CN116462437A - 一种改性再生骨料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于建筑材料技术领域，公开了一种改性再生骨料及其制备方法和应用。本发明改性再生骨料的制备方法包括以下步骤：将再生骨料浸泡在含钙的碱性溶液中，然后加入正硅酸乙酯和钛酸四丁酯，再加入植物活性硅氧化合物后进行水热反应，过滤后将矿化菌均匀分散于滤出物表面即得。本发明制备的改性再生骨料比改性前的饱和面干吸水率大幅降低，而且相比未改性骨料制备的混凝土，以本发明改性再生骨料制备的再生骨料混凝土的坍落度、28d抗压强度和抗渗性均出现明显提高。综上，本发明制备的改性再生骨料实现了资源化利用和性能优化，这对于环境保护、低碳发展和混凝土可持续发展具有重要意义。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种改性再生骨料及其制备方法和应用。
背景技术
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。但从产品生产上游来看，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，从而又导致了资源枯竭、山体滑坡、河床改道，严重破坏了自然环境。因此，再生混凝土骨料应运而生。
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），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含水量较大、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，不利于再生骨料的推广应用。
为了提高再生混凝土的性能，须对简单破碎获得的低品质再生骨料进行强化处理，尤其是需要控制再生骨料的吸水率。目前，再生骨料控制吸水的改性措施主要包括：1）物理改性：通过机械方法破坏弱的再生碎石颗粒或者去除粘附在碎石表面的残留砂浆，已达到降低孔隙率的目的；2）化学改性：通过活性掺合料、无机盐添加剂等措施，填充、封堵裂缝，来改善再生骨料表面状态。这些方法虽然在一定程度上提高了再生骨料的性能，但也有不足之处：物理改性工艺复杂、改良流程繁琐，设备庞大、动力消耗大以及设备成本高；传统化学方法受限于骨料本身的性能，添加剂的组分最佳配比、最佳产量以及最优浓度都无法准确的确定，生产和使用要么无法达到效果，要么造成资源浪费。因此，采用一种能够有效解决以上矛盾和问题的优化方法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
针对现有技术中存在的问题和不足，本发明的目的在于提供一种改性再生骨料及其制备方法和应用。
基于上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明第一方面提供了一种改性再生骨料的制备方法，包括如下步骤：
（1）在40-80℃条件下，将再生骨料加入含钙的碱性溶液中浸泡，得到预混物A；
（2）将正硅酸乙酯、钛酸四丁酯、乙醇混匀后加入预混物A中搅拌均匀，得到预混物B；
（3）将植物活性硅氧化合物加入预混物B中，分散均匀后静置，得到预混物C；将预混物C加入反应器中加热至300-400℃进行水热反应，得到预混物D；
所述植物活性硅氧化合物的制备方法为：将新鲜的禾本科植物叶片放入水中进行分散处理，过滤后收集沉淀物，然后将沉淀物干燥后即得；
（4）将预混物D过滤后收集滤出物，待滤出物降温后将矿化菌均匀分散于滤出物表面，即得改性再生骨料。
优选地，所述再生骨料为粒径5-35mm的碎石颗粒，粒径0.075-5mm的砂浆颗粒或粒径5-35mm的砖块颗粒。
