.0之间，体系中Na2O和SiO2的质量百分比分别大于4.5％和9.5％，得改性硅酸钠。调凝剂为氟硅酸钠；固体填料为硅灰。
2、按各原料所占重量百分比为：矿渣微细粉80，改性硅酸纳2，调凝剂0.1，固体填料17.9，选取原料；将各种原料混磨至比表面积1000m2/kg，得再生粗骨料表面改性剂。
实施例3：
1、原料的准备：将硅酸钠进行改性：硅酸钠固体与氢氧化钠固体按照质量百分比为3∶1进行粉磨处理，使其模数M0在1.5-2.0之间，体系中Na2O和SiO2的质量百分比分别大于4.5％和9.5％，得改性硅酸钠。调凝剂为氟硅酸钠；固体填料为硅灰。
2、按各原料所占重量百分比为：矿渣微细粉90，改性硅酸纳8，调凝剂1，固体填料1，选取原料；将各种原料混磨至比表面积1500m2/kg，得再生粗骨料表面改性剂。
实施例4：
1、原料的准备：将硅酸钠进行改性：硅酸钠固体与氢氧化钠固体按照质量百分比为3∶1进行粉磨处理，使其模数M0在1.5-2.0之间，体系中Na2O和SiO2的质量百分比应分别大于4.5％和9.5％，得改性硅酸钠。调凝剂为聚合磷酸铝；固体填料为粉煤灰和硅灰。
2、按各原料所占重量百分比为：矿渣微细粉84，改性硅酸纳5，调凝剂0.7，固体填料10.3(粉煤灰7、硅灰3.3)，选取原料；将各种原料混磨至比表面积1300m2/kg，得再生粗骨料表面改性剂。
实施例5：
1、原料的准备：将硅酸钠进行改性：硅酸钠固体与氢氧化钠固体按照质量百分比为3∶1进行粉磨处理，使其模数M0在1.5-2.0之间，体系中Na2O和SiO2的质量百分比应分别大于4.5％和9.5％，得改性硅酸钠。调凝剂为聚合磷酸铝；固体填料为轻钙和重钙。
2、按各原料所占重量百分比为：矿渣微细粉84，改性硅酸纳5，调凝剂0.7，固体填料10.3(轻钙7、重钙3.3)，选取原料；将各种原料混磨至比表面积1300m2/kg，得再生粗骨料表面改性剂。

Claims (3)

1.一种再生粗骨料表面改性剂，其特征在于它由矿渣微细粉、改性硅酸钠、调凝剂和固体填料原料混磨至比表面积为500-1500m2/kg而成，各原料所占重量百分比为：矿渣微细粉80-90％，改性硅酸钠2-8％，调凝剂0.1-1％，固体填料1.0-17.9％；
所述的改性硅酸钠为硅酸钠固体与氢氧化钠固体按照质量百分比为3∶1进行粉磨处理，使其模数M0在1.5-2.0之间，体系中Na2O和SiO2的质量百分比分别大于4.5％和9.5％。
2.根据权利要求1所述的一种再生粗骨料表面改性剂，其特征在于：所述的调凝剂为氟硅酸钠或聚合磷酸铝。
3.根据权利要求1所述的一种再生粗骨料表面改性剂，其特征在于：所述的固体填料为硅灰、粉煤灰、轻钙或重钙中任意一种或任意二种或任意二种以上的混合，二种或二种以上混合时为任意比。
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