高砖混建筑垃圾再生骨料的复合强化方法与流程

本发明属于道路工程材料制备，具体涉及一种高砖混建筑垃圾再生骨料的复合强化方法。

背景技术：

1、发展循环经济是破解资源环境约束、应对气候变化的基本路径，建筑垃圾作为城市单一品种排放数量最大、最集中的固体废弃物，其资源化利用是发展循环经济的重要主题。

2、建筑垃圾通常分为低砖混含量的混凝土类建筑垃圾和高砖混含量的砖混类建筑垃圾，对两种建筑垃圾进行加工处理后，可分别获得再生混凝土类骨料和再生砖混类骨料，再生混凝土类骨料来源于废旧的混凝土，再生砖混类骨料来源于废旧的砖瓦，而混凝土和砖瓦(即红砖、红砖碎料、瓦块等)属于两种不同的固废材料。在低砖混含量的混凝土类建筑垃圾中，混凝土的含量较高，砖瓦的含量很低(基本为零)，化学成分主要是cao和caco3，为碱性物质，表面形貌较为规则，内部孔隙数量较少且孔隙较小；在高砖混含量的砖混类建筑垃圾中，砖瓦的含量较高，混凝土的含量很低(基本为零)，化学成分主要是sio2，为酸性物质，表面形貌不规则的程度较大，内部孔隙数量较多且孔隙较大。

3、随着城乡村镇改造力度的不断加大，不少村镇建筑被陆续拆除，尤其是对于砖混结构的建筑，拆除后产生的砖混类建筑垃圾非常多，应采取适当方法对其进行固废处理，使其转变为可利用的再生砖混类骨料。

4、目前各科研院所对建筑垃圾的研究应用多选择低砖混含量的混凝土类建筑垃圾，而对高砖混含量的砖混类建筑垃圾的再生利用研究极少，在现有技术中，若没有特别提到高砖混、砖瓦、红砖碎料等内容，则所选择的建筑垃圾均为低砖混含量的混凝土类建筑垃圾。由于高砖混含量的建筑垃圾主要是原有砖混类建筑物拆除产生的建筑垃圾，此类建筑垃圾含有大量的砖瓦类材料，使其具有吸水率高、强度低、性能不稳定等缺点，砖瓦的含量也会显著影响再生骨料的性质，并且当前的建筑固废处理工艺很难对其中的砖瓦进行有效分离，为此需要对这类砖混类建筑垃圾再生骨料开展深入研究。

5、为了提升建筑垃圾再生骨料的性能，通常采用物理方法(包括机械强化、加热研磨、物理自净工艺等)和化学方法(包括化学试剂浸泡改性、微生物改性、co2矿化反应等)改善其界面结构，但以上方法均为混凝土类建筑垃圾再生骨料的强化方法，而针对砖混类建筑垃圾再生骨料的强化方法至今尚未记载，如果采用以上单一方法对砖混类建筑垃圾再生骨料进行强化，那么强化效果又比较差，因此开发一种高砖混建筑垃圾再生骨料的复合强化方法是极其迫切的需求。

6、申请公布号为cn110563370a的发明专利公开了一种废弃混凝土制备再生骨料的生产工艺，包括对再生骨料进行强化处理的步骤，再生骨料的粒径为5-20mm，该强化处理又包括以下步骤：将再生骨料放入生物助剂中浸泡1d，每隔2小时搅拌20min，取出后放入恒温恒湿环境中养护3d，然后将再生骨料在20-25℃下烘干；将烘干后的再生骨料浸没在第一助剂中浸泡2h，并在真空加压环境下进行，取出后将再生骨料在20-25℃下烘干；将烘干后的再生骨料表面喷涂第二助剂，不断搅拌，然后将再生骨料在20-25℃下烘干。该技术方案是针对混凝土类建筑垃圾再生骨料的强化，而不是针对砖混类建筑垃圾再生骨料的强化，而且该技术方案将各档粒径的骨料混合在一起进行强化，导致强化效果不均匀，仅能用于设计级别较低的混凝土。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种高砖混建筑垃圾再生骨料的复合强化方法，按照先后顺序包括以下步骤：

2、步骤一：测试复合强化前的高砖混建筑垃圾再生骨料的各项性能指标，并对高砖混建筑垃圾再生骨料进行筛分，分别获得粒径为19mm档、16mm档、13.2mm档、9.5mm档和4.75mm档的高砖混建筑垃圾再生骨料；

