CN112341029B - 一种改性再生粗骨料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改性再生粗骨料的制备方法。本发明所述制备方法为:将废弃混凝土破碎筛分后获得的再生粗骨料用清水浸泡并清洗干净,之后晾干;之后再生粗骨料充分浸泡在硅渣乳浊液中,并在其中加入石灰石粉,不断搅拌,与硅渣乳浊液混合均匀;之后继续缓慢搅拌一段时间,将再生粗骨料捞出自然沥干,即得到所述改性再生粗骨料;所述硅渣乳浊液为已回收锆的酸性硅渣颗粒在水中经超声分散均匀获得的不分层混合液。本发明利用硅渣乳浊液对再生粗骨料进行改性,减少再生粗骨料对水分的吸收,降低其吸水率;同时,利用改性后再生粗骨料配制再生混凝土时,提高混凝土早期强度和力学性能。本发明操作过程简单,成本低廉,具有很高的经济价值和应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料领域,具体涉及一种改性再生粗骨料的制备方法。
技术背景
近些年来,随着我国的城镇化进程的进一步发展和城市的逐步更新,棚改、道路、桥梁等城市建设中原有建筑物的拆除和改造,产生了大量的建筑垃圾。然而,大部分建筑垃圾未经任何处理,被运往郊外或城市周边进行简单填埋或露天堆存,这不仅浪费了土地和资源,还污染了环境;另一方面,随着人口的日益增多,建筑业对砂石骨料的需求量不断增长。长期以来,由于砂石骨料来源广泛易得,价格低廉,被认为是取之不尽、用之不竭的原材料而被随意开采,从而导致资源枯竭、山体滑坡、河床改道,严重破坏了自然环境。
由废弃混凝土制备的骨料称为再生混凝土骨料(简称再生骨料),其中公称粒径大于5mm的划分为粗骨料。生产和利用建筑垃圾再生骨料对于节约资源、保护环境和实现建筑业的可持续发展具有重要意义。仅仅通过简单破碎和筛分工艺制备的再生骨料颗粒棱角多、表面粗糙、组分中还含有硬化水泥砂浆,再加上混凝土块在破碎过程中因损伤累积在内部造成大量微裂纹,导致再生骨料自身的孔隙率大、吸水率大、堆积密小、空隙率大、压碎指标高。这种再生骨料制备的再生混凝土水量较大、硬化后的强度低、弹性模量低,而且抗渗性、抗冻性、抗碳化能力、收缩、徐变和抗氯离子渗透性等耐久性能均低于普通混凝土。由于废弃混凝土质量差异较大,通过简单工艺制备的再生骨料性能差异也较大,不便于再生骨料的推广应用。尤其是在预制混凝土构件使用中,对混凝土早期强度要求较高,再生粗骨料存在的问题导致其无法满足实际工程应用需求。目前,针对再生粗骨料吸水率高、存在大量微裂纹、物理性能较差的情况,已经进行了一系列的改性措施。主要包括:(1)通过碳化手段,依靠生成的碳酸钙填充空隙和裂缝来降低吸水,但由于再生骨料中二氧化钙含量有限,在无外来碱物质补充的条件下,很难实现对微裂纹的完全有效填充;(2)采用矿渣、粉煤灰、二氧化硅或者纳米二氧化硅颗粒等具有火山灰活性的物质进行渗透填充并进行火山灰反应,这种方法可以有效提高混凝土最终强度,但由于活性物质是在加入水泥形成混凝土拌合物的条件下才能发挥其最大的活性作用,因此再生骨料的吸水率无法达到明显降低;(3)采用微生物诱导碳酸钙沉积的方式,依靠耐碱微生物酶化反应生成碳酸根离子,进而与再生骨料中的钙离子反应生成碳酸钙,进而实现对微裂纹的填充并提高再生骨料的物理性能。但是由于微生物受生存条件的影响,无法完全实现对微裂纹的有效完全填充,对再生骨料吸水率的降低效果较差,从而导致混凝土拌合物用水量较大,影响最终强度。因此,找到一种既能够堵塞微裂纹,提高再生骨料性能,又能够在再生骨料混凝土中改善混凝土性能的改性和优化方法,能够整体上有效解决以上矛盾和问题,对提高再生混凝土的强度以及推广再生混凝土具有重要意义。
发明内容
