一种新型的再生粗骨料强化处理浆体和强化处理方法

本发明属于建筑固废综合利用领域，涉及一种再生粗骨料的强化处理技术，具体涉及一种新型的再生粗骨料强化处理浆体和强化处理方法。

背景技术：

1、粗骨料是建筑业和道路交通基础设施建设中起到骨架作用且占比最大的原材料。随着经济发展，城镇化的进程不断推进，人口从城镇涌入城市，形成大城市、特大城市等，为了满足人们对美好生活的向往，对交通基础设施和居住环境有了更高的要求，粗骨料的消耗量日益增大。同时城市外扩，建造新城、旧城改造，新建公路、旧路改造等会产生大量的建筑垃圾和混凝土固体废弃物，每年以万亿吨为单位在增长，如若处理不好，占山、占地、占水，影响生态环境。

2、建筑拆除的混凝土固体废弃物制备的再生粗骨料，主要由被砂浆包裹的粗骨料、被砂浆块粘附的粗骨料、纯砂浆块及少量红砖、砌块、瓷砖、木屑、塑料和柔软织物等组成。再生粗骨料表观密度、堆积密度低于天然粗骨料，孔隙率高于天然粗骨料，具有表面棱角度高、表面粗糙度大的特点，再生粗骨料与天然粗骨料相比，吸水率高、压碎值大，在物理力学性能上处于劣势。

3、对再生粗骨料的强化处理方式大致分为两类，一是通过物理和化学的方法去除砂浆，有多次破碎、反复球磨颗粒整形、高温煅烧后球磨、微波加热后研磨、超声波振动等物理方法，有酸溶液浸泡、洗涤浸泡的化学方法；二是对再生粗骨料表面处理进行强化，有利用具有火山灰效应的po42.5水泥、硅灰、粉煤灰、纳米二氧化硅溶液浸泡的方法，由水玻璃溶液、聚合物乳液等浸泡的方法，有利用二氧化碳对再生粗骨料进行碳化的方法、利用有机微生物反应进行矿化的手段。上述处理方法都对再生粗骨料的压碎值和吸水率有一定的提高，但缺点是强化处理过程使用的强酸溶液等废液、废浆会造成环境污染；使用机器破碎、研磨和高温煅烧需要消耗大量能源，增加碳排放，同时增加经济成本和时间成本。

技术实现思路

1、本发明提供了一种新型再生粗骨料表面强化处理浆体和强化处理方法，以提高再生粗骨料物理力学性能为目标，通过对裹浆浆体性能分析各组分配合比，探索裹浆工艺中时间参数对再生粗骨料裹浆效果，得出裹浆处理后的再生粗骨料物理力学性能提升情况，通过降低再生粗骨料吸水率、提高再生粗骨料界面粘结度等提高再生骨料混凝土力学性能及耐久性能，拓广再生资源综合利用范围，满足国家对节能减排的综合指导思想，推动建筑材料可持续发展及循环经济发展。

2、通过对裹浆浆体凝结时间、抗压强度、抗渗性、浆体对钢纤维的拉拔握裹力分析，解决再生粗骨料较天然粗骨料压碎值高、吸水率大的缺陷，使再生粗骨料物理力学性能得以提升，实现对再生骨料混凝土力学性能的改善。

3、本发明的具体技术方案如下：

4、一种新型的再生粗骨料强化处理浆体，包括水泥、水、硅酸钠和钢纤维，所述水泥、水、硅酸钠和钢纤维的质量比为1:(0.58～0.66):(0.16～0.24):0.015。

5、进一步的，所述水泥为po42.5水泥。

6、进一步的，所述钢纤维的长度为7-8mm。

7、优选的，所述钢纤维为镀铜钢纤维。

8、一种利用所述的再生粗骨料强化处理浆体对再生粗骨料的强化处理方法，包括以下步骤：

9、步骤一、当硅酸钠的模数为2-2.8模时，按照质量比，将水泥和水搅拌均匀得到浆液a，将硅酸钠加入至浆液a中搅拌30-100s得到混合浆体；当硅酸钠的模数小于2且大于等于1时，按照质量比，将硅酸钠和水混合均匀得到溶液b，将水泥和溶液b搅拌50-300s得到混合浆体；

10、步骤二、将再生粗骨料加入步骤一的混合浆体中，搅拌20s；

11、步骤三、将钢纤维加入步骤二的混合浆体中，搅拌使钢纤维在再生粗骨料表面呈均匀刺状分布，得到表面强化再生粗骨料；

12、步骤四、将制备的表面强化再生粗骨料放置于标准养护室中养护14-28天，得到强化后的再生粗骨料。

13、上述步骤中的搅拌时间与浆体水灰比、硅酸钠掺量、硅酸钠模数有关；需按照所确定时间参数执行，才能保证裹浆效果。

14、进一步的，所述硅酸钠模数为sio2与na2o的摩尔比，优选的，所述硅酸钠的模数为2.8、2或1。

15、优选的，步骤一中，当硅酸钠的模数为2.8和2时，水泥、水和硅酸钠按照表1中质量比，将水泥和水搅拌均匀得到浆液a，将硅酸钠加入至浆液a中按照表1中对应搅拌时间进行搅拌得到混合浆体；当硅酸钠的模数为1时，水泥、水和硅酸钠按照表2中质量比，将硅酸钠和水混合均匀得到溶液b，将水泥和溶液b按照表2中对应搅拌时间进行搅拌，得到混合浆体。