优选地，所述含钙的碱性溶液为氢氧化钠水溶液和氢氧化钙水溶液的混合液；所述氢氧化钠水溶液的质量分数为10%-52%；所述氢氧化钙水溶液为饱和氢氧化钙水溶液；所述氢氧化钠水溶液与氢氧化钙水溶液的体积比为（3-4）∶（1-2）。
更加优选地，所述含钙的碱性溶液的添加量以完全浸没再生骨料为准，为了降低含钙的碱性溶液原料成本，所述再生骨料与含钙的碱性溶液的质量比为5∶（2-4）。
优选地，所述植物活性硅氧化合物与再生骨料的质量比为（0.5-2）∶100。更加优选地，所述植物活性硅氧化合物的最优比与再生骨料的种类有关。
优选地，所述植物活性硅氧化合物的制备方法中，分散处理方式为超声处理，超声处理6-8h；分散处理过程中的水温为25-80℃；干燥温度为30-80℃。更加优选地，分散处理过程中的水温为25-40℃；干燥温度为40-60℃。
优选地，所述再生骨料与正硅酸乙酯、钛酸四丁酯、乙醇的质量比为100∶（5-8）∶（6-10）∶（2-5）。
优选地，所述矿化菌为碳酸钙矿化菌群；所述矿化菌与再生骨料的质量比为（0.01-0.1）∶100。
优选地，步骤（1）中所述浸泡时间为4-6h。
更加优选地，步骤（2）中所述搅拌过程中，预混物中的溶液会出现浑浊变成乳白色的现象，搅拌终点为乳白色现象不再发生变化为止。
优选地，步骤（3）中所述分散方式为超声处理；所述静置时间为6-8h；所述水热反应时间为24-48h。
优选地，步骤（4）中滤出物降温后温度不超过60℃；所述矿化菌均匀分散于滤出物表面的方法为将矿化菌的悬浊液雾化后均匀喷洒于滤出物表面。
本发明第二方面提供了一种利用上述第一方面任一所述制备方法制备的改性再生骨料。
本发明第三方面提供了上述第二方面所述的改性再生骨料在再生骨料混凝土中的应用。
本发明第四方面提供了一种改性再生骨料混凝土，所述改性再生骨料混凝土由水泥、粉煤灰、砂、改性再生骨料、水和外加剂制备而成；所述改性再生骨料为上述第二方面所述的改性再生骨料；
所述水泥、粉煤灰、砂、改性再生骨料、水的质量比为（28-35）∶（8-15）∶（70-85）∶（95-115）∶（14-20）；所述外加剂用量为水泥质量的1%-3%。
更加优选地，所述外加剂为抗泥型聚羧酸系高性能减水剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
（1）本发明先将再生骨料加入含钙的碱性溶液中进行碱激发处理；然后再加入正硅酸乙酯和钛酸四丁酯，生成具有较强吸附性和具有一定溶解金属氧化物能力的硅钛酸钠，使硅钛酸钠完全包裹并附着在再生骨料表面的同时，还溶解出一定量的活性金属阳离子如钙离子，富集大量活性硅铝；之后加入具有生物活性的硅氧化合物（具体提取自禾本科植物叶片表面，一类以硅氧化合物为主的微纳米粒子和纤维结构体），深入再生骨料缝隙与钙离子反应，对再生骨料起到搭建微观骨架、晶核和填充效应，促进再生骨料裂缝的封堵闭合。在其中一项实施例中，本发明制备的改性再生骨料的饱和面干吸水率为1.1%，比改性前降低7.3%；以其制备的再生骨料混凝土的坍落度为160mm，28d抗压强度为39.8MPa，抗渗性为0.48×10-6mm/s，比未改性再生骨料混凝土坍落度提高了63%，28d抗压强度提高了23%，抗渗性提高了3倍。因此，本发明制备的改性再生骨料实现了资源化利用和性能优化，这对于环境保护、低碳发展和混凝土可持续发展具有重要意义。
（2）本发明最后还在再生骨料表面加入矿化菌，利用矿化菌使析出附着在再生骨料表面的氢氧化钙转化为碳酸钙，进一步实现再生骨料的表面改善和补强，降低再生骨料的吸水率，提高再生骨料的整体性能。而且矿化菌还可以进一步参与改性再生骨料混凝土中的矿化反应，进一步提高混凝土的密实度和强度。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本申请。
实施例1：植物活性硅氧化合物对改性再生骨料和改性再生骨料混凝土性能的影响
