CN112876117A - 一种建筑垃圾再生细骨料表面改性方法和混凝土及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于建筑垃圾再生处理技术领域，本发明涉及一种建筑垃圾再生细骨料表面改性方法和混凝土及应用。所述方法为：将再生细骨料进行清洗，干燥后，将再生骨料放入正硅酸四乙酯溶液中，然后取出干燥得到疏水性再生细骨料。对于高吸水率的再生细骨料的工作性有明显的改善效果。能够保持抗压强度。

Description

一种建筑垃圾再生细骨料表面改性方法和混凝土及应用
技术领域
本发明属于建筑垃圾再生处理技术领域，具体涉及一种建筑垃圾再生细骨料表面改性方法和混凝土及应用。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
在我国城市化进程中，建筑垃圾总量持续增高，且大部分尚未得到合理利用。近几年，我国每年产生的建筑垃圾总量约为15.5-24亿t，占据城市垃圾约30％-40％的比例。至2020年左右，我国建筑垃圾产生量可能达到峰值，其中60％以上可再生利用，因此，建筑垃圾的资源化综合利用将成为社会关注热点。
与天然细骨料相比，建筑垃圾再生细骨料孔隙率高，因而吸水性强。再生细骨料越细，其比表面积就越大，再生细骨料的吸水力也就越大，这就减少了混凝土中的有效水，而使得混凝土混合料的稠度下降。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种建筑垃圾再生细骨料表面改性方法和混凝土及应用。
为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：
第一方面，一种建筑垃圾再生细骨料表面改性方法，所述方法为：
将再生细骨料进行清洗，干燥后，将再生骨料放入正硅酸四乙酯(TEOS)溶液中，然后取出干燥得到疏水性再生细骨料。
再生细骨料通过正硅酸四乙酯进行处理后，改善了再生细骨料的吸水性能。
正硅酸四乙酯(TEOS)具有较强的渗透能力，它能渗透进入再生细骨料表面一定深度，可堵塞骨料中更多的毛细微孔，防止混凝土在拌制过程中吸收较多的水分，从而显著提髙再生混凝土的工作性能。憎水处理对于高吸水率的再生细骨料的工作性有明显的改善效果。
在本发明的一些实施方式中，再生细骨料进行清洗前，再生细骨料的平均粒径为0.15mm～4.7mm；优选为0.4-0.6mm。所述的建筑垃圾再生细骨料的颗粒级配满足GB/T25176-2010中规定的要求，在上述优选的范围内能够在增大疏水界面的同时降低孔隙率。
在本发明的一些实施方式中，再生细骨料进行清洗后，通过自然晾干的方式进行干燥。
在本发明的一些实施方式中，浸泡的时间为1-5d；优选为2-4d，进一步优选为3d。在上述优选的浸泡时间，再生细骨料已浸泡充分，达到最佳的改性效果。
在本发明的一些实施方式中，浸泡后的再生细骨料通过自然晾干的方式进行干燥。
在本发明的一些实施方式中，再生细骨料通过再生骨料经过破碎机后筛分处理得到。
第二方面，一种再生混凝土，包括上述的再生细骨料、天然粗骨料、水泥和水。
在本发明的一些实施方式中，再生混凝土中再生细骨料的质量占比为5-50％；优选为10-40％；更进一步优选为10-30％。
第三方面，上述建筑垃圾再生细骨料表面改性方法或上述的再生混凝土在建筑垃圾再生处理领域中的应用。
本发明一个或多个技术方案具有以下有益效果：
本发明的建筑垃圾再生细骨料表面改性方法，操作简单，成本低，能够最大限度的提升再生骨料的工作性能、力学性能和耐久性能，且具有低孔隙率、低吸水率特点，扩大再生骨料在高性能混凝土中的利用率。
再生细骨料制备得到再生混凝土，具有低吸水率和保持抗压强度的特点。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。下面结合实施例对本发明进一步说明
基准实例：对建筑垃圾再生细骨料进行清洗，自然晾晒至表面干燥，筛分处理后，得到0.5mm左右的再生细骨料；根据GB14684-2011所规定的试验方法，测定建筑垃圾再生细骨料的饱和面干吸水率；然后参照《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081)的试验方法，制备再生混凝土。
实施案例1：
一种建筑垃圾再生细骨料的改性方法，包括以下步骤：
