CN111875301A - 一种再生骨料混凝土的纳米强化方法及得到的强化再生骨料 - Google Patents

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Abstract

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种再生骨料混凝土的纳米强化方法及得到的强化再生骨料。该方法包括以下步骤：1)将再生粗骨料原料在纳米碳酸钙溶液中浸泡至吸水饱和，之后将再生粗骨料取出，得到表面呈湿润状态的再生粗骨料；2)将表面呈湿润状态的再生粗骨料与部分胶凝材料混合搅拌均匀；3)然后加入砂、剩余胶凝材料，再搅拌均匀，最后加水和高效减水剂的混合溶液拌合，即得到所述的再生骨料混凝土。本发明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粉煤灰材料改善和加强再生骨料与水泥砂浆之间的界面强度。

Description

一种再生骨料混凝土的纳米强化方法及得到的强化再生骨料
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种再生骨料混凝土的纳米强化方法及得到的强化再生骨料。
背景技术
目前，国内外已发展多种技术手段提高再生骨料混凝土性能，如采用直接研磨整形、热-机械力研磨整形分离、酸液预浸等工艺手段生产高品质再生骨料，采用低水灰比净浆或高活性掺合料预先包覆和干燥处理实现再生骨料强化，这些工艺措施不同程度上均可提高再生骨料混凝土性能，但由于增加了再生骨料表面强化工艺流程，其经济性大大下降。
在再生骨料混凝土中，由于再生骨料的高吸水性，在再生骨料与新水泥石的界面以及再生骨料表面与外界连通的孔隙中，存在着水泥水化产物晶体的富集与取向排列现象，因而成为再生骨料混凝土的薄弱环节，直接影响再生混凝土物理力学性能及耐久性。因此，采取适当措施改善再生骨料与新浆体之间的界面粘结能力也成为提高再生混凝土强度和耐久性的有效措施。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供了一种再生骨料混凝土的纳米强化方法及得到的强化再生骨料。本发明针对再生混凝土强度较低的缺点，本发明的主要特征在于改变搅拌工艺、引入纳米微粒和粉煤灰，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粉煤灰材料改善和加强再生骨料与水泥砂浆之间的界面强度，从而提高全再生骨料混凝土的强度和耐久性。此外，将骨料的强化工艺与搅拌工艺相结合，有效的减少工序、节约时间、降低成本，适合于工程应用。
本发明所提供的技术方案如下：
一种再生骨料混凝土的纳米强化方法，包括以下步骤：
1)将再生粗骨料原料在纳米碳酸钙溶液中浸泡至吸水饱和，之后将再生粗骨料取出，得到表面呈湿润状态的再生粗骨料；
2)将步骤1)得到的表面呈湿润状态的再生粗骨料与部分胶凝材料混合搅拌均匀；
3)然后加入砂、剩余胶凝材料，再搅拌均匀，最后加入水和高效减水剂的混合溶液拌合，即得到所述的再生骨料混凝土。
再生混凝土是指将废弃混凝土经过破碎、清洗和筛分制备出的再生骨料，部分或全部代替天然骨料而成的混凝土。再生粗骨料的性能特征很大程度的决定了再生混凝土的性能。由于再生骨料表面附着老砂浆层，且在机械破碎过程中易产生微裂缝，使得再生骨料较天然骨料具有孔隙率高、吸水率大、强度低等特点。因此，由其制备的再生混凝土具有吸水量较大、硬化后的强度低、弹性模量低等特点。此外，再生混凝土的抗氯离子渗透性、抗冻性、抗碳化能力、收缩、徐变等耐久性能也均不及普通混凝土。由于老砂浆层的存在，使得由再生骨料配制的再生混凝土的界面过渡区更加复杂，除了天然骨科与新砂浆的界面外，还包括老砂浆和天然骨料的界面，以及新老砂浆的界面。
针对再生骨料的缺陷和再生混凝土的复杂界面过渡区的问题，本发明通过纳米材料强化再生骨料，一方面纳米材料的微集料作用可填充再生骨料表面和内部裂缝，另一方面纳米材料活性极高，可与骨料-旧水泥浆界面孔隙内部富集的Ca(OH)2发生二次水化反应，其生成物C-S-H凝胶能够充分填充孔隙并改善旧水泥浆界面，提高再生混凝土的各项性能。
将纳米CaCO3掺入水泥等胶凝材料中，纳米粒子可较好地分散填充于浆体中，并作为C-S-H的成核基，在其表面吸附大量的C-S-H，并产生大量键合，形成了以纳米CaCO3为晶核的网状结构。纳米CaCO3的晶核作用不仅可吸附水化产物降低周围液相中水化产物的浓度，促进水泥水化反应的进行；另一方面还增大了晶核数量，细化了水化产物的晶型，降低Ca(OH)2晶体在界面处的定向排列和密集分布，优化了水泥石与骨料的界面结构，从而改善混凝土内部微观结构。
具体的，步骤1)中，再生粗骨料原料在质量浓度为3％～10％的纳米碳酸钙溶液中进行浸泡；纳米碳酸钙溶液的体积至少为所述的再生骨料体积的1.5倍。
具体的，步骤1)中，浸泡的时间为30min～60min。
具体的：
所述胶凝材料为粉煤灰和水泥的混合；
加入的粉煤灰总量与步骤1)中再生粗骨料原料的重量百分比为3.0％～5.4％；
加入的水泥总量与步骤1)中再生粗骨料原料的重量百分比为15.0％～18.6％；
步骤2)的部分胶凝材料中，加入的粉煤灰为粉煤灰总量的70％；加入的水泥为水泥总量的70％。
具体的：步骤2)中，搅拌时间为20～30s。具体的，步骤3)中：
