混凝土再生骨料的改性和应用
阅读说明：本技术 混凝土再生骨料的改性和应用 (Modification and application of concrete recycled aggregate ) 是由 刘小艳 刘力 江波 揭汉铎 赵平忠 余谨瑶 刘彦琦 李田雨 左俊卿 夏苏鲁 于 2020-11-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种混凝土再生骨料的改性和应用,所述的改性方法包括将由纳米二氧化硅、纳米氧化石墨烯分散液和再生混凝土微粉配置的改性浆液均匀的喷洒于再生骨料表面。本发明通过对建筑垃圾所制作的再生粗骨料进行改性处理能够有效的降低再生粗骨料的孔隙率,提高再生粗骨料的密实程度,将改性后的再生粗骨料用作制作混凝土的原料,不仅实现了建筑垃圾的回收利用,而且还显著提高了所制作的混凝土的力学强度。(The invention discloses modification and application of concrete recycled aggregate, and the modification method comprises the step of uniformly spraying modified slurry prepared from nano silicon dioxide, nano graphene oxide dispersion liquid and recycled concrete micro powder on the surface of the recycled aggregate. According to the invention, the porosity of the recycled coarse aggregate can be effectively reduced by modifying the recycled coarse aggregate prepared from the construction waste, the compactness of the recycled coarse aggregate is improved, and the modified recycled coarse aggregate is used as a raw material for preparing concrete, so that the recycling of the construction waste is realized, and the mechanical strength of the prepared concrete is also obviously improved.)
技术领域
本发明属于建筑废料回收利用领域，具体涉及一种混凝土再生骨料的改性和应用。
背景技术
21世纪以来，我国建筑业进入高速发展阶段，产生了大量建筑废弃物，混凝土作为其中占比最大的建筑垃圾，它的处理大部分采用露天堆放、填埋等传统方式处置，这种方式不仅占用大量土地资源，更重要的还会对环境和人身安全造成很大危害。建筑废弃物处理所引起的负面影响，引发了可持续发展问题的讨论，再生混凝土的出现为废弃混凝土的解决指出了一条可持续发展的道路。
将废弃混凝土经一系列处理后制成再生粗骨料，在此过程中，会产生一定量的再生混凝土微粉。再生粗骨料和再生混凝土微粉可以用来分别替代天然粗骨料和水泥制备再生混凝土，能有效解决废弃混凝土的处理和再次利用的问题。但是由于再生混凝土中的再生粗骨料表面包裹着相当数量的水泥砂浆，以及破碎等过程中由碰撞造成的大量微细裂纹，这使再生粗骨料和天然粗骨料相比具有孔隙率高、吸水率高、压碎指标值高等特点。这导致再生混凝土在力学性能方面均较普通混凝土差，所以亟需对再生骨料进行改性处理，进而增强再生混凝土的强度。
发明内容
针对废弃混凝土所制作的再生粗骨料的重新利用的问题，本发明提出一种混凝土再生骨料的改性和应用。
实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种对混凝土再生骨料进行改性的方法，包括将由纳米二氧化硅、纳米氧化石墨烯分散液和再生混凝土微粉配置的改性浆液均匀的喷洒于再生骨料表面。
作为本发明的进一步改进，所述的改性浆液中按质量分数分别包括1-2％的纳米二氧化硅溶胶、0.04％-0.08％的纳米氧化石墨烯分散液和8-12％的再生混凝土微粉浆液。
