一种含再生砖骨料混凝土的二阶搅拌技术
阅读说明：本技术 一种含再生砖骨料混凝土的二阶搅拌技术 (Second-order stirring technology for concrete containing recycled brick aggregate ) 是由 邓鹏� 杨文汐 黄靓 高畅 于 2021-06-21 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种含再生砖骨料混凝土的二阶搅拌技术,具体步骤包括：纳米材料与溶有表面活性剂的自来水搅拌成纳米材料分散液；水泥、天然骨料及再生粗骨料混合干拌后,再加入所需的全部混凝土拌合水进行搅拌；在混凝土拌合物中加入纳米材料分散液,搅拌后所成纳米材料改性含再生砖骨料混凝土。本发明通过将纳米材料分散后同所有混凝土拌合物混合,填充孔隙结构,密实水泥与骨料间的界面过渡区,使制得的含再生砖骨料混凝土在坍落度、抗压强度和劈拉强度等力学性能方面均有所提高。(The invention provides a second-order stirring technology for concrete containing recycled brick aggregate, which comprises the following specific steps: stirring the nano material and tap water dissolved with a surfactant to form nano material dispersion liquid; mixing and dry-mixing cement, natural aggregate and recycled coarse aggregate, and then adding all required concrete mixing water for stirring; and adding the nano material dispersion liquid into the concrete mixture, and stirring to obtain the nano material modified concrete containing the recycled brick aggregate. According to the invention, the nano material is dispersed and then mixed with all concrete mixtures, the pore structure is filled, and the interface transition region between cement and aggregate is compacted, so that the mechanical properties of the prepared concrete containing the recycled brick aggregate, such as slump, compressive strength, split tensile strength and the like, are improved.)
技术领域
本发明涉及建筑工程材料技术领域，尤其是涉及一种含再生砖骨料混凝土的二阶搅拌技术。
背景技术
随着城镇化发展和大量建筑垃圾的产生，再生混凝土的制备和使用在许多国家都取得了明显进展。但相较于普通混凝土，再生混凝土存在更多的界面过渡区，附着旧砂浆的高孔隙率、微裂缝，使其颗粒变弱、微观结构松弛，其强度、延性、耐久性均相对弱势，目前对于再生混凝土性能改善的研究和技术手段尚为有限。
纳米材料应用于混凝土结构，凭借其纳米级尺寸的水泥基结构填充作用及火山灰效应，可以减少混凝土孔隙率、加速水化反应、密实水泥与骨料间的界面过渡区，有效提高了混凝土力学性能及工作性能。通过采用二阶搅拌技术，使纳米材料分散液与混凝土拌合料融合，可有效改善再生混凝土的微观结构及力学性能。