16、表1浆液a与硅酸钠搅拌时间表

17、 序号 水泥:水:硅酸钠质量比 硅酸钠模数(模) 搅拌时间(s) a1 1:0.58:0.16 2.8 35 a2 1:0.58:0.24 2.8 30 a3 1:0.62:0.16 2.8 47 a4 1:0.62:0.24 2.8 40 a5 1:0.66:0.16 2.8 65 a6 1:0.66:0.24 2.8 55 a7 1:0.58:0.16 2 60 a8 1:0.58:0.24 2 50 a9 1:0.62:0.16 2 78 a10 1:0.62:0.24 2 68 a11 1:0.66:0.16 2 100 a12 1:0.66:0.24 2 90

18、表2水泥与溶液b搅拌时间表

19、 序号 水泥:水:硅酸钠质量比 硅酸钠模数(模) 搅拌时间(s) b1 1:0.58:0.16 1 250 b2 1:0.58:0.24 1 240 b3 1:0.62:0.16 1 265 b4 1:0.62:0.24 1 260 b5 1:0.66:0.16 1 300 b6 1:0.66:0.24 1 285

20、进一步的，所述再生粗骨料与再生粗骨料强化处理浆体的质量比为(4.05～4.42):1。

21、进一步的，所述再生粗骨料的粒径范围为5～31.5mm。根据《混凝土用再生粗骨料》gb/t 25177-2010，粒径分布满足连续级配上下限，表观密度和含泥量指标属于ii类骨料，压碎值指标和吸水率指标均属于为iii类骨料。

22、本发明的工作机理如下：硅酸钠的加入迅速吸附水泥浆中的水使浆液固化，同时硅酸钠与水泥水化产物中的ca(oh)2反应，生成c-s-h凝胶填充在再生粗骨料表面及浆体内部的孔隙中，提高裹浆浆体密实度，从而提高裹浆后再生粗骨料抗渗性，降低再生粗骨料吸水率；裹浆浆体紧紧包裹着再生粗骨料，浆体中的钢纤维均匀附着在再生粗骨料表面，裹浆浆体内的钢纤维对裹浆浆体进行局部加固，对再生粗骨料起到界面强化作用；故裹浆处理后的再生粗骨料物理力学性能得到提升。

23、本发明制备工艺简单容易实现，利用碱激发浆体快速凝结，将钢纤维均匀粘附并包裹在再生粗骨料表面；利用硅酸钠与水反应生成硅凝胶堵塞再生粗骨料的孔隙提高密实度，降低再生粗骨料的吸水率；掺加钢纤维起到对浆体内部和再生粗骨料界面局部加固和界面强化作用，本发明表面强化处理可有效降低再生粗骨料吸水率和压碎值，从而改善再生骨料混凝土力学性能和耐久性。

24、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

25、1.本发明以满足再生粗骨料在工程应用中的各项性能指标为基础，对再生粗骨料进行表面强化。与传统的去除再生粗骨料表面砂浆的方法比较，不需要使用特殊设备、消耗额外能源，例如进行球磨、振动、微波加热、高压水冲击都需要额外大量耗能；不会因为使用火山灰溶液或是其他酸溶液等浸渍而产生废液、废酸、废料，造成二次污染。

26、2.本发明是在再生粗骨料的表面造了个硬壳，与其他方法相比较，各原材料按照适合的质量比例可快速凝结在再生粗骨料表面，较少出现再生粗骨料表面流滴、粘连，即使堆积在一起，待养护期结束，骨料仍然是独立存在而未与其他骨料粘连。因此本发明强化后的再生粗骨料表面形态不会出现浆液拖尾的尖角，不会增加小角度的棱角。

27、3.本发明的强化处理方法，改变再生粗骨料的表面形态，提高圆度，对再生粗骨料使用过程中的工作性有益，提高再生骨料混凝土的流动度、塌落度，减少塌落度损失，可减少再生粗骨料棱角处的局部应力集中效应，增加了表面粗糙度，从而增加了再生粗骨料的表面摩擦力，提高与混凝土浆液的嵌锁，从而提高强度。

28、4.本发明是在再生粗骨料表面造了个硬壳，这个硬壳具有很好的抗渗透能力，可降低再生粗骨料吸水率26.7％，钢纤维的加入提高了再生粗骨料界面及浆体的局部强度，降低再生粗骨料压碎值14.3％。以提高再生粗骨料的基本物理性能为目标，提升再生粗骨料的品质，从而提高再生骨料混凝土力学、抗冻、抗渗和耐腐蚀等耐久性性能，为寒冷地区工程应用，提供可靠、稳定的原材料。

29、5.再生粗骨料的来源和出处有很大的差异性，在工程上应用会直接影响再生骨料混凝土的性能稳定性，通过本发明对再生粗骨料的强化处理，使得强化后的再生粗骨料之间差异性降低，可靠性、稳定性提高。

30、6.本发明有益于建筑拆毁混凝土的再利用，减少对天然石料的开采，降低对生态环境的破坏，同时减少填埋占用土地资源和消纳场地。再生粗骨料一般就地取材，就地破碎，就地使用，减少运距，在生产过程中减少了能量的消耗，降低了二氧化碳的排放，有益于双碳目标实现，具有一定的经济效益和社会效益。