CN110877963A - 一种采用硫酸盐干湿循环强化再生粗骨料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用硫酸盐干湿循环强化再生粗骨料的方法，具体为：先将再生混凝土粗骨料进行预处理；其次将再生混凝土粗骨料浸泡于硫酸盐溶液中；然后将再生混凝土粗骨料取出并干燥；接着将经过干燥后的再生混凝土粗骨料烘干；最后按照上述第二至第四步循环处理多次，将多次循环处理后的再生混凝土粗骨料进行清洗即得强化的再生粗骨料。本发明的方法以硫酸钠溶液的物理侵蚀性能产生的结晶压力及高温加热将骨料表面砂浆碎屑破坏，干湿循环初期可使得骨料表面粘连较弱的部分砂浆掉落；同时，骨料表面残存的少量砂浆可以与硫酸钠溶液产生水化产物生成钙矾石与石膏，密实表面砂浆，进一步增强再生骨料的性能，解决了再生粗骨料质量较低的问题。

Description

一种采用硫酸盐干湿循环强化再生粗骨料的方法

技术领域

本发明属于建筑骨料再生利用技术领域，涉及一种采用硫酸盐干湿循环强化再生粗骨料的方法。

背景技术

废旧混凝土再生粗骨料的采用可以减少对天然砂石的开采，实现生活及建筑垃圾的再生利用。然而，由于大量的砂浆粘连在再生粗骨料的表面，这些砂浆内部存在大量的孔隙，导致再生粗骨料的孔隙率及吸水率较高，与普通混凝土相比，再生混凝土受力时容易在新旧砂浆结合面产生微裂纹，发生应力集中，导致其强度低于普通混凝土。因此，如何提高再生粗骨料的性能是一个迫切解决的问题。

目前，国内外学者大多采用添加矿物材料(粉煤灰、硅灰、纳米二氧化硅、水泥等)，由于这些材料在水化时可以与氢氧化钙发生化学反应，生成具有水硬胶凝性能的化合物会包覆在再生粗骨料的表面，从而达到减小其孔隙率和吸水率的目的，然而以上方法没有改变再生骨料的内部结构，骨料的强度提高较少。此外，也有学者采用酸溶液和硅酸钠水溶液处理再生骨料，这两种方法均需要控制溶液的浓度，在高浓度下反而会降低制备的再生混凝土强度，对技术要求较高，且材料损耗大、成本较高。

申请号为201410233389.4的授权专利公开了一种采用二氧化碳养护再生粗骨料的方法，但是在操作的过程中对于仪器的依赖性较高，成本较高，在实际工程中运用较为复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用硫酸盐干湿循环强化再生粗骨料的方法，实现了不使用外加剂来强化再生粗骨料的目的。

本发明所采用的技术方案是，一种采用硫酸盐干湿循环强化再生粗骨料的方法，具体按照如下步骤实施：

步骤1，将再生混凝土粗骨料进行预处理；

步骤2，将经过步骤1预处理的再生混凝土粗骨料置于硫酸盐溶液中，浸泡一段时间；

步骤3，将经过步骤2浸泡一段时间后的再生混凝土粗骨料取出并干燥；

步骤4，将经过步骤3干燥后的再生混凝土粗骨料烘干；

步骤5，重复步骤2～步骤4多次，将多次循环处理后的再生混凝土粗骨料进行清洗即得强化的再生粗骨料。

本发明的特点还在于，

步骤1中的预处理具体为：对再生混凝土粗骨料进行清洗去除其中的杂质，并对再生混凝土粗骨料进行烘干处理。

再生混凝土粗骨料包括卵石或碎石，再生混凝土粗骨料的粒径为5mm～30mm。

步骤2中的硫酸盐溶液为硫酸钠溶液。

步骤2中的硫酸盐溶液的质量分数为5％～20％。

步骤2浸泡一段时间具体为10小时～14小时。

步骤3的干燥具体为风干，风干时间为2小时～6小时。

步骤4的烘干具体为：再生粗骨料放入烘箱中，烘箱温度维持在80℃～120℃，烘干时间为6小时～10小时。

每次循环处理之前，保持步骤2的浸泡溶液的pH值为7～8。

循环处理的次数具体为5次～20次

本发明一种采用硫酸盐干湿循环强化再生粗骨料的方法，具有至少以下有益效果：

一是，利用硫酸盐干湿循环侵蚀混凝土再生骨料表面的废旧砂浆，提高其表观密度，降低吸水率，使其吸水率和表观密度达到国标GB/T25177-2010混凝土用再生粗骨料Ⅱ级标准，可用于制备新的混凝土，这样既解决了建筑垃圾处理难的问题，又能为建筑垃圾得到高质量再生循环利用提供一种思路。