作为本发明的进一步改进，所述的改性浆液中按质量分数分别包括1.5％的纳米二氧化硅溶胶、0.05％的纳米氧化石墨烯分散液和10％的再生混凝土微粉浆液。
作为本发明的进一步改进，所述纳米氧化石墨烯分散液的浓度为1～2毫克/毫升。
作为本发明的进一步改进，选用的所述再生骨料的粒径范围为5～30mm。
作为本发明的进一步改进，所述再生混凝土微粉的平均粒径小于0.16mm，比表面积大于350m2/k。
应用以上所述的改性方法获得的改性再生骨料用作混凝土原料。
本发明的有益效果：本发明通过对建筑垃圾所制作的再生粗骨料进行改性处理能够有效的降低再生粗骨料的孔隙率，提高再生粗骨料的密实程度，将改性后的再生粗骨料用作制作混凝土的原料，不仅实现了建筑垃圾的回收利用，而且还显著提高了所制作的混凝土的力学强度。
附图说明
图1采用本发明方法所制作的再生混凝土抗压强度强度测试结果。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明选用粒径范围为5～30mm的再生骨料对其改性，通过将由纳米二氧化硅、纳米氧化石墨烯分散液和再生混凝土微粉配置的改性浆液在搅拌的条件下均匀的喷洒于再生骨料表面，使再生骨料的表面完全被改性浆料浸润，然后通风晾干。
在本发明的一种实施例中，通过将纳米二氧化硅、纳米氧化石墨烯分散液和再生混凝土微粉混合于清水中所得到的混合液体为改性浆料。所配置的改性浆料中按质量分数分别包括1.5％的纳米二氧化硅溶胶、0.05％的纳米氧化石墨烯分散液和10％的再生混凝土微粉浆液。其中，所述纳米氧化石墨烯分散液的浓度为1～2毫克/毫升。
改性浆料中的纳米二氧化硅颗粒具有超细、高比表面积和高活性的优点，在浆液中形成纳米二氧化硅溶胶，具有填充效应，可以填充再生粗骨料中的微裂缝，减少内部孔隙的数量，改善再生粗骨料的密实程度。此外，再生粗骨料表面含有一定量砂浆，而纳米二氧化硅具有火山灰效应，加速水泥的水化，促进C-S-H凝胶的产生，可以填充在再生粗骨料缝隙处，使得再生粗骨料更加密实。改性浆料中的纳米氧化石墨烯颗粒之间可以通过其表面羧基基团与水泥水化产物Ca(OH)2之间的化学反应实现连接，从而在水泥基体中形成3D网络结构，水泥水化产物穿插于3D网络结构中，进而实现水泥基材料的增强增韧。所选用的再生混凝土微粉的平均粒径小于0.16mm，比表面积大于350m2/g，再生混凝土微粉浆液中的水泥颗粒同样具有填充效应，并且水泥的水化产物可以继续填充在再生粗骨料的缝隙处，提升再生粗骨料的密实程度。故改性浆料中通过纳米二氧化硅溶胶、纳米氧化石墨烯分散液和再生混凝土微粉浆液协同使用，可以有效该善再生粗骨料的性能。
应用以上改性方法所获得改性的再生骨料用作混凝土的原料，按以下实施例中的配比获得混凝土，并对其进行测试。
对比例1
配置再生混凝土的原料配比如下，按重量份数包括40份的水泥、20份的再生混凝土微粉、20份的玻璃粉、20份的粉煤灰、200份的天然粗骨料、200份的细骨料、1份的减水剂、40份的水和体积掺量为1.5％的不锈钢纤维。
按照上述比例配制水泥、再生混凝土微粉、玻璃粉、粉煤灰、天然粗骨料、细骨料、聚羧酸减水剂、水和不锈钢纤维。将天然粗骨料、细骨料和不锈钢纤维倒入搅拌机，搅拌100s。再将水泥、再生混凝土微粉、玻璃粉和粉煤灰倒入搅拌机，搅拌70s，然后把聚羧酸减水剂和70％的水混合均匀后倒入搅拌机，搅拌60s，最后倒入剩下30％的水，继续搅拌至均匀，倒出成型后即为再生混凝土。
对比例2
配置再生混凝土的原料配比如下，按重量份数包括40份的水泥、20份的再生混凝土微粉、20份的玻璃粉、20份的粉煤灰、20份的未改性再生粗骨料、180份的天然粗骨料、200份的细骨料、1份的减水剂、40份的水和体积掺量为1.5％的不锈钢纤维。
按照上述比例配制水泥、再生混凝土微粉、玻璃粉、粉煤灰、天然粗骨料、细骨料、聚羧酸减水剂、水和不锈钢纤维。将天然粗骨料、细骨料和不锈钢纤维倒入搅拌机，搅拌100s。再将水泥、再生混凝土微粉、玻璃粉和粉煤灰倒入搅拌机，搅拌70s，然后把聚羧酸减水剂和70％的水混合均匀后倒入搅拌机，搅拌60s，最后倒入剩下30％的水，继续搅拌至均匀，倒出成型后即为再生混凝土。
实施例1
配置再生混凝土的原料配比如下，按重量份数包括40份的水泥、20份的再生混凝土微粉、20份的玻璃粉、20份的粉煤灰、20份的改性再生粗骨料、180份的天然粗骨料、200份的细骨料、1份的减水剂、40份的水和体积掺量为1.5％的不锈钢纤维。
