CN112321184B - 一种装配式建筑用再生骨料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于建筑材料技术领域，更具体的涉及装配式建筑用再生骨料的制备方法。本发明提供了一种改性再生骨料的制备方法，将再生骨料置于硅酸钙改性的聚乙烯醇水凝胶溶液中常压浸渍，固液分离得到改性再生骨料。本发明首次提出了以硅酸钙作为无机改性材料，通过共沉淀反应交联到聚乙烯醇上，形成硅酸钙改性的聚乙烯醇水凝胶溶液对再生骨料进行改性；克服了聚乙烯醇浸渍改性再生骨料需要置于真空压力下的缺陷，本发明可直接在常压下浸渍改性，利于实际工程应用。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，更具体的涉及装配式建筑用再生骨料的制备方法。
背景技术
装配式结构(prefabricated concrete structure)是装配式混凝土结构的简称，是以预制构件为主要受力构件经装配，连接而成的混凝土结构。装配式钢筋混凝土结构是我国建筑结构发展的重要方向之一。与现浇施工工法相比，装配式结构有利于绿色施工，因为装配式施工更能符合绿色施工的节地、节能、节材、节水和环境保护等要求。
随着我国城市化进程加速，建筑垃圾的处理已经成为我国建筑业可持续发展所必须攻克的难题。建筑垃圾的成分非常复杂，但其中包含的废弃混凝土中含有一定数量的天然砂石骨料，通过采取特定的技术手段将其破碎筛分后得到再生骨料。再生骨料的性能跟天然骨料相比，存在较大差异，如：孔隙率高、吸水率高、压碎指标高等，一定程度上限制了再生骨料在工程结构中的再利用。
CN 102786243 B中通过利用纳米二氧化硅水胶体浸泡处理再生骨料提高其性能的方法以提高再生骨料在高性能混凝土中的利用率；CN 108298849 A中采用稀醋酸对再生骨料进行前处理，进而去除骨料表面的硬化水泥砂浆降低再生骨料吸水率，改善再生骨料质量。现有技术(混凝土，硅烷与PVA对再生混凝土粗骨料改性试验研究，2015年第3期，93页)中公开了采用PVA对再生骨料改性，但是需要在真空辅助的条件下改性，限制了PVA改性在实际工程中的应用。
目前现有技术中虽然涌现出大量建筑垃圾再生骨料的技术，但改性技术本身存在一定缺陷，而且得到的再生骨料用于生产垫层混凝土和对强度、耐久性不作要求的制品，而无法用于高强混凝土，更无法用于制备装配式建筑用混凝土。将再生骨料进行改进用于制备装配式建筑是未来绿色建筑技术的重要研究课题。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中再生骨料的缺陷，且无法用于制备高强度混凝土的缺陷。本发明提供了再生骨料的改性方法，制备出的再生骨料可用于制备高性能混凝土，进一步满足装配式建筑部件对混凝土的要求。
根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种改性再生骨料的制备方法，将再生骨料置于硅酸钙改性的聚乙烯醇水凝胶溶液中常压浸渍，固液分离得到改性再生骨料。本发明采用硅酸钙对聚乙烯醇进行改性，克服了传统聚乙烯醇溶液无法进入再生骨料内部，需在高压条件下将再生骨料浸渍到聚乙烯醇溶液中的缺陷(如混凝土，硅烷与PVA对再生混凝土粗骨料改性试验研究，2015年第3期，93页)。
优选的，所述硅酸钙改性的聚乙烯醇水凝胶溶液的制备方法为：将聚乙烯醇加入到5-10wt％硅酸钠水溶液中升温至90-95℃超声反应30-40min，然后滴加与硅酸钠等摩尔的氯化钙水溶液进行交联8-12h后降温至室温，滴加氢氧化钠调节体系pH至9-11，在800-1000转/min的转速下搅拌12h以上得硅酸钙改性的聚乙烯醇水凝胶溶液。进一步优选的，每1g聚乙烯醇加入0.1-0.2g硅酸钠。实验中发现，若是硅酸钠的加入量超过0.3g，则制备出的改性再生骨料的吸水率降低不明显，仍为8％左右，即硅酸钙的量增多会影响PVA对再生骨料的改性作用，无法达到降低吸水率的作用；同时硅酸钠的加入量不易过少，过少也会导致制备出的改性再生骨料的吸水率降低不明显，可能是由于少量的硅酸钠(后期转化为硅酸钙)无法与再生骨料相互作用，即无法促进PVA与再生骨料相互作用。
优选的，所述再生骨料为再生混凝土经破碎分级后收集的粒径为5-10mm的骨料。
优选的，所述聚乙烯醇的聚合度为1800，醇解度为90％。
优选的，将再生骨料置于硅酸钙改性的聚乙烯醇水凝胶溶液中常压浸渍24-48h；浸渍时间过短的话显现出改性效果不明显。
根据本发明的另一个方面，本发明提供了一种改性再生骨料的用途，用于制备装配式建筑。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1)本发明首次提出了以硅酸钙作为无机改性材料，通过共沉淀反应交联到聚乙烯醇上，形成硅酸钙改性的聚乙烯醇水凝胶溶液对再生骨料进行改性；克服了聚乙烯醇浸渍改性再生骨料需要置于真空压力下的缺陷，本发明可直接在常压下浸渍改性，利于实际工程应用；
2)本发明在对聚乙烯醇采用硅酸钙交联改性时，发现硅酸钠的加入量直接影响再生骨料的改性性能，每1g聚乙烯醇加入0.1-0.2g硅酸钠为宜；
3)本发明制备出的改性再生骨料具有优异的力学性能，可用于制备装配式建筑。
具体实施方式
再生骨料来源于再生混凝土经破碎分级后收集的粒径为5-10mm的骨料，吸水率为8.2％，表观密度为2601kg/m3。
聚乙烯醇聚合度为1800，醇解度为90％。
实施例1制备硅酸钙改性的聚乙烯醇水凝胶溶液
将1kg聚乙烯醇加入到8wt％硅酸钠水溶液中(1g聚乙烯醇加入纯硅酸钠的用量为0.1g)升温至90-95℃超声反应30-40min，然后滴加与硅酸钠等摩尔的氯化钙水溶液进行交联8-12h后降温至室温，滴加氢氧化钠调节体系pH至9-11，在800-1000转/min的转速下搅拌12h以上得硅酸钙改性的聚乙烯醇水凝胶溶液，质量浓度约为15％左右。
不同聚乙烯醇加入纯硅酸钠制备出的硅酸钙改性的聚乙烯醇水凝胶溶液定义为PVA/X，X代表制备过程中每1g聚乙烯醇加入纯硅酸钠的用量，单位g。
实施例2
取实施例1制备的聚乙烯醇水凝胶溶液定义为PVA/X，采用水稀释至质量浓度为10wt％，然后加入粒径为5-10mm的再生混凝土骨料室温、常压下浸渍24h后，固液分离，干燥得改性再生骨料。
不同PVA/X得到的改性再生骨料的吸水率(参照BS 812 Part2:1995中方法测试)如表1所示：
表1改性再生骨料的吸水率
| 序列 | 改性剂 | 吸水率/％ |
| 1 | PVA/0 | 7.8 |
| 2 | PVA/0.05 | 6.2 |