二是，相比于其他方法制备得到的再生骨料，本方法生产成本降低，能够使再生骨料得到广泛的利用，解决了大量混凝土废弃物处理困难和其引发的对环境的负面影响，同时节省大量的垃圾的处理费用，产生了巨大的社会效益和环保效益。

三是，采用本发明方法之后的硫酸钠溶液可进行回收，继续利用，降低强化再生混凝土骨料的成本。

四是，本发明强化再生骨料的制备工艺简单，可减少天然资源的消耗，并提高废弃物的利用率。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种采用硫酸盐干湿循环提升再生粗骨料质量的方法，首先，通过硫酸钠溶液的物理侵蚀性能产生的结晶压力及高温加热将再生粗骨料表面的砂浆碎屑破坏掉，在干湿循环的初期可以使得再生粗骨料表面粘连较弱的部分砂浆掉落；同时，在干湿循环的过程中，骨料表面残存的少量尚未清洗掉的砂浆可以与硫酸钠溶液产生水化产物生成钙矾石与石膏，密实表面砂浆，进一步增强再生骨料的性能，解决了再生粗骨料质量较低的问题。

本发明公开了一种采用硫酸盐干湿循环强化再生粗骨料的方法，具体按照如下步骤实施：

步骤1，将再生混凝土粗骨料进行预处理：先对再生混凝土粗骨料进行清洗去除其中的杂质，再对骨料进行烘干处理，其中，再生混凝土粗骨料包括卵石或碎石，再生混凝土粗骨料的粒径为5mm～30mm；

步骤2，将经过步骤1预处理的再生混凝土粗骨料置于质量分数为5％～20％的硫酸钠中，浸泡10小时～14小时；

步骤3，将经过步骤2浸泡一段时间后的再生混凝土粗骨料取出并干燥，干燥具体为风干，风干时间为2小时～6小时；

步骤4，将经过步骤3干燥后的再生混凝土粗骨料烘干，烘干工艺具体为：将再生粗骨料放入烘箱中，烘箱温度维持在80℃～120℃，烘干时间为6小时～10小时；

步骤5，将步骤2～步骤4循环处理5次～20次，将多次循环处理后的再生混凝土粗骨料进行清洗即得强化的再生粗骨料，每次循环处理之前，保持步骤2的浸泡溶液的pH值为7～8。

