CN102060483A - 一种全再生混凝土骨料的纳米强化方法 - Google Patents
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Abstract
本方法属建筑废弃物综合利用与建筑材料生产技术领域。主要技术线路是，首先将再生粗骨料经纳米碳酸钙溶液浸泡30～60min进行骨料强化，强化后的骨料直接100％的替代天然粗骨料用于混凝土的拌合，这种将骨料的强化工艺与搅拌工艺相结合的思路，有效的减少了工序、节约了时间、降低了成本，适合于工程应用。本发明的主要特征在于改变搅拌工艺和引入纳米微粒，利用纳米材料颗粒细、渗透性强的特点填充再生骨料的微裂缝和开口孔隙，提高再生骨料本身的强度，通过二次搅拌工艺和引入纳米微粒改善和加强再生骨料与水泥石之间的界面强度，在不改变和易性的情况下，从而提高全再生骨料混凝土的强度和耐久性。其3天强度可以提高30％左右，28天强度大约可以提高20％。
Description
技术领域
本发明是关于一种全再生混凝土骨料的纳米强化方法，属建筑废弃物综合利用与建筑材料生产技术领域。
背景技术
在经济快速增长的拉动下，我国建筑市场空前繁荣。然而在建设施工和拆除旧建筑物过程中产生大量的建筑垃圾，为实现可持续发展的目标，建筑垃圾的资源化成为一种有益的思路和手段，国家对此也非常重视。早在1997年，建设部已将“建筑废渣综合利用”列入科技成果重点推广项目。在“十一五”科技支撑计划中，也专门安排了建筑垃圾资源化的研究课题。目前，我国建筑垃圾的数量已占到城市垃圾的30～40％，其中废弃混凝土的比例高达50～60％，而混凝土中骨料的比例达到70～80％。由此可见，若将废弃混凝土中的骨料经过技术处理后再次应用，不仅能缓解建筑垃圾对环境的污染，有效缓解建筑业对建筑材料的庞大需求，更有利于保护日渐短缺的自然资源，具有广阔的应用前景。可以说，将再生骨料经强化后应用于建筑生产，是可持续发展战略的必然要求，也是未来发展的必然方向。
通常，由废弃混凝土制成的再生骨料表面附着旧砂浆，在破碎过程中造成不同程度的损伤，其本身强度较低，因此，与天然骨料相比，再生骨料体积密度、强度、弹性模量较小，而吸水率较大，在用于配制再生骨料混凝土时，与天然骨料混凝土相比，新拌再生骨料混凝土拌合物和易性较差，硬化混凝土物理力学性能和耐久性也普遍要差。
目前国内外对于再生骨料的生产和强化处理的方法主要有：破碎干制备方法、破碎湿制备法、热一机械力/热摩擦制备处理方法、颗粒整形处理方法、酸液浸泡处理法、表面强化处理法等。但这些方法得到的再生骨料应用于混凝土时，在工作性能、力学性能、耐久性能以及可操作性和生产成本等不同方面或多或少存在缺陷，效果有限，不利于广泛应用，更无法实现混凝土骨料的全再生。
发明内容
基于以上技术背景，本发明旨在提供一种全再生骨料混凝土的纳米强化方法，按照本发明介绍的方法强化再生骨料后，该再生粗骨料能够以100％的替代率替代新拌混凝土中的天然粗骨料，得到的全再生混凝土在工作性能、力学性能和耐久性能等方面，相比普通再生混凝土，均有所改善。
具体方法如下：首先将再生骨料在浓度为3％～10％的纳米碳酸钙溶液中浸泡30min～60min，之后将再生骨料取出，使其表面呈湿润状态(经测定此时骨料含水率w％，为了考虑这部分水的影响，这部分水将从拌合用水中扣除)，与部分胶凝材料搅拌20～30s，然后加入砂、剩余胶凝材料和高效减水剂，再搅拌20～30s，然后加水搅拌2min即得到所述全再生混凝土。其中，所述再生骨料是指再生粗骨料，所述胶凝材料是指水泥、矿粉和粉煤灰的混合物，所述浓度为5％的纳米碳酸钙溶液中参入了1％的分散剂。需要说明的是，表面湿润状态的再生骨料的含水率需要针对不同来源的再生骨料进行测定得到。
本发明的主要特征在于改变搅拌工艺和引入纳米微粒，利用纳米材料颗粒细、渗透性强的特点填充再生骨料的微裂缝和开口孔隙，提高再生骨料本身的强度，通过二次搅拌工艺和引入纳米微粒改善和加强再生骨料与水泥石之间的界面强度，从而提高全再生骨料混凝土的强度和耐久性。其3天强度可以提高30％左右，28天强度可提高大约20％。此外，将骨料的强化工艺与搅拌工艺相结合，是一条非常有意义的思路，有效的减少工序、节约时间、降低成本，适合于工程应用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。
实施例1～3：
所用材料如下表1所示。
表1.实例1～3实验材料