目前国内现有的纳米材料增强再生混凝土搅拌技术中，一般还会掺入其他材料，如现有专利号为201610496305.5的一种碳纤维复合石墨烯增强再生混凝土的制备方法，通过掺入纳米材料石墨烯和纤维材料纳米碳纤维进行搅拌，制备的混凝土更加密实，抗折强度与抗压强度都有很大提高；现有专利号为201910658557.7的一种利用纳米二氧化硅改性碳纤维再生混凝土的方法，利用纳米二氧化硅填充再生骨料内部孔隙，增强碳纤维再生混凝土的抗压强度；现有专利号为202010691541.9的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，该纳米强化方法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，但需要将再生粗骨料原料在纳米碳酸钙溶液中浸泡30-60min。
以上结果查询显示，目前的方法多为使用纳米材料与其他掺料复合增强再生混凝土性能，用料繁杂，花费较高且所用再生粗骨料仅为再生混凝土骨料。而再生砖骨料的吸水率及压碎指标等性能参数不同于再生混凝土骨料，譬如再生砖骨料的孔隙率、吸水率及压碎指标均较大。针对上述问题，提出纳米材料改性含再生砖骨料混凝土的二阶搅拌技术，不掺入其他协同增强材料，搅拌工艺简单，用时短，使含再生砖骨料混凝土性能显著增长，不仅可以满足工程建设发展的需要，而且可以推广再生混凝土的应用，改善人居环境，促进资源保护。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种适用于含再生砖骨料混凝土的二阶搅拌技术，在保证质量的前提下，通过调整搅拌步骤，将水泥、天然骨料和再生骨料与全部拌合用水搅拌后，与纳米材料分散液拌合，达到提高再生混凝土力学性能和抗压强度的目的。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是一种含再生砖骨料混凝土的二阶搅拌技术，具体包括以下步骤：
第一阶段：(1)制备纳米材料分散液：纳米材料与溶有表面活性剂的自来水搅拌60秒，制成纳米材料分散液；(2)制备混凝土拌合物：先把水泥、天然骨料及再生粗骨料混合干拌30秒，再加入所需的全部混凝土拌合水搅拌30秒；
第二阶段：在混凝土拌合物中加入纳米材料分散液，搅拌90秒后所成纳米材料改性的含再生砖骨料混凝土拌合物；
所述第一阶段的两个制备过程可同时进行，也可先后进行。
所述纳米材料为10克的纳米二氧化硅或纳米碳酸钙或1克的多壁碳纳米管。
所述活性剂为6克的GA表面活性剂。
所述第一阶段制备纳米材料分散液时，需将6克的GA表面活性剂预先溶解在200克水中并搅拌均匀，再放入纳米材料，手动快速搅拌均匀。
所述第一阶段制备纳米材料分散液时，若采用超声波处理器，需进行10分钟的超声波分散，并应使用0.13％的消泡剂，得到最终的纳米材料分散液。
所述再生粗骨料由一定比例的再生红砖骨料和再生混凝土骨料混合而成。
以上方法适用于生产纳米材料改性含再生砖骨料混凝土。搅拌总时间及每次搅拌时间应根据搅拌机搅拌方式、搅拌效果、纳米材料用量、总用水量、各种骨料用量、水泥种类等具体情况经试验确定。
与现有再生混凝土搅拌技术，本发明的有益效果在于：
(1)本发明将再生骨料、天然骨料和水泥共同与全部自由水进行搅拌，降低再生骨料吸附自由水程度，混凝土拌合料中自由水增多，混凝土的坍落度提高；
(2)本发明将纳米材料分散液同所有混凝土拌合料混合，改善了各界面过渡区的微观结构，进而提升了再生混凝土的抗压强度和劈拉强度；
(3)本发明简化了搅拌工艺，极大程度缩短了用时，提高了纳米材料用于增强含再生砖骨料混凝土性能的有效利用率。
附图说明
图1为本发明的二阶搅拌技术流程图。
具体实施方式
为了使本发明提供的技术手段与功效易于明白了解，以下结合附表和实施例对本发明作具体阐述。
实施例1
第一阶段：(1)制备纳米材料分散液：纳米材料与溶有表面活性剂的自来水搅拌60秒，制成纳米材料分散液；(2)制备混凝土拌合物：先把水泥、天然骨料及再生粗骨料混合干拌30秒，再加入所需的全部混凝土拌合水搅拌30秒；
第二阶段：在混凝土拌合物中加入纳米材料分散液，搅拌90秒后所成纳米材料改性的含再生砖骨料混凝土拌合物；
所述第一阶段的两个制备过程可同时进行，也可先后进行。
所述再生粗骨料由一定比例的再生红砖骨料和再生混凝土骨料混合而成。
对于采用的纳米材料为纳米二氧化硅的含再生砖骨料混凝土，第一阶段制备纳米材料分散液时，需将6克重量的GA表面活性剂预先溶解在200克水中并搅拌均匀，将10克的纳米二氧化硅放置于混合液中手动快速搅拌均匀。
实施例2
第一阶段：(1)制备纳米材料分散液：纳米材料与溶有表面活性剂的自来水搅拌60秒，制成纳米材料分散液；(2)制备混凝土拌合物：先把水泥、天然骨料及再生粗骨料混合干拌30秒，再加入所需的全部混凝土拌合水搅拌30秒；