为了探讨植物活性硅氧化合物对改性再生骨料和改性再生骨料混凝土性能的影响，发明人分别做了以下实验，即实施例1-1至实施例1-3，其对应的植物活性硅氧化合物的添加方式和以其制备的改性再生骨料、改性再生骨料混凝土性能的测定结果如表1所示。其中，改性再生骨料饱和面干吸水率的测定参照JGJ52所规定的试验方法进行；改性再生骨料混凝土坍落度的测定参照GB50080所规定的试验方法进行，28d抗压强度的测定参照GB50081所规定的试验方法进行，抗渗性的测定参照GB50082所规定的渗水高度法试验方法进行。
实施例1-1
本实施例提供一种改性再生骨料，其制备方法包括如下步骤：
（1）将52%的氢氧化钠水溶液和饱和氢氧化钙水溶液以体积比2∶1混匀后得到含钙的碱性溶液，然后将100份再生骨料加入40份含钙的碱性溶液中，75℃浸泡4h，得到预混物A；
所述再生骨料为粒径5-35mm的碎石颗粒。
（2）将5份正硅酸乙酯、10份钛酸四丁酯、3份乙醇混合均匀后，缓慢滴入预混物A中并搅拌均匀，使预混物中的溶液浑浊变成乳白色，得到预混物B。
（3）将1.5份粉末状的植物活性硅氧化合物加入预混物B中，超声分散均匀后静置浸泡8h，得到预混物C；
所述植物活性硅氧化合物的制备方法为：取新鲜的禾本科植物叶片（披碱草叶片，叶片表面有多种形态的植物活性硅氧化合物，如锯齿棒状、毛发纤维状等）在温度为30℃的水中进行超声分散处理6h，过滤后收集沉淀物，然后将沉淀物在60℃下进行干燥处理，得到植物活性硅氧化合物。
（4）将预混物C加入水热合成反应釜中加热至400℃进行水热反应48h，得到预混物D。
（5）将预混物D过滤后收集滤出物，待滤出物降温至60℃后，将0.02份碳酸钙矿化菌群胶囊制成悬浊液雾化后均匀分散于滤出物表面，自然晾干后即得改性再生骨料。
本实施例还提供一种改性再生骨料混凝土，其中，每立方米的改性再生骨料混凝土的制备原料包括：290kg P.O42.5水泥，100kg粉煤灰，780kg砂，1060kg本实施例制备的改性再生骨料，175kg水，7.8kgPCE（中文名：聚羧酸系高性能减水剂）。其制备方法包括如下步骤：先加入水泥、粉煤灰、砂和改性再生骨料，使其充分混合均匀后，将水与减水剂同时加入，搅拌至浆体均匀后成型，得到改性再生骨料混凝土。
实施例1-2
一种改性再生骨料内容与实施例1-1的内容基本相同，其不同之处在于：步骤（1）中的再生骨料为粒径0.075-5mm的砂浆颗粒。
一种改性再生骨料混凝土内容与实施例1-1的内容基本相同，其不同之处在于：原料中改性再生骨料为本实施例制备的。
实施例1-3
一种改性再生骨料内容与实施例1-1的内容基本相同，其不同之处在于：不进行步骤（3）的制备，直接将步骤（2）制备的预混物B代替步骤（4）中的预混物C加入反应器中进行预混物D的制备。
一种改性再生骨料混凝土内容与实施例1-1的内容基本相同，其不同之处在于：原料中改性再生骨料为本实施例制备的。
实施例1-4
一种改性再生骨料内容与实施例1-1的内容基本相同，其不同之处在于：步骤（1）中的再生骨料为粒径0.075-5mm的砂浆颗粒；不进行步骤（3）的制备，直接将步骤（2）制备的预混物B代替步骤（4）中的预混物C加入反应器中进行预混物D的制备。
一种改性再生骨料混凝土内容与实施例1-1的内容基本相同，其不同之处在于：原料中改性再生骨料为本实施例制备的。
实施例1-5
一种改性再生骨料内容与实施例1-1的内容基本相同，其不同之处在于：步骤（3）中，用1.5份纳米活性二氧化硅粉末代替1.5份的植物活性硅氧化合物加入预混物B中，进行预混物C的制备。
一种改性再生骨料混凝土内容与实施例1-1的内容基本相同，其不同之处在于：原料中改性再生骨料为本实施例制备的。
实施例1-6
一种改性再生骨料内容与实施例1-1的内容基本相同，其不同之处在于：步骤（1）中的再生骨料为粒径0.075-5mm的砂浆颗粒；步骤（3）中，用1.5份纳米活性二氧化硅粉末代替1.5份的植物活性硅氧化合物加入预混物B中，进行预混物C的制备。