各实施例混凝土配合比见表2。拌混凝土前首先用纳米碳酸钙溶液、分散剂和水配制纳米碳酸钙浓度分别在3％、5％、10％，分散剂含量1％的溶液，然后将再生骨料在该溶液中浸泡45min，之后将再生骨料取出，使其表面呈湿润状态(经测定此时骨料含水率分别为9.12％、9.58％、9.72％)，与部分胶凝材料搅拌20～30s，然后加入砂、剩余胶凝材料和高效减水剂，再搅拌20～30s，然后加水搅拌2min即得到所述全再生混凝土。其中粉煤灰掺量为15％，减水剂掺量1％。在标准养护条件下，测定了其力学性能和工作性能等相关数据如表2所示。由表2可见，采用本发明的纳米强化工艺，在保证流动度大致相同和水胶比一致的情况下，混凝土早期强度和后期强度均可有效提高，实施例中全再生混凝土3d强度和28天强度的提高幅度分别为28％、30％、25％和19％、21％、18％。
表2实施例广3实验数据
实施例4～6：
所用材料如下表3所示。
表3.实施例4～6实验材料
各实施例混凝土配合比见表4。拌混凝土前首先用纳米碳酸钙溶液、分散剂和水配制纳米碳酸钙浓度分别在5％，分散剂含量1％的溶液，然后将再生骨料在该溶液中分别浸泡30min、45min、60min，之后将再生骨料取出，使其表面呈湿润状态(经测定此时骨料含水率分别为8.62％、9.58％、9.60％)，与部分胶凝材料搅拌20～30s，然后加入砂、剩余胶凝材料和高效减水剂，再搅拌20～30s，然后加水搅拌2min即得到所述全再生混凝土。其中矿粉掺量为15％，减水剂掺量1％。在标准养护条件下，测定了其力学性能和工作性能等相关数据如表4所示。由表4可见，采用本发明的纳米强化工艺，在保证流动度大致相同和水胶比一致的情况下，混凝土早期强度和后期强度均可有效提高，实施例中全再生混凝土3d强度和28天强度的提高幅度分别为26％、28％、27％和19％、21％、19％。
表4实施例4～6实验数据
实施例7～10：
所用材料如下表5所示。
表5.实施例7～10实验材料
各实施例混凝土配合比见表6。拌混凝土前首先用纳米碳酸钙溶液、分散剂和水配制纳米碳酸钙浓度分别在5％，分散剂含量1％的溶液，然后将再生骨料在该溶液中分别浸泡45min、之后将再生骨料取出，使其表面呈湿润状态(经测定此时骨料含水率分别为9.58％)，与部分胶凝材料搅拌20～30s，然后加入砂、剩余胶凝材料和高效减水剂，再搅拌20～30s，然后加水搅拌2min即得到所述全再生混凝土。其中减水剂掺量1％。在标准养护条件下，测定了其力学性能和工作性能等相关数据如表6所示。由表6可见，采用本发明的纳米强化工艺，在保证流动度大致相同和水胶比一致的情况下，混凝土早期强度和后期强度均可有效提高，实施例中全再生混凝土3d强度和28天强度的提高幅度分别为27.5％、28.4％、27.4％、26.5％和17.5％、20.7％、25.1％、18.8％。
表6实施例7～10实验数据
Claims (6)
1.一种全再生混凝土骨料的纳米强化方法，其特征在于：首先将再生骨料在浓度为3～10％的纳米强化溶液中浸泡30～60min，之后将再生骨料取出，使其表面呈湿润状态，与部分胶凝材料搅拌20～30s，然后加入砂、剩余胶凝材料和高效减水剂，再搅拌20～30s，然后加水搅拌2min即得到全再生混凝土。
2.如权利要求1所述的全再生混凝土骨料的纳米强化方法，其特征在于所述的纳米强化溶液为纳米碳酸钙溶液，质量分数为3％～10％，掺入溶液总质量0.8％～1.2％的分散剂。
3.如权利要求2所述全再生混凝土骨料的纳米强化方法，其特征在于所述的纳米碳酸钙粒度在30～100nm。
4.如权利要求1所述的全再生混凝土骨料的纳米强化方法，其特征在于所述的再生骨料在纳米强化溶液中的浸泡时间是30～60min。
5.如权利要求1所述全再生混凝土骨料的纳米强化方法，其特征在于所述胶凝材料为水泥与下列之一或其中两种的混合物：①矿渣微粉；②粉煤灰。
6.一种用如权利要求1所述的全再生混凝土骨料的纳米强化方法制备的混凝土，其特征在于所述水泥、掺合料、水、细骨料、粗骨料、纳米粒子、减水剂重量配比为：水泥+掺合料∶水∶细骨料∶粗骨料∶纳米分散液∶高效减水剂＝1∶0.30～0.65∶1.31～2.75∶1.60～3.60∶0.037～0.229∶0.01～0.02，所述掺合料与水泥重量比为1∶1.33～9.0。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20110518 |