1)对平均粒径为0.5mm的建筑垃圾再生细骨料进行清洗，自然晾晒至表面干燥；
2)将步骤1)干燥后的建筑垃圾再生细骨料浸泡在TEOS溶液中，使得TEOS溶液液完全没过建筑垃圾再生细骨料；
3)浸泡3d，自然晾干即可得到改性后的建筑垃圾再生细骨料；
根据GB14684-2011所规定的试验方法，测定改性前、后建筑垃圾再生细骨料的饱和面干吸水率。
实施案例2：
一种建筑垃圾再生细骨料的改性方法，包括以下步骤：
1)对平均粒径为0.5mm的建筑垃圾再生细骨料进行清洗，自然晾晒至表面干燥；
2)将步骤1)干燥后的建筑垃圾再生细骨料浸泡在TEOS溶液中，使得TEOS溶液液完全没过建筑垃圾再生细骨料；
3)浸泡3d，自然晾干即可得到改性后的建筑垃圾再生细骨料；
4)将改性建筑垃圾再生细骨料按照10％体积比例进行内掺，其余组分为天然粗骨料、水泥、水，制备再生混凝土。
根据UNI EN 1015-18:2004所规定的试验方法，进行毛细管吸水试验，测定内掺10％改性建筑垃圾再生细骨料的再生混凝土毛细吸水系数；参照《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081)的试验方法，测定内掺10％改性建筑垃圾再生细骨料的再生混凝土28d的抗压强度。
实施案例3：
一种建筑垃圾再生细骨料的改性方法，包括以下步骤：
1)对平均粒径为0.5mm的建筑垃圾再生细骨料进行清洗，自然晾晒至表面干燥；
2)将步骤1)干燥后的建筑垃圾再生细骨料浸泡在TEOS溶液中，使得TEOS溶液液完全没过建筑垃圾再生细骨料；
3)浸泡3d，自然晾干即可得到改性后的建筑垃圾再生细骨料；
4)将改性建筑垃圾再生细骨料按照20％体积比例进行内掺，其余组分为天然粗骨料、水泥、水，制备再生混凝土。
根据UNI EN 1015-18:2004所规定的试验方法，进行毛细管吸水试验，测定内掺20％改性建筑垃圾再生细骨料的再生混凝土毛细吸水系数；参照《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081)的试验方法，测定内掺20％改性建筑垃圾再生细骨料的再生混凝土28d的抗压强度。
实施案例4：
一种建筑垃圾再生细骨料的改性方法，包括以下步骤：
1)对平均粒径为0.5mm的建筑垃圾再生细骨料进行清洗，自然晾晒至表面干燥；
2)将步骤1)干燥后的建筑垃圾再生细骨料浸泡在TEOS溶液中，使得TEOS溶液液完全没过建筑垃圾再生细骨料；
3)浸泡3d，自然晾干即可得到改性后的建筑垃圾再生细骨料；
4)将改性建筑垃圾再生细骨料按照30％体积比例进行内掺，其余组分为天然粗骨料、水泥、水，制备再生混凝土。
根据UNI EN 1015-18:2004所规定的试验方法，进行毛细管吸水试验，测定内掺30％改性建筑垃圾再生细骨料的再生混凝土毛细吸水系数；参照《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081)的试验方法，测定内掺30％改性建筑垃圾再生细骨料的再生混凝土28d的抗压强度。
参照GB14684-2011所规定的试验方法，分别对改性前后建筑垃圾再生细骨料的饱和面干吸水率进行测试，测试所得结果见表1：
表1改性前后建筑垃圾再生细骨料吸水率
序号 饱和面干吸水率/％ 备注
1 15.6 基准实例
2 9.05 实施例1
参照UNI EN 1015-18:2004规定的试验方法，进行毛细管吸水试验，改性前及改性后再生细骨料不同体积掺比再生混凝土的毛细吸水系数，测试所得结果见表2：
表2改性再生细骨料不同体积掺比再生混凝土的毛细吸水系数
序号 毛细吸水系数/g/(m<sup>2</sup>.h<sup>0.5</sup>) 备注
1 186.52 基准实例
2 125.84 实施例2
3 98.95 实施例3
4 79.05 实施例4
再生混凝土中，随着改性再生细骨料的掺比逐渐增加，毛细吸水系数逐渐减小，改性再生细骨料在再生混凝土内部能够发生一系列反应生成凝胶物质填充孔洞，增强再生混凝土内部的致密性，降低孔隙率，进而提高了再生混凝土的防水性能。
参照《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081)的试验方法，测试改性前及改性后再生细骨料不同体积掺比再生混凝土的28d抗压强度，所得结果见表3：