| 3 | PVA/0.1 | 3.1 |
| 4 | PVA/0.2 | 2.7 |
| 5 | PVA/0.3 | 4.9 |
| 6 | PVA/0.5 | 6.7 |
| 7 | PVA-0.1MPa | 4.3 |
注：PVA-0.1MPa代表仅以PVA作为改性剂，但是再生骨料浸渍条件实在0.1MPa下完成，模拟真空压力浸渍条件。
实验结果表明，本发明采硅酸钠对PVA进行改性，形成硅酸钙改性的聚乙烯醇水凝胶溶液对再生骨料进行改性；可以大大降低改性再生骨料的吸水率，由再生骨料的8.2％降低到了3.1％；而且远远优于真空压力条件下的浸渍。
实施例3再生骨料混凝土抗压强度
为了研究改性再生骨料制备的混凝土的抗压强度，申请人以天然骨料为比对参照，分别使用天然骨料1kg(与再生骨料粒径基本一致)或改性再生骨料1kg、天然砂687g，水泥380g、水胶比固定约为0.5，不使用外加剂配置混凝土，计算不同龄期的改性再生骨料混凝土与天然骨料混凝土抗压强度比值(1d为89.2％，4d为93.4％，7d为96.1％，28d为96.9％)，所以其抗压强度基本与天然混凝土抗压强度一致，即可用于制备装配式建筑，而传统再生骨料仅用于生产垫层混凝土和对强度、耐久性不作要求的制品，而无法用于高强混凝土，更无法用于制备装配式建筑用混凝土。。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种改性再生骨料的制备方法，将再生骨料置于硅酸钙改性的聚乙烯醇水凝胶溶液中常压浸渍，固液分离得到改性再生骨料；
所述硅酸钙改性的聚乙烯醇水凝胶溶液由下述方法制备而成：将聚乙烯醇加入到5-10wt％硅酸钠水溶液中升温至90-95℃超声反应30-40min，然后滴加与硅酸钠等摩尔的氯化钙水溶液进行交联8-12h后降温至室温，滴加氢氧化钠调节体系pH至9-11，在800-1000转/min的转速下搅拌12h以上得硅酸钙改性的聚乙烯醇水凝胶溶液；
每1g聚乙烯醇加入0.1-0.2g硅酸钠。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述再生骨料为再生混凝土经破碎分级后收集的粒径为5-10mm的骨料。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯醇的聚合度为1800，醇解度为90％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将再生骨料置于硅酸钙改性的聚乙烯醇水凝胶溶液中常压浸渍24-48h。
5.一种权利要求1所述方法制备出的改性再生骨料的用途，用于制备装配式建筑。
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Legal Events
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Denomination of invention: A preparation method of recycled aggregate for prefabricated building Effective date of registration: 20211124 Granted publication date: 20210831 Pledgee: Bank of China Limited by Share Ltd. Nanjing Liuhe sub branch Pledgor: JIANGSU JINHAINING NOVEL BUILDING MATERIAL TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2021980013112 |
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Denomination of invention: A preparation method of recycled aggregate for prefabricated construction Effective date of registration: 20230112 Granted publication date: 20210831 Pledgee: Bank of China Limited by Share Ltd. Nanjing Liuhe sub branch Pledgor: JIANGSU JINHAINING NOVEL BUILDING MATERIAL TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2023980031064 |
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Date of cancellation: 20231205 Granted publication date: 20210831 Pledgee: Bank of China Limited by Share Ltd. Nanjing Liuhe sub branch Pledgor: JIANGSU JINHAINING NOVEL BUILDING MATERIAL TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2023980031064 |
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Denomination of invention: A method for preparing recycled aggregates for prefabricated buildings Effective date of registration: 20231212 Granted publication date: 20210831 Pledgee: Bank of China Limited by Share Ltd. Nanjing Liuhe sub branch Pledgor: JIANGSU JINHAINING NOVEL BUILDING MATERIAL TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2023980069975 |
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