按照上述比例配制水泥、再生混凝土微粉、玻璃粉、粉煤灰、改性再生粗骨料、天然粗骨料、细骨料、聚羧酸减水剂、水和不锈钢纤维。将天然粗骨料、细骨料和不锈钢纤维倒入搅拌机，搅拌110s。再将水泥、再生混凝土微粉、玻璃粉和粉煤灰倒入搅拌机，搅拌50s，然后把聚羧酸减水剂和70％的水混合均匀后倒入搅拌机，搅拌60s，最后倒入剩下30％的水，继续搅拌至均匀，倒出成型后即为再生混凝土。
实施例2
配置再生混凝土的原料配比如下，按重量份数包括40份的水泥、20份的再生混凝土微粉、20份的玻璃粉、20份的粉煤灰、40份的改性再生粗骨料、160份的天然粗骨料、200份的细骨料、1份的减水剂、40份的水和体积掺量为1.5％的不锈钢纤维。
按照上述比例配制水泥、再生混凝土微粉、玻璃粉、粉煤灰、改性再生粗骨料、天然粗骨料、细骨料、聚羧酸减水剂、水和不锈钢纤维。将天然粗骨料、细骨料和不锈钢纤维倒入搅拌机，搅拌120s。再将水泥、再生混凝土微粉、玻璃粉和粉煤灰倒入搅拌机，搅拌70s，然后把聚羧酸减水剂和70％的水混合均匀后倒入搅拌机，搅拌60s，最后倒入剩下30％的水，继续搅拌至均匀，倒出成型后即为再生混凝土。
实施例3
配置再生混凝土的原料配比如下，按重量份数包括40份的水泥、20份的再生混凝土微粉、20份的玻璃粉、20份的粉煤灰、60份的改性再生粗骨料、140份的天然粗骨料、200份的细骨料、1份的减水剂、40份的水和体积掺量为1.5％的不锈钢纤维。
按照上述比例配制水泥、再生混凝土微粉、玻璃粉、粉煤灰、改性再生粗骨料、天然粗骨料、细骨料、聚羧酸减水剂、水和不锈钢纤维。将天然粗骨料、细骨料和不锈钢纤维倒入搅拌机，搅拌110s。再将水泥、再生混凝土微粉、玻璃粉和粉煤灰倒入搅拌机，搅拌60s，然后把聚羧酸减水剂和70％的水混合均匀后倒入搅拌机，搅拌80s，最后倒入剩下30％的水，继续搅拌至均匀，倒出成型后即为再生混凝土。
实施例4
配置再生混凝土的原料配比如下，按重量份数包括40份的水泥、20份的再生混凝土微粉、20份的玻璃粉、20份的粉煤灰、80份的改性再生粗骨料、120份的天然粗骨料、200份的细骨料、1份的减水剂、40份的水和体积掺量为1.5％的不锈钢纤维。
按照上述比例配制水泥、再生混凝土微粉、玻璃粉、粉煤灰、改性再生粗骨料、天然粗骨料、细骨料、聚羧酸减水剂、水和不锈钢纤维。将天然粗骨料、细骨料和不锈钢纤维倒入搅拌机，搅拌120s。再将水泥、再生混凝土微粉、玻璃粉和粉煤灰倒入搅拌机，搅拌50s，然后把聚羧酸减水剂和70％的水混合均匀后倒入搅拌机，搅拌70s，最后倒入剩下30％的水，继续搅拌至均匀，倒出成型后即为再生混凝土。
实施例5
配置再生混凝土的原料配比如下，按重量份数包括40份的水泥、20份的再生混凝土微粉、20份的玻璃粉、20份的粉煤灰、100份的改性再生粗骨料、100份的天然粗骨料、200份的细骨料、1份的减水剂、40份的水和体积掺量为1.5％的不锈钢纤维。
按照上述比例配制水泥、再生混凝土微粉、玻璃粉、粉煤灰、改性再生粗骨料、天然粗骨料、细骨料、聚羧酸减水剂、水和不锈钢纤维。将天然粗骨料、细骨料和不锈钢纤维倒入搅拌机，搅拌100s。再将水泥、再生混凝土微粉、玻璃粉和粉煤灰倒入搅拌机，搅拌60s，然后把聚羧酸减水剂和70％的水混合均匀后倒入搅拌机，搅拌60s，最后倒入剩下30％的水，继续搅拌至均匀，倒出成型后即为再生混凝土。
性能测试
将上述各实施例和对比例制作的混凝土试块依据GB/T 50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行抗压强度实验，得到结果如下表和图1所示。
由表1和图1的数据可知，相比于对比例1，将各实施例中的部分天然粗骨料更换为采用本发明方法所制备的改性再生粗骨料所得到的再生混凝土的力学性能明显优于对比例1，而将未改性的再生粗骨料用作混凝土原料，力学性能反而却有着比较明显的下降；且由各个实施例的数据可以看出，再生混凝土的力学性能随着性再生粗骨料比例的提高而提高，可见采用改性再生粗骨料不仅消除了自身的结构缺陷，而且还能够提升再生混凝土的力学性能。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
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