为解决上述问题,本发明提供一种改性再生粗骨料的制备方法,该方法制得的改性再生粗骨料可以有效改善再生粗骨料的空隙与裂缝,降低吸水率;经过改性后的再生粗骨料所配置的混凝土相比于未改性的再生粗骨料配制的混凝土,其早期性能明显提升。
本发明提供一种改性再生粗骨料的制备方法,该方法包括以下步骤:
(1)将废弃混凝土破碎筛分后获得的再生粗骨料用清水浸泡并清洗干净,之后晾干;
(2)将步骤(1)所述晾干后的再生粗骨料充分浸泡在硅渣乳浊液中;
(3)在步骤(2)所述的混合液中加入石灰石粉,并不断搅拌,与硅渣乳浊液混合均匀;
(4)混合均匀后继续缓慢搅拌一段时间后,将再生粗骨料捞出自然沥干,即得到所述改性再生粗骨料。
步骤(1)所述再生粗骨料为碳酸钙质骨料。
步骤(1)所述筛分后的再生粗骨料颗粒级配满足GB/T 25177-2010《混凝土用再生粗骨料》中规定的颗粒尺寸为5~25mm的颗粒。
步骤(2)中所述硅渣乳浊液为已回收锆的酸性硅渣颗粒在水中经超声分散均匀获得的不分层混合液,其溶质质量浓度为4%~25%,所述已回收锆的酸性硅渣颗粒的粒径不大于0.05mm;工业生产锆产生的硅渣废弃物会进行回收,回收锆时将氧氯化锆生产中酸化工序的料液进行搅拌,加人冷凝酸漂洗液,稀释搅拌,压滤,分离得到酸性硅渣和氧氯化锆母液,得到的酸性硅渣因为含有HCl,因此呈酸性;所述超声分散时间一般是3~5min;
步骤(2)中所述充分浸泡是指再生粗骨料全部浸泡在硅渣乳浊液内,浸泡4-6h,每浸泡1-2h,搅拌30min。
步骤(3)所述石灰石粉满足GB/T 35164-2017《用于水泥、砂浆和混凝土中的石灰石粉》中规定的要求,掺入量为所述已回收锆的酸性硅渣颗粒质量的2~5wt%。
步骤(4)所述搅拌时间至少30min。
有益效果:
与现有技术相比,本发明具有下列优点:
(1)本发明利用硅渣乳浊液对再生粗骨料进行改性,硅渣颗粒能够填充到粗骨料的缝隙与裂缝到中,减少再生粗骨料对水分的吸收,降低其吸水率;同时硅渣颗粒能够与再生骨料中存在的氢氧化钙进行中和反应,生成水合二氧化硅和硅酸钙,进一步填充密实裂缝;未反应的硅渣吸附在骨料表面,能够有效阻止水分进入,进一步降低了吸水率。同时,利用改性后再生粗骨料配制再生混凝土时,硅渣能够在早期快速加入到水泥水化反应中,加快水泥水化,优化再生骨料与浆体间的界面粘结性,提高再生混凝土的早期强度和力学性能。
(2)本发明利用的硅渣乳浊液中存在的HCl会与碳酸钙质的骨料进行反应,对骨料进行表面腐蚀,尤其在裂缝处和砂浆包裹不均匀处,但是硅渣的胶化会有效附着在反应界面,阻止反应的进一步发生。这样一方面利用HCl对再生粗骨料进行表面处理,降低其吸水率,一方面加速了硅渣对裂缝处的填充密实,避免了HCl对骨料的过分腐蚀。同时,利用硅渣的吸附性可以使反应生成的氯化钙以及后期加入石灰石粉中和溶液产生的氯化钙有效的吸附在硅渣上,在配制再生混凝土时,能够加快水泥的水化反应提高再生混凝土的早期强度。
(3)本发明所选用的硅渣为工业废弃物,以此来改善建筑废弃物的性能并实现资源的循环利用,与我国可持续发展的政策相符合,不仅能够节约天然资源,而且为工业废弃物和建筑固体废弃物的利用提供了新的方向。
(4)本发明操作过程简单,不需要复杂的设备和其他原材料,成本低廉,具有很高的经济价值和应用价值。
具体实施方式
为了更好的理解本发明,下面对本发明做进一步的说明,但不能理解为本发明仅适用于下面实例,该领域的技术人员根据上述发明的内容对本发明做出的一些非本质的改动和调整,仍属于本发明的保护范围。
基准实例:将再生粗骨料在自来水中浸泡并搅拌后捞出,用清水清洗干净,自然晾晒至表面干燥;采用JGJ52所规定的试验方法,测定再生粗骨料的饱和面干吸水率;然后参照GB/T50080中的试验方法,采用再生粗骨料配置混凝土,采用PO.42.5水泥,细度模数2.8的天然砂,水灰比0.40,砂率40%,聚羧酸减水剂减水率25%、掺量2%(胶凝材料占比)。各组分质量比为水泥:水、天然砂:再生粗骨料:聚羧酸减水剂=1:0.40:1.63:2.45:0.02。