第二阶段：在混凝土拌合物中加入纳米材料分散液，搅拌90秒后所成纳米材料改性的含再生砖骨料混凝土拌合物；
所述第一阶段的两个制备过程可同时进行，也可先后进行。
所述再生粗骨料由一定比例的再生红砖骨料和再生混凝土骨料混合而成。
对于采用的纳米材料为纳米碳酸钙的含再生砖骨料混凝土，第一阶段制备纳米材料分散液时，需将6克重量的GA表面活性剂预先溶解在200克水中并搅拌均匀，将10克的纳米碳酸钙放置于混合液中手动快速搅拌均匀。
实施例3
第一阶段：(1)制备纳米材料分散液：纳米材料与溶有表面活性剂的自来水搅拌60秒，制成纳米材料分散液；(2)制备混凝土拌合物：先把水泥、天然骨料及再生粗骨料混合干拌30秒，再加入所需的全部混凝土拌合水搅拌30秒；
第二阶段：在混凝土拌合物中加入纳米材料分散液，搅拌90秒后所成纳米材料改性的含再生砖骨料混凝土拌合物；
所述第一阶段的两个制备过程可同时进行，也可先后进行。
所述再生粗骨料由一定比例的再生红砖骨料和再生混凝土骨料混合而成。
对于采用的纳米材料为多壁碳纳米管的含再生砖骨料混凝土，第一阶段制备纳米材料分散液时，需将6克重量的GA表面活性剂预先溶解在200克水中并搅拌均匀，将1克的多壁碳纳米管放置于混合液中手动快速搅拌均匀。
实施例4
第一阶段：(1)制备纳米材料分散液：纳米材料与溶有表面活性剂的自来水搅拌，采用超声波处理器进行10分钟的超声波分散，并采用0.13％的消泡剂消除分散液处理过程产生的起泡，得到纳米材料分散液；(2)制备混凝土拌合物：先把水泥、天然骨料及再生粗骨料混合干拌30秒，再加入所需的全部混凝土拌合水搅拌30秒；
第二阶段：在混凝土拌合物中加入纳米材料分散液，搅拌90秒后所成纳米材料改性的含再生砖骨料混凝土拌合物；
所述第一阶段的两个制备过程可同时进行，也可先后进行。
所述再生粗骨料由一定比例的再生红砖骨料和再生混凝土骨料混合而成。
对比例1
采用与实施例1相同的材料，搅拌过程如下：
第一次搅拌：纳米材料与溶有表面活性剂的自来水搅拌60秒，制成纳米材料分散液；
第二次搅拌：将纳米材料分散液加入干燥的再生粗骨料中，并加入一般用量的混凝土搅拌水，搅拌60秒
第三次搅拌：加称量好的水泥、天然骨料及剩余的一半搅拌水，搅拌90秒后所成纳米材料增强含再生砖骨料混凝土。
所述再生粗骨料由一定比例的再生红砖骨料和再生混凝土骨料混合而成。
对于采用的纳米材料为纳米二氧化硅的含再生砖骨料混凝土，第一次搅拌制备纳米材料分散液时，需将6克重量的GA表面活性剂预先溶解在200克水中并搅拌均匀，将10克的纳米二氧化硅放置于混合液中手动快速搅拌均匀。
对比例2
采用与实施例2相同的材料，搅拌过程如下：
第一次搅拌：纳米材料与溶有表面活性剂的自来水搅拌60秒，制成纳米材料分散液；
第二次搅拌：将纳米材料分散液加入干燥的再生粗骨料中，并加入一般用量的混凝土搅拌水，搅拌60秒
第三次搅拌：加称量好的水泥、天然骨料及剩余的一半搅拌水，搅拌90秒后所成纳米材料增强含再生砖骨料混凝土。
所述再生粗骨料由一定比例的再生红砖骨料和再生混凝土骨料混合而成。
对于采用的纳米材料为纳米碳酸钙的含再生砖骨料混凝土，第一次搅拌制备纳米材料分散液时，需将6克重量的GA表面活性剂预先溶解在200克水中并搅拌均匀，将10克的纳米碳酸钙放置于混合液中手动快速搅拌均匀。
对实施例和对比例所述的搅拌工艺制成的含再生砖骨料混凝土进行了坍落度、标准试件标准养护28天的抗压强度及劈拉强度测试，试验数据见表格1。
表格1再生粗骨料替换率为70％的含再生砖骨料混凝土试件实验数据
从表格1来看，对比传统搅拌工艺，实施例1-4搅拌得到的再生粗骨料替换率为70％的含再生砖骨料混凝土在坍落度、抗压强度及劈拉强度方面均具有明显优势，说明申请的二阶搅拌技术使纳米材料在再生混凝土中分散更均匀，适合制备力学和工作性能更优的含再生砖骨料混凝土。
上述实施例仅用于说明本发明较优选的方案，对本发明的保护范围不构成任何限制。实际应用中，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，比如：根据所选择的用以制备含再生砖骨料混凝土的水泥用量、再生粗骨料组成及替代率、纳米材料种类及分散方式不同，对纳米材料用量与每一步搅拌时间进行调整等等，都落入本发明所包含的保护范围。
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