表3改性再生细骨料不同体积掺比再生混凝土的抗压强度
序号 28d抗压强度/Mpa 备注
1 42.8 基准实例
2 41.5 实施例2
3 39.8 实施例3
4 38.6 实施例4
实施例5
一种建筑垃圾再生细骨料的改性方法，包括以下步骤：
1)对平均粒径为0.8mm的建筑垃圾再生细骨料进行清洗，自然晾晒至表面干燥；
2)将步骤1)干燥后的建筑垃圾再生细骨料浸泡在TEOS溶液中，使得TEOS溶液液完全没过建筑垃圾再生细骨料；
3)浸泡3d，自然晾干即可得到改性后的建筑垃圾再生细骨料；
4)将改性建筑垃圾再生细骨料按照20％体积比例进行内掺，制备再生混凝土。
根据UNI EN 1015-18:2004所规定的试验方法，进行毛细管吸水试验，测定内掺20％改性建筑垃圾再生细骨料的再生混凝土毛细吸水系数；参照《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081)的试验方法，测定内掺20％改性建筑垃圾再生细骨料的再生混凝土28d的抗压强度。
实施例5相比于实施例3，建筑垃圾的平均粒径为0.8mm，得到的再生混凝土的效毛细吸水系数升高，见下表4。说明当平均粒径较大时，与其他成分形成的胶凝结构较平均粒径为0.5mm不够密实，在一定程度上增大了再生混凝土内部的孔隙率。
表4改性再生细骨料同体积掺比不同粒径再生混凝土的毛细吸水系数
序号 毛细吸水系数/g/(m<sup>2</sup>.h<sup>0.5</sup>) 备注
1 186.52 基准实例
2 98.95 实施例3
3 102.78 实施例5
实施例6
一种建筑垃圾再生细骨料的改性方法，包括以下步骤：
1)对平均粒径为0.5mm的建筑垃圾再生细骨料进行清洗，自然晾晒至表面干燥；
2)将步骤1)干燥后的建筑垃圾再生细骨料浸泡在TEOS溶液中，使得TEOS溶液液完全没过建筑垃圾再生细骨料；
3)浸泡5d，自然晾干即可得到改性后的建筑垃圾再生细骨料；
4)将改性建筑垃圾再生细骨料按照20％体积比例进行内掺，制备再生混凝土。
根据UNI EN 1015-18:2004所规定的试验方法，进行毛细管吸水试验，测定内掺20％改性建筑垃圾再生细骨料的再生混凝土毛细吸水系数；参照《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081)的试验方法，测定内掺20％改性建筑垃圾再生细骨料的再生混凝土28d的抗压强度。
实施例6相比于实施例2，延长了再生细骨料的浸泡时间，再生混凝土的毛细系数系数同浸泡3d的效果基本保持一致。说明延长浸泡时间，不会大幅度降低再生混凝土的毛细吸水效果。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种建筑垃圾再生细骨料表面改性方法，其特征在于：所述方法为：
将再生细骨料进行清洗，干燥后，将再生骨料放入正硅酸四乙酯溶液中，然后取出干燥得到疏水性再生细骨料。
2.如权利要求1所述的建筑垃圾再生细骨料表面改性方法，其特征在于：再生细骨料进行清洗前，再生细骨料的平均粒径为0.3-1mm；优选为0.4-0.6mm。
3.如权利要求1所述的建筑垃圾再生细骨料表面改性方法，其特征在于：再生细骨料进行清洗后，通过自然晾干的方式进行干燥。
4.如权利要求1所述的建筑垃圾再生细骨料表面改性方法，其特征在于：浸泡的时间为1-5d；优选为2-4d，进一步优选为3d。
5.如权利要求1所述的建筑垃圾再生细骨料表面改性方法，其特征在于：浸泡后的再生细骨料通过自然晾干的方式进行干燥。
6.如权利要求1所述的建筑垃圾再生细骨料表面改性方法，其特征在于：再生细骨料通过再生骨料经过破碎机后筛分处理得到。
7.一种再生混凝土，其特征在于：包括权利要求1-6任一所述的建筑垃圾再生细骨料表面改性方法制备得到的再生细骨料、水泥和水。
8.如权利要求7所述的再生混凝土，其特征在于：再生混凝土中再生细骨料的质量占比为5-50％；优选为10-40％。
9.如权利要求8所述的再生混凝土，其特征在于：再生混凝土中再生细骨料的质量占比为10-30％。
10.权利要求1-6任一所述的建筑垃圾再生细骨料表面改性方法或权利要求7-9任一所述的再生混凝土在建筑垃圾再生处理领域中的应用。
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