实施例1:
一种改性再生粗骨料的制备方法,该方法包括以下步骤:
(1)将废弃混凝土破碎筛分后获得的再生粗骨料用清水浸泡并清洗干净,之后晾干;
(2)将步骤(1)所述晾干后的再生粗骨料充分浸泡在质量浓度为4%的粒径不大于0.05mm硅渣的乳浊液中,浸泡4h,每间隔1h搅拌30min;
(3)在步骤(2)所述的混合液中加入质量分数为硅渣颗粒5%的石灰石粉,并不断搅拌,与硅渣乳浊液混合均匀;
(4)继续缓慢搅拌30min,将再生粗骨料捞出自然沥干,即得到所述改性再生粗骨料。
根据采用JGJ52所规定的试验方法,测定再生粗骨料的饱和面干吸水率;然后参照GB/T50080中的试验方法,采用再生粗骨料配置再生混凝土,采用PO.42.5水泥,细度模数2.8的天然砂,水灰比0.40,砂率40%,聚羧酸减水剂减水率25%,掺量2%(胶凝材料占比)。各组分质量配比为水泥:水:天然砂:改性再生粗骨料:聚羧酸减水剂=1:0.40:1.63:2.45:0.02。
实施例2:
一种改性再生粗骨料的制备方法,该方法包括以下步骤:
(1)将废弃混凝土破碎筛分后获得的再生粗骨料用清水浸泡并清洗干净,之后晾干;
(2)将步骤(1)所述晾干后的再生粗骨料充分浸泡在质量浓度为10%的粒径不大于0.05mm硅渣的乳浊液中,浸泡5h,每间隔1h搅拌30min;
(3)在步骤(2)所述的混合液中加入质量分数为硅渣颗粒3%的石灰石粉,并不断搅拌,与硅渣乳浊液混合均匀;
(4)继续缓慢搅拌30min,将再生粗骨料捞出自然沥干,即得到所述改性再生粗骨料。
根据采用JGJ52所规定的试验方法,测定再生粗骨料的饱和面干吸水率;然后参照GB/T50080中的试验方法,采用再生粗骨料配置再生混凝土,采用PO.42.5水泥,细度模数2.8的天然砂,水灰比0.40,砂率40%,聚羧酸减水剂减水率25%,掺量2%(胶凝材料占比)。各组分质量配比为水泥:水:天然砂:改性再生粗骨料:聚羧酸减水剂=1:0.40:1.63:2.45:0.02。
实施例3:
一种改性再生粗骨料的制备方法,该方法包括以下步骤:
(1)将废弃混凝土破碎筛分后获得的再生粗骨料用清水浸泡并清洗干净,之后晾干;
(2)将步骤(1)所述晾干后的再生粗骨料充分浸泡在质量浓度为15%的粒径不大于0.05mm硅渣的乳浊液中,浸泡6h,每间隔2h搅拌30min;
(3)在步骤(2)所述的混合液中加入质量分数为硅渣颗粒2%的石灰石粉,并不断搅拌,与硅渣乳浊液混合均匀;
(4)继续缓慢搅拌30min,将再生粗骨料捞出自然沥干,即得到所述改性再生粗骨料。
根据采用JGJ52所规定的试验方法,测定再生粗骨料的饱和面干吸水率;然后参照GB/T50080中的试验方法,采用再生粗骨料配置再生混凝土,采用PO.42.5水泥,细度模数2.8的天然砂,水灰比0.40,砂率40%,聚羧酸减水剂减水率25%,掺量2%(胶凝材料占比)。各组分质量配比为水泥:水:天然砂:改性再生粗骨料:聚羧酸减水剂=1:0.40:1.63:2.45:0.02。
实施例4:
一种改性再生粗骨料的制备方法,该方法包括以下步骤:
(1)将废弃混凝土破碎筛分后获得的再生粗骨料用清水浸泡并清洗干净,之后晾干;
(2)将步骤(1)所述晾干后的再生粗骨料充分浸泡在质量浓度为25%的粒径不大于0.05mm硅渣的乳浊液中,浸泡6h,每间隔1h搅拌30min;
(3)在步骤(2)所述的混合液中加入质量分数为硅渣颗粒4%的石灰石粉,并不断搅拌,与硅渣乳浊液混合均匀;
(4)继续缓慢搅拌30min,将再生粗骨料捞出自然沥干,即得到所述改性再生粗骨料。