一种改性再生骨料混凝土内容与实施例1-1的内容基本相同，其不同之处在于：原料中改性再生骨料为本实施例制备的。
表1 植物活性硅氧化合物对改性再生骨料性能的影响
对比实施例1-1、1-3和1-5可以看出，当再生骨料种类同为碎石颗粒时，可以看出不加植物活性硅氧化合物的实施例1-3的饱和面干吸水率数据最高，以纳米活性二氧化硅代替植物活性硅氧化合物的实施例1-5的饱和面干吸水率数据次之，添加植物活性硅氧化合物的实施例1-1的饱和面干吸水率数据最低，改性再生骨料混凝土的性能如坍落度、28d抗压强度、抗渗性都受改性再生骨料的饱和面干吸水率的影响而呈现相同趋势。对比实施例1-2、1-4和1-6可以看出，当再生骨料种类同为砂浆颗粒时同样出现了此种趋势。需要说明的是，发明人还做了粒径5-35mm的砖块颗粒的对比实验，但由于砖块颗粒应用场景较少，因此未放数据，其数据趋势与碎石颗粒和砂浆颗粒的趋势相同。这是因为植物活性硅氧化合物经超声分散进入到骨料缝隙中，可以在碱性条件下可以参与水化反应，实现裂缝的封堵和补强，提高骨料密实度，进一步提高混凝土的综合性能；而纳米活性二氧化硅虽然可以作为晶核诱导水泥水化反应，以起到补强作用，但是效果明显不如植物活性硅氧化合物。因此，优选本实验制备的植物活性硅氧化合物对再生骨料进行改性，且优化改性条件时优先测试改性再生骨料的饱和面干吸水率数据。
实施例2：植物活性硅氧化合物制备过程中水温对改性再生骨料性能的影响
为了探讨植物活性硅氧化合物制备方法中水温对改性再生骨料饱和面干吸水率的影响，发明人分别做了以下实验，即实施例1-1、2-1至2-4，其对应的植物活性硅氧化合物制备方法中的水温和以其制备的改性再生骨料的饱和面干吸水率的测定结果如表2所示。
实施例2-1
一种改性再生骨料内容与实施例1-1的内容基本相同，其不同之处在于：步骤（3）所述植物活性硅氧化合物的制备方法中，超声分散处理的水温为25℃。
实施例2-2
一种改性再生骨料内容与实施例1-1的内容基本相同，其不同之处在于：步骤（3）所述植物活性硅氧化合物的制备方法中，超声分散处理的水温为40℃。
实施例2-3
一种改性再生骨料内容与实施例1-1的内容基本相同，其不同之处在于：步骤（3）所述植物活性硅氧化合物的制备方法中，超声分散处理的水温为80℃。
实施例2-4
一种改性再生骨料内容与实施例1-1的内容基本相同，其不同之处在于：步骤（3）所述植物活性硅氧化合物的制备方法中，超声分散处理的水温为100℃。
表2 植物活性硅氧化合物制备方法中水温对改性再生骨料性能的影响
对比实施例1-1、2-1至2-4可以看出，固定植物活性硅氧化合物的干燥温度为60℃及其加入量等其他条件时，改性再生骨料的饱和面干吸水率随着超声分散处理水温的升高呈现先下降后升高的趋势，在分散温度为30℃时达到最小值。这是因为在室温条件下，植物细胞仍有活性，能够保证生成的植物活性硅氧化合物结构的完整性和连续性，形态较好。温度升高后，植物体内硅氧化合物形态和结构受到影响，影响了后期与再生骨料的反应。此外，发明人还以砂浆颗粒为再生骨料进行如上改性过程，其饱和面干吸水率趋势与砂石颗粒的相同。因此，后续实验优选30℃的水温进行植物活性硅氧化合物的制备。
实施例3：植物活性硅氧化合物制备方法中干燥温度对改性再生骨料性能的影响
为了探讨植物活性硅氧化合物制备方法中干燥温度对改性再生骨料饱和面干吸水率的影响，发明人分别做了以下实验，即实施例1-1、3-1、3-2，其对应的植物活性硅氧化合物制备方法中的干燥温度和以其制备的改性再生骨料的饱和面干吸水率的测定结果如表3所示。
实施例3-1
一种改性再生骨料内容与实施例1-1的内容基本相同，其不同之处在于：步骤（3）所述植物活性硅氧化合物的制备方法中，干燥温度为40℃。