实施例1

一种采用硫酸盐干湿循环强化再生粗骨料的方法，具体按照如下步骤实施：

步骤1，将再生混凝土粗骨料进行预处理：先对再生混凝土粗骨料进行清洗去除其中的杂质，再对骨料进行烘干处理，其中，再生混凝土粗骨料为粒径5mm～30mm的卵石；

步骤2，将经过步骤1预处理的再生混凝土粗骨料置于质量分数为5％的硫酸钠溶液中，浸泡10小时；

步骤3，将经过步骤2浸泡一段时间后的再生混凝土粗骨料取出并干燥，干燥具体为风干，风干时间为2小时；

步骤4，将经过步骤3干燥后的再生混凝土粗骨料烘干，烘干工艺具体为：再生粗骨料放入烘箱中，烘箱温度维持在80℃，烘干时间为6小时；

步骤5，重复步骤2～步骤4进行5次循环处理，将循环处理后的再生混凝土粗骨料进行清洗即得强化的再生粗骨料，每次循环处理之前，保持步骤2的浸泡溶液的pH值为7。

将实施例1中的循环处理次数按照10次、15次、20次，且其他步骤不改变，分别实施一次。

实施例2

一种采用硫酸盐干湿循环强化再生粗骨料的方法，具体按照如下步骤实施：

步骤1，将再生混凝土粗骨料进行预处理：先对再生混凝土粗骨料进行清洗去除其中的杂质，再对骨料进行烘干处理，其中，再生混凝土粗骨料为粒径5mm～30mm的碎石；

步骤2，将经过步骤1预处理的再生混凝土粗骨料置于质量分数为10％的硫酸钠溶液中，浸泡12小时；

步骤3，将经过步骤2浸泡一段时间后的再生混凝土粗骨料取出并干燥，干燥具体为风干，风干时间为4小时；

步骤4，将经过步骤3干燥后的再生混凝土粗骨料烘干，烘干工艺具体为：再生粗骨料放入烘箱中，烘箱温度维持在100℃，烘干时间为8小时；

步骤5，重复步骤2～步骤4进行10次循环处理，将循环处理后的再生混凝土粗骨料进行清洗即得强化的再生粗骨料，每次循环处理之前，保持步骤2的浸泡溶液的pH值为8。

将实施例2中的循环处理次数按照5次、15次、20次，且其他步骤不改变，分别实施一次。

实施例3

一种采用硫酸盐干湿循环强化再生粗骨料的方法，具体按照如下步骤实施：

步骤1，将再生混凝土粗骨料进行预处理：先对再生混凝土粗骨料进行清洗去除其中的杂质，再对骨料进行烘干处理，其中，再生混凝土粗骨料为粒径5mm～30mm的碎石；

步骤2，将经过步骤1预处理的再生混凝土粗骨料置于质量分数为15％的硫酸钠溶液中，浸泡13小时；

步骤3，将经过步骤2浸泡一段时间后的再生混凝土粗骨料取出并干燥，干燥具体为风干，风干时间为5小时；

步骤4，将经过步骤3干燥后的再生混凝土粗骨料烘干，烘干工艺具体为：再生粗骨料放入烘箱中，烘箱温度维持在110℃，烘干时间为9小时；

步骤5，将步骤2～步骤4循环处理15次，将循环处理后的再生混凝土粗骨料进行清洗即得强化的再生粗骨料，每次循环处理之前，保持步骤2的浸泡溶液的pH值为7。

将实施例2中的循环处理次数按照5次、10次、20次，且其他步骤不改变，分别实施一次。

实施例4

一种采用硫酸盐干湿循环强化再生粗骨料的方法，具体按照如下步骤实施：

步骤1，将再生混凝土粗骨料进行预处理：先对再生混凝土粗骨料进行清洗去除其中的杂质，再对骨料进行烘干处理，其中，再生混凝土粗骨料为粒径5mm～30mm的卵石；

步骤2，将经过步骤1预处理的再生混凝土粗骨料置于质量分数为20％的硫酸钠溶液中，浸泡14小时；

步骤3，将经过步骤2浸泡一段时间后的再生混凝土粗骨料取出并干燥，干燥具体为风干，风干时间为6小时；

步骤4，将经过步骤3干燥后的再生混凝土粗骨料烘干，烘干工艺具体为：再生粗骨料放入烘箱中，烘箱温度维持在120℃，烘干时间为10小时；

步骤5，重复步骤2～步骤4进行20次循环处理，将多次循环处理后的再生混凝土粗骨料进行清洗即得强化的再生粗骨料，每次循环处理之前，保持步骤2的浸泡溶液的pH值为8。

将实施例2中的循环处理次数按照5次、10次、15次，且其他步骤不改变，分别实施一次。

对比例1

取粒径为5mm～30mm再生混凝土粗骨料，不对其进行任何处理。

试验数据：

将实施例1～4得到的强化后的再生粗骨料的表观密度与吸水率进行测试，所得数据如下表1及表2所示；将对比例1中未经过处理的再生粗骨料的表观密度及吸水率进行测试，所得数据如下表1及表2所示：

表1再生骨料吸水率测试结果

表2再生骨料表观密度测试结果

表3再生粗骨料分类

项目	Ⅰ类	Ⅱ类	Ⅲ类
				吸水率(％)	＜3.0	＜5.0	＜8.0
表观密度(g/cm<sup>3</sup>)	＞2.45	＞2.35	＞2.25

工程应用中的骨料的表观密度与吸水率的指标，反应了该物料的实用性能及决定了该物料的应用环境，由表1与表2可得，本发明中采用硫酸盐干湿循环处理再生粗骨料后，其吸水率不同程度降低，表观密度不同程度提高，综合试验测试数据，且利用浓度为10％的硫酸钠溶液经历15次干湿循环后的废弃混凝土再生骨料的质量提升最优。综合考虑再生粗骨料吸水率与表观密度结果，最优情况出现在实例2，其中，硫酸钠溶液质量浓度为10％，干湿循环次数为15次，，此时再生骨料吸水率减少了38.5％，表观密度增加了20.5％。