加入的砂与步骤1)中再生粗骨料原料的重量百分比为45％～58％；
加入的水与步骤1)中再生粗骨料原料的重量百分比为12.8％～17.1％；
加入的高效减水剂与全部胶凝材料的重量百分比为1.2％～1.4％。
具体的：
步骤3)中的搅拌时间为20～30s；搅拌方式为常规方式，温度在室温下进行；
步骤3)中，加水和高效减水剂混合溶液拌和的时间为1～3min。
具体的，所述的高效减水剂为聚羧酸高效减水剂。
本发明还提供了根据上述再生骨料混凝土的纳米强化方法得到的再生骨料混凝土。再生混凝土养护28天后抗压强度提升15％-22％。
本发明的有益效果
1.通过上述方法增加再生骨料混凝土的强度，有利于消耗建筑垃圾。
2.本方法较为简单，可以方便应用于工程实际。
3.相对与机械处理骨料，本方法成本较低。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
将废弃混凝土经鄂式破碎机破碎并筛分得到的粒径为5-25mm的再生粗骨料；
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的浓度为5％、分散剂含量为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(经测定此时骨料吸水率为7.3％)，再与胶凝材料搅拌25s，然后加入砂、胶凝材料，再搅拌25s，然后加入水和高效减水剂的混合溶液搅拌2min即得到所述再生骨料混凝土。
其中，水泥的掺量为287.2kg/m3，砂掺量为636kg/m3，粗骨料掺量为1233kg/m3，粉煤灰掺量为71.8kg/m，减水剂掺量为4.6kg/m3，水的掺量为174kg/m3。
实施例2
将废弃混凝土经鄂式破碎机破碎并筛分得到的粒径为5-25mm的再生粗骨料；
拌混凝土前首先用纳米碳酸钙溶液、分散剂和水配制浓度为8％、，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(经测定此时骨料吸水率为12.6％)，再与胶凝材料搅拌25s，然后加入砂、胶凝材料，再搅拌25s，然后加入水和高效减水剂的混合溶液搅拌2min即得到所述再生骨料混凝土。
其中，水泥的掺量为278.4kg/m3，砂掺量为636kg/m3，粗骨料掺量为1233kg/m3，粉煤灰掺量为69.6kg/m，减水剂掺量为4.2kg/m3，水的掺量为174kg/m3。
实施例3
将废弃混凝土经鄂式破碎机破碎并筛分得到的粒径为5-25mm的再生粗骨料；
拌混凝土前首先用纳米碳酸钙溶液、分散剂和水配制浓度为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(经测定此时骨料吸水率为9.6％)，再与胶凝材料搅拌25s，然后加入砂、胶凝材料，再搅拌25s，然后加入水和高效减水剂的混合溶液搅拌2min即得到所述再生骨料混凝土。
其中，水泥的掺量为317kg/m3，砂掺量为636kg/m3，粗骨料掺量为1233kg/m3，粉煤灰掺量为63.4kg/m，减水剂掺量为3.8kg/m3，水的掺量为174kg/m3。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种再生骨料混凝土的纳米强化方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将再生粗骨料原料在纳米碳酸钙溶液中浸泡至吸水饱和，之后将再生粗骨料取出，得到表面呈湿润状态的再生粗骨料；
2)将步骤1)得到的表面呈湿润状态的再生粗骨料与部分胶凝材料混合搅拌均匀；
3)然后加入砂、剩余胶凝材料，再搅拌均匀，最后加入水和高效减水剂的混合溶液拌合，即得到所述的再生骨料混凝土。
2.根据权利要求1所述的再生骨料混凝土的纳米强化方法，其特征在于：步骤1)中，再生粗骨料原料在质量浓度为3％～10％的纳米碳酸钙溶液中进行浸泡；纳米碳酸钙溶液的体积至少为所述的再生骨料体积的1.5倍。
3.根据权利要求2所述的再生骨料混凝土的纳米强化方法，其特征在于：步骤1)中，浸泡的时间为30min～60min。
4.根据权利要求1所述的再生骨料混凝土的纳米强化方法，其特征在于，
所述胶凝材料为粉煤灰和水泥的混合；
加入的粉煤灰总量与步骤1)中再生粗骨料原料的重量百分比为3.0％～5.4％；
加入的水泥总量与步骤1)中再生粗骨料原料的重量百分比为15.0％～18.6％；
步骤2)的部分胶凝材料中，加入的粉煤灰为粉煤灰总量的70％；加入的水泥为水泥总量的70％。
5.根据权利要求4所述的再生骨料混凝土的纳米强化方法，其特征在于：步骤2)中，搅拌时间为20～30s。
6.根据权利要求4所述的再生骨料混凝土的纳米强化方法，其特征在于，步骤3)中：
加入的砂与步骤1)中再生粗骨料原料的重量百分比为45％～58％；
加入的水与步骤1)中再生粗骨料原料的重量百分比为12.8％～17.1％；
加入的高效减水剂与全部胶凝材料的重量百分比为1.2％～1.4％。
7.根据权利要求6所述的再生骨料混凝土的纳米强化方法，其特征在于：
步骤3)中的搅拌时间为20～30s；
步骤3)中，加水和高效减水剂混合溶液拌和的时间为1～3min。
8.一种根据权利要求1至7任一所述的再生骨料混凝土的纳米强化方法得到的再生骨料混凝土。
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