实施例3-2
一种改性再生骨料内容与实施例1-1的内容基本相同，其不同之处在于：步骤（3）所述植物活性硅氧化合物的制备方法中，干燥温度为80℃。
表3 植物活性硅氧化合物制备方法中干燥温度对改性再生骨料性能的影响
对比实施例1-1、3-1和3-2可以看出，固定植物活性硅氧化合物的超声处理水温为30℃及其加入量等其他条件时，改性再生骨料的饱和面干吸水率随着干燥温度的升高呈现先下降后升高的趋势。这是因为植物活性硅氧化合物取出后，在温度较低时，随着温度的升高，其活性得到提高，但是当温度过高时，反而影响了其活性，因此限定温度不高于80℃。此外，发明人还以砂浆颗粒为再生骨料进行如上改性过程，其饱和面干吸水率趋势与砂石颗粒的相同。因此，后续实验优选60℃的干燥温度进行植物活性硅氧化合物的制备。
实施例4：植物活性硅氧化合物加入量对改性再生骨料性能的影响
为了探讨植物活性硅氧化合物加入量对改性再生骨料饱和面干吸水率的影响，发明人分别做了以下实验，即实施例1-1、4-1至4-7，其对应的植物活性硅氧化合物加入量和以其制备的改性再生骨料的饱和面干吸水率的测定结果如表4所示。
实施例4-1
一种改性再生骨料内容与实施例1-1的内容基本相同，其不同之处在于：步骤（3）中植物活性硅氧化合物的加入量为0.5份。
实施例4-2
一种改性再生骨料内容与实施例1-1的内容基本相同，其不同之处在于：步骤（1）中的再生骨料为粒径0.075-5mm的砂浆颗粒；步骤（3）中植物活性硅氧化合物的加入量为0.5份。
实施例4-3
一种改性再生骨料内容与实施例1-1的内容基本相同，其不同之处在于：步骤（3）中植物活性硅氧化合物的加入量为1份。
实施例4-4
一种改性再生骨料内容与实施例1-1的内容基本相同，其不同之处在于：步骤（1）中的再生骨料为粒径0.075-5mm的砂浆颗粒；步骤（3）中植物活性硅氧化合物的加入量为1份。
实施例4-5
一种改性再生骨料内容与实施例1-1的内容基本相同，其不同之处在于：步骤（1）中的再生骨料为粒径0.075-5mm的砂浆颗粒。
实施例4-6
一种改性再生骨料内容与实施例1-1的内容基本相同，其不同之处在于：步骤（3）中植物活性硅氧化合物的加入量为2份。
实施例4-7
一种改性再生骨料内容与实施例1-1的内容基本相同，其不同之处在于：步骤（1）中的再生骨料为粒径0.075-5mm的砂浆颗粒；步骤（3）中植物活性硅氧化合物的加入量为2份。
表4 植物活性硅氧化合物加入量对改性再生骨料性能的影响
对比实施例4-1、4-3、1-1和4-6可以看出，当再生骨料种类同为碎石颗粒时，改性再生骨料的饱和面干吸水率随着植物活性硅氧化合物加入量的升高呈现先降低后升高的趋势。这是因为适量的植物活性硅氧化合物掺入能够对骨料缝隙起到良好的填充效果，过量掺入后存在挤压裂缝孔隙，从而使得裂缝二次开裂的情况。同时，多余的未反应的植物活性硅氧化合物以微粉附着在骨料表面，增大了其吸水性。
此外，发明人还以砂浆颗粒为再生骨料进行如上改性过程，对比实施例4-2、4-4、4-5和4-7可以看出，其饱和面干吸水率趋势与砂石颗粒的相同，但植物活性硅氧化合物的最优加入量不同。这是因为砂浆细骨料与粗骨料裂缝大小和尺寸存在差异性，因此其最佳掺量不同。
因此，可根据再生骨料种类优选植物活性硅氧化合物的加入量对其进行改性。
实施例5
本实施例提供一种改性再生骨料，其制备方法包括如下步骤：
（1）将10%的氢氧化钠水溶液和饱和氢氧化钙水溶液以体积比4∶1混匀后得到含钙的碱性溶液，然后将100份再生骨料加入80份含钙的碱性溶液中，40℃浸泡6h，得到预混物A；
所述再生骨料为粒径5-35mm的碎石颗粒。
（2）将5份正硅酸乙酯、6份钛酸四丁酯、5份乙醇混合均匀后，缓慢滴入预混物A中并搅拌均匀，使预混物中的溶液浑浊变成乳白色，得到预混物B。
（3）将0.5份粉末状的植物活性硅氧化合物加入预混物B中，超声分散均匀后静置浸泡8h，得到预混物C；