根据采用JGJ52所规定的试验方法,测定再生粗骨料的饱和面干吸水率;然后参照GB/T50080中的试验方法,采用再生粗骨料配置再生混凝土,采用PO.42.5水泥,细度模数2.8的天然砂,水灰比0.40,砂率40%,聚羧酸减水剂减水率25%,掺量2%(胶凝材料占比)。各组分质量配比为水泥:水:天然砂:改性再生粗骨料:聚羧酸减水剂=1:0.40:1.63:2.45:0.02。
参照JGJ52所规定的试验方法,分别对改性前后的再生粗骨料的饱和面干吸水率进行测试,基准例及各实施例中改性前后再生粗骨料的吸水率对比的测试结果见表1。
表1改性前后再生粗骨料的吸水率对比
实例 | 饱和面干吸水率/% |
基准实例 | 8.8% |
实施例1 | 7.4% |
实施例2 | 5.2% |
实施例3 | 4.8% |
实施例4 | 3.2% |
从表1中可以看出,通过本发明方法制得的改性后再生粗骨料的吸水率明显降低,说明再生粗骨料中的裂缝被填充,从而使再生粗骨料性能得到明显改善。
参照GB50080中的测试方法测试了骨料改性前后拌和物的坍落度,参照GB50081中的测试方法测试了骨料改性前后混凝土的28天强度,参照GB50082的测试方法测试了再生粗骨料改性前后混凝土的抗渗性能,测试结果见表2。
表2各实施例所述改性前后再生粗骨料制得的混凝土的性能
从表2中可以看出,相比于改性前,本发明制得的改性后再生粗骨料的1d、3d抗压强度得到了较大程度的提升,而且后期强度并没有降低,最终28d强度也远高于未改性的再生骨料。这说明,改性再生粗骨料能够有效提升混凝土的早期强度和最终强度。
Claims (6)
1.一种改性再生粗骨料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将废弃混凝土破碎筛分后获得的再生粗骨料用清水浸泡并清洗干净,之后晾干;
(2)将步骤(1)所述晾干后的再生粗骨料充分浸泡在硅渣乳浊液中;
(3)在步骤(2)所述的混合液中加入石灰石粉,并不断搅拌,与硅渣乳浊液混合均匀;
(4)混合均匀后继续缓慢搅拌一段时间后,将再生粗骨料捞出自然沥干,即得到所述改性再生粗骨料;
步骤(2)中所述充分浸泡是指再生粗骨料全部浸泡在硅渣乳浊液内,浸泡4-6h,每浸泡1-2h,搅拌30min;
步骤(2)中所述硅渣乳浊液为已回收锆的酸性硅渣颗粒在水中经超声分散均匀获得的不分层混合液,其溶质质量浓度为4%~25%;
步骤(3)所述石灰石粉满足GB/T 35164-2017《用于水泥、砂浆和混凝土中的石灰石粉》中规定的要求,掺入量为所述已回收锆的酸性硅渣颗粒质量的2~5wt%。
2.根据权利要求1所述的一种改性再生粗骨料的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述再生粗骨料为碳酸钙质骨料。
3.根据权利要求1所述的一种改性再生粗骨料的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述筛分后的再生粗骨料颗粒级配满足GB/T 25177-2010《混凝土用再生粗骨料》中规定的颗粒尺寸为5~25mm的颗粒。
4.根据权利要求1所述的一种改性再生粗骨料的制备方法,其特征在于,步骤(2)中所述硅渣乳浊液中已回收锆的酸性硅渣颗粒的粒径不大于0.05mm。
5.根据权利要求1所述的一种改性再生粗骨料的制备方法,其特征在于,所述超声分散时间为3~5min。
6.根据权利要求1所述的一种改性再生粗骨料的制备方法,其特征在于,步骤(4)所述搅拌时间至少30min。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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