通过大量试验对比分析，硫酸钠溶液的浓度对再生骨料的吸水率和表观密度有着重要影响，当硫酸钠溶液质量浓度为10％时，能够使再生骨料的吸水率有效降低，表观密度有效增加。经过试验研究发现，当硫酸钠溶液浓度大于10％时，虽然使得再生骨料的吸水率有效降低，但表观密度稍有降低。当硫酸钠溶液浓度小于10％时，再生粗骨料的吸水率降低，但表观密度变化较小。综合再生骨料的吸水率和表观密度的效果来看，并考虑成本因素，最优硫酸钠溶液浓度选择10％。

通过大量试验对比分析，发现干湿循环的次数对再生粗骨料吸水率和表观密度有着较大影响；当干湿循环的次数小于15次时，硫酸盐溶液进入到废旧砂浆内部较少，在干湿循环的作用下反应不完全，再生粗骨料的吸水率和表观密度变化较小；当干湿循环的次数超过15次时，随着干湿循环时间的增长，生成的钙矾石与石膏在充满再生骨料内部的孔隙后就会发生膨胀，其产生的膨胀内应力可能会导致再生粗骨料表面的砂浆产生新的缺陷。因此，最优干湿循环次数选择15次。

如表3所示，国标GB/T25177-2010中再生粗骨料吸水率与表观密度分类，可以看出经过强化后的再生粗骨料的吸水率和表观密度达到国标GB/T25177-2010混凝土用再生粗骨料Ⅱ级标准，可以应用于建筑工程中。

Claims (10)

1.一种采用硫酸盐干湿循环强化再生粗骨料的方法，其特征在于，具体按照如下步骤实施：

步骤1，将再生混凝土粗骨料进行预处理；

步骤2，将经过步骤1预处理的再生混凝土粗骨料置于硫酸盐溶液中，浸泡一段时间；

步骤3，将经过步骤2浸泡一段时间后的再生混凝土粗骨料取出并干燥；

步骤4，将经过步骤3干燥后的再生混凝土粗骨料烘干；

步骤5，重复步骤2～步骤4多次，将多次循环处理后的再生混凝土粗骨料进行清洗即得强化的再生粗骨料。

2.如权利要求1所述的一种采用硫酸盐干湿循环强化再生粗骨料的方法，其特征在于，所述步骤1中的预处理具体为：对再生混凝土粗骨料进行清洗去除其中的杂质，并对再生混凝土粗骨料进行烘干处理。

3.如权利要求1或2所述的一种采用硫酸盐干湿循环强化再生粗骨料的方法，其特征在于，所述再生混凝土粗骨料包括卵石或碎石，所述再生混凝土粗骨料的粒径为5mm～30mm。

4.如权利要求1或2所述的一种采用硫酸盐干湿循环强化再生粗骨料的方法，其特征在于，所述步骤2中的硫酸盐溶液为硫酸钠溶液。

5.如权利要求1或2所述的一种采用硫酸盐干湿循环强化再生粗骨料的方法，其特征在于，所述步骤2中的硫酸盐溶液的质量分数为5％～20％。

6.如权利要求1或2所述的一种采用硫酸盐干湿循环强化再生粗骨料的方法，其特征在于，所述步骤2中的浸泡一段时间具体为：浸泡10小时～14小时。

7.如权利要求1或2所述的一种采用硫酸盐干湿循环强化再生粗骨料的方法，其特征在于，所述步骤3的干燥具体为风干，所述风干时间为2小时～6小时。

8.如权利要求1或2所述的一种采用硫酸盐干湿循环强化再生粗骨料的方法，其特征在于，所述步骤4的烘干具体为：再生粗骨料放入烘箱中，烘箱温度维持在80℃～120℃，烘干时间为6小时～10小时。

9.如权利要求1或2所述的一种采用硫酸盐干湿循环强化再生粗骨料的方法，其特征在于，每次所述循环处理之前，保持所述步骤2中的浸泡溶液的pH值为7～8。

10.如权利要求1或2所述的一种采用硫酸盐干湿循环强化再生粗骨料的方法，其特征在于，所述循环处理的次数具体为5次～20次。