所述植物活性硅氧化合物的制备方法为：取新鲜的禾本科植物叶片（黑麦草叶片，叶片表面有植物活性硅氧化合物，呈尖型）在温度为80℃的水中进行超声分散处理6h，过滤后收集沉淀物，然后将沉淀物在80℃下进行干燥处理，得到植物活性硅氧化合物。
（4）将预混物C加入水热合成反应釜反应器中加热至300℃进行水热反应24h，得到预混物D。
（5）将预混物D过滤后收集滤出物，待滤出物降温至60℃后，将0.01份碳酸钙矿化菌群胶囊制成悬浊液雾化后均匀分散于滤出物表面，自然晾干后即得改性再生骨料。测定改性再生骨料的饱和面干吸水率为3.2%。
本实施例还提供一种改性再生骨料混凝土，其中，每立方米的改性再生骨料混凝土的制备原料包括：290kg P.O42.5水泥，100kg粉煤灰，780kg砂，1060kg本实施例制备的改性再生骨料，175kg水，7.8kgPCE。其制备方法包括如下步骤：先加入水泥、粉煤灰、砂和改性再生骨料，使其充分混合均匀后，将水与减水剂同时加入，搅拌至浆体均匀后成型，得到改性再生骨料混凝土。测定改性再生骨料混凝土的坍落度为160mm，28d抗压强度为37.8MPa，抗渗性为1.02×10-6mm/s。
实施例6
一种改性再生骨料内容与实施例5的内容基本相同，其不同之处在于：步骤（1）中的再生骨料为粒径0.075-5mm的砂浆颗粒。测定改性再生骨料的饱和面干吸水率为2.1%
一种改性再生骨料混凝土内容与实施例5的内容基本相同，其不同之处在于：原料中改性再生骨料为本实施例制备的。测定改性再生骨料混凝土的坍落度为155mm，28d抗压强度为36.8MPa，抗渗性为1.11×10-6mm/s。
实施例7
本实施例提供一种改性再生骨料，其制备方法包括如下步骤：
（1）将30%的氢氧化钠水溶液和饱和氢氧化钙水溶液以体积比3∶2混匀后得到含钙的碱性溶液，然后将100份再生骨料加入60份含钙的碱性溶液中，60℃浸泡5h，得到预混物A；
所述再生骨料为粒径5-35mm的碎石颗粒。
（2）将8份正硅酸乙酯、10份钛酸四丁酯、2份乙醇混合均匀后，缓慢滴入预混物A中并搅拌均匀，使预混物中的溶液浑浊变成乳白色，得到预混物B。
（3）将2份粉末状的植物活性硅氧化合物加入预混物B中，超声分散均匀后静置浸泡6h，得到预混物C；
所述植物活性硅氧化合物的制备方法为：取新鲜的禾本科植物叶片（冰草叶片，叶片表面有活性硅氧化合物，呈针棒状）在温度为40℃的水中进行超声分散处理8h，过滤后收集沉淀物，然后将沉淀物在60℃下进行干燥处理，得到植物活性硅氧化合物。
（4）将预混物C加入水热合成反应釜中加热至320℃进行水热反应36h，得到预混物D。
（5）将预混物D过滤后收集滤出物，待滤出物降温至60℃后，将0.1份碳酸钙矿化菌群胶囊制成悬浊液雾化后均匀分散于滤出物表面，自然晾干后即得改性再生骨料。测定改性再生骨料的饱和面干吸水率为2.4%。
本实施例还提供一种改性再生骨料混凝土，其中，每立方米的改性再生骨料混凝土的制备原料包括：290kg P.O42.5水泥，100kg粉煤灰，780kg砂，1060kg本实施例制备的改性再生骨料，175kg水，7.8kgPCE。其制备方法包括如下步骤：先加入水泥、粉煤灰、砂和改性再生骨料，使其充分混合均匀后，将水与减水剂同时加入，搅拌至浆体均匀后成型，得到改性再生骨料混凝土。测定改性再生骨料混凝土的坍落度为160mm，28d抗压强度为37.2MPa，抗渗性为0.89×10-6mm/s。
实施例8
一种改性再生骨料内容与实施例7的内容基本相同，其不同之处在于：步骤（1）中的再生骨料为粒径0.075-5mm的砂浆颗粒。测定改性再生骨料的饱和面干吸水率为1.6%
一种改性再生骨料混凝土内容与实施例7的内容基本相同，其不同之处在于：原料中改性再生骨料为本实施例制备的。测定改性再生骨料混凝土的坍落度为155mm，28d抗压强度为36.5MPa，抗渗性为1.01×10-6mm/s。
实施例9
本实施例提供一种改性再生骨料，其制备方法包括如下步骤：
（1）将20%的氢氧化钠水溶液和饱和氢氧化钙水溶液以体积比2∶1混匀后得到含钙的碱性溶液，然后将100份再生骨料加入50份含钙的碱性溶液中，80℃浸泡4h，得到预混物A；
所述再生骨料为粒径5-35mm的碎石颗粒。
（2）将6份正硅酸乙酯、8份钛酸四丁酯、4份乙醇混合均匀后，缓慢滴入预混物A中并搅拌均匀，使预混物中的溶液浑浊变成乳白色，得到预混物B。
（3）将1份粉末状的植物活性硅氧化合物加入预混物B中，超声分散均匀后静置浸泡7h，得到预混物C；
所述植物活性硅氧化合物的制备方法为：取新鲜的禾本科植物叶片（披碱草叶片，叶片表面有多种形态植物活性硅氧化合物，如锯齿棒状、毛发纤维状等）在温度为30℃的水中进行超声分散处理8h，过滤后收集沉淀物，然后将沉淀物在50℃下进行干燥处理，得到植物活性硅氧化合物。
（4）将预混物C加入水热合成反应釜中加热至360℃进行水热反应48h，得到预混物D。
（5）将预混物D过滤后收集滤出物，待滤出物降温至60℃后，将0.05份碳酸钙矿化菌群胶囊制成悬浊液雾化后均匀分散于滤出物表面，自然晾干后即得改性再生骨料。测定改性再生骨料的饱和面干吸水率为1.1%。
本实施例还提供一种改性再生骨料混凝土，其中，每立方米的改性再生骨料混凝土的制备原料包括：290kg P.O42.5水泥，100kg粉煤灰，780kg砂，1060kg本实施例制备的改性再生骨料，175kg水，7.8kgPCE。其制备方法包括如下步骤：先加入水泥、粉煤灰、砂和改性再生骨料，使其充分混合均匀后，将水与减水剂同时加入，搅拌至浆体均匀后成型，得到改性再生骨料混凝土。测定改性再生骨料混凝土的坍落度为160mm，28d抗压强度为39.8MPa，抗渗性为0.88×10-6mm/s。
实施例10
一种改性再生骨料内容与实施例9的内容基本相同，其不同之处在于：步骤（1）中的再生骨料为粒径0.075-5mm的砂浆颗粒。测定改性再生骨料的饱和面干吸水率为0.8%
一种改性再生骨料混凝土内容与实施例9的内容基本相同，其不同之处在于：原料中改性再生骨料为本实施例制备的。测定改性再生骨料混凝土的坍落度为160mm，28d抗压强度为39.3MPa，抗渗性为0.92×10-6mm/s。
实施例11
一种改性再生骨料内容与实施例1-1的内容基本相同，其不同之处在于：步骤（3）所述植物活性硅氧化合物的制备方法中，超声分散处理的水温为25℃，干燥温度为30℃。测定改性再生骨料的饱和面干吸水率为2.2%。
一种改性再生骨料混凝土内容与实施例1-1的内容基本相同，其不同之处在于：原料中改性再生骨料为本实施例制备的。测定改性再生骨料混凝土的坍落度为160mm，28d抗压强度为38.1MPa，抗渗性为1.23×10-6mm/s。
实施例12
一种改性再生骨料内容与实施例11的内容基本相同，其不同之处在于：步骤（1）中的再生骨料为粒径0.075-5mm的砂浆颗粒。测定改性再生骨料的饱和面干吸水率为2.1%。
一种改性再生骨料混凝土内容与实施例11的内容基本相同，其不同之处在于：原料中改性再生骨料为本实施例制备的。测定改性再生骨料混凝土的坍落度为155mm，28d抗压强度为36.5MPa，抗渗性为1.12×10-6mm/s。
对比例1
一种再生骨料混凝土内容与实施例1-1的内容基本相同，其不同之处在于：原料中用未改性再生骨料替换改性再生骨料，所述未改性再生骨料为粒径5-35mm的碎石颗粒。
测定未改性再生骨料的饱和面干吸水率为8.4%；改性再生骨料混凝土的坍落度为110mm，28d抗压强度为32.4MPa，抗渗性为1.92×10-6mm/s。
对比例2
一种再生骨料混凝土内容与实施例1-1的内容基本相同，其不同之处在于：原料中用未改性再生骨料替换改性再生骨料，所述未改性再生骨料为粒径0.075-5mm的砂浆颗粒。
测定未改性再生骨料的饱和面干吸水率为12.8%；改性再生骨料混凝土的坍落度为90mm，28d抗压强度为25.7MPa，抗渗性为2.87×10-6mm/s。
综上所述，本发明有效克服了现有技术中的不足，且具高度产业利用价值。上述实施例的作用在于说明本发明的实质性内容，但并不以此限定本发明的保护范围。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和保护范围。
Claims (10)
1.一种改性再生骨料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）在40-80℃条件下，将再生骨料加入含钙的碱性溶液中浸泡，得到预混物A；
（2）将正硅酸乙酯、钛酸四丁酯、乙醇混匀后加入预混物A中搅拌均匀，得到预混物B；
（3）将植物活性硅氧化合物加入预混物B中，分散均匀后静置，得到预混物C；将预混物C加入反应器中加热至300-400℃进行水热反应，得到预混物D；
其中，所述植物活性硅氧化合物的制备方法为：将新鲜的禾本科植物叶片放入水中进行分散处理，过滤后收集沉淀物，将沉淀物干燥后即得；
（4）将预混物D过滤后收集滤出物，待滤出物降温后将矿化菌均匀分散于滤出物表面，即得改性再生骨料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述植物活性硅氧化合物的制备方法中，分散处理过程中的水温为25-80℃；干燥温度为30-80℃。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述植物活性硅氧化合物与再生骨料的质量比为（0.5-2）∶100。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述再生骨料与正硅酸乙酯、钛酸四丁酯、乙醇的质量比为100∶（5-8）∶（6-10）∶（2-5）。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述含钙的碱性溶液为氢氧化钠水溶液和氢氧化钙水溶液的混合液；所述氢氧化钠水溶液的质量分数为10%-52%；所述氢氧化钙水溶液为饱和氢氧化钙水溶液；所述氢氧化钠水溶液与氢氧化钙水溶液的体积比为（3-4）∶（1-2）。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述矿化菌为碳酸钙矿化菌群；所述矿化菌与再生骨料的质量比为（0.01-0.1）∶100。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述再生骨料为粒径5-35mm的碎石颗粒，粒径0.075-5mm的砂浆颗粒或粒径5-35mm的砖块颗粒。
8.权利要求1-7任一所述制备方法制备的改性再生骨料。
9.权利要求8所述的改性再生骨料在再生骨料混凝土中的应用。
10.一种改性再生骨料混凝土，其特征在于，所述改性再生骨料混凝土由水泥、粉煤灰、砂、改性再生骨料、水和外加剂制备而成；所述改性再生骨料为权利要求8所述的改性再生骨料；
所述水泥、粉煤灰、砂、改性再生骨料、水的质量比为（28-35）∶（8-15）∶（70-85）∶（95-115）∶（14-20）；所述外加剂用量为水泥质量的1%-3%。
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| CN117342832B (zh) * | 2023-12-04 | 2024-02-09 | 长沙中科盛联新材料有限公司 | 一种基于再生骨料的水稳层材料及其制备方法 |
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