3、步骤二：使用清水分别对粒径为19mm档、16mm档、13.2mm档、9.5mm档和4.75mm档的高砖混建筑垃圾再生骨料进行冲洗，直至水中无明显的泥沙沉淀；

4、步骤三：按照设计要求配制纳米sio2溶液、水泥净浆、水玻璃溶液和有机硅溶液，纳米sio2溶液、水玻璃溶液和有机硅溶液需要提前配制并密封保存，水泥净浆需要在使用前配制；

5、步骤四：分别对冲洗后的粒径为19mm档、16mm档、13.2mm档、9.5mm档和4.75mm档的高砖混建筑垃圾再生骨料进行第一次强化处理，即将各档粒径的高砖混建筑垃圾再生骨料分别放入盛有纳米sio2溶液的容器中进行浸泡，待浸泡结束后，分别取出各档粒径的高砖混建筑垃圾再生骨料并分散静置；

6、步骤五：分别对第一次强化处理后的粒径为19mm档、16mm档、13.2mm档、9.5mm档和4.75mm档的高砖混建筑垃圾再生骨料进行第二次强化处理，即将各档粒径的高砖混建筑垃圾再生骨料分别放入盛有水泥净浆的造粒机中进行旋转裹覆，待旋转裹覆结束后，分别取出各档粒径的高砖混建筑垃圾再生骨料并进行两次养护；

7、步骤六：分别对第二次强化处理后的粒径为19mm档、16mm档、13.2mm档、9.5mm档和4.75mm档的高砖混建筑垃圾再生骨料进行第三次强化处理，即将各档粒径的高砖混建筑垃圾再生骨料分别放入盛有水玻璃溶液的容器中进行浸泡，待浸泡结束后，分别取出各档粒径的高砖混建筑垃圾再生骨料并分散静置；

8、步骤七：分别对第三次强化处理后的粒径为19mm档、16mm档、13.2mm档、9.5mm档和4.75mm档的高砖混建筑垃圾再生骨料进行第四次强化处理，即将各档粒径的高砖混建筑垃圾再生骨料分别放入盛有有机硅溶液的容器中进行浸泡，待浸泡结束后，分别取出各档粒径的高砖混建筑垃圾再生骨料并分散静置；

9、步骤八：分别对第四次强化处理后的粒径为19mm档、16mm档、13.2mm档、9.5mm档和4.75mm档的高砖混建筑垃圾再生骨料重新进行筛分，即获得粒径为19mm档、16mm档、13.2mm档、9.5mm档和4.75mm档的复合强化型高砖混建筑垃圾再生骨料。

10、优选的是，步骤一中，所述高砖混建筑垃圾再生骨料为砖混类建筑物拆除产生的建筑垃圾，其砖混含量为70-80wt％；所述高砖混建筑垃圾再生骨料的粒径为19mm档、16mm档、13.2mm档、9.5mm档和4.75mm档，即19mm≤粒径＜26.5mm、16mm≤粒径＜19mm、13.2≤粒径＜16mm、9.5≤粒径＜13.2mm、4.75≤粒径＜9.5mm。

11、在上述任一方案中优选的是，步骤三中，所述纳米sio2溶液由纳米sio2、十二烷基硫酸钠、十八醇和水组成，其中各物质占所述纳米sio2溶液的质量百分比为，纳米sio2占2.0-2.5wt％、十二烷基硫酸钠占0.5-1.5wt％、十八醇占0.5-1.5wt％、水占94.5-96wt％；所述纳米sio2溶液的浓度为2-2.5％；所述纳米sio2为亲水型纳米sio2，其粒径为20-50nm。

12、所述纳米sio2溶液的配制方法按照先后顺序包括以下步骤：按照设计要求称取各物质备用；将纳米sio2、十二烷基硫酸钠和十八醇三种粉末放入容器中混合均匀；将水加入容器中，同时向容器中加入转子；将盛有各物质和转子的容器放到电磁搅拌机上进行电磁搅拌，直至三种粉末完全溶解于水中，冷却至室温，即制得浓度为2-2.5％的纳米sio2溶液；其中，电磁搅拌温度为70-80℃，电磁搅拌速度为600-700r/min，电磁搅拌时间为2-3h。

13、在上述任一方案中优选的是，步骤三中，所述水泥净浆由水泥、减水剂和水组成，其中各物质占所述水泥净浆的质量百分比为，水泥占80-83wt％、减水剂占0.8-1.0wt％、水占16-19wt％；所述水泥净浆中水灰比为0.2-0.25；所述水泥为p.o 42.5普通硅酸盐水泥，所述减水剂为固含量30％的聚羧酸减水剂。

14、所述水泥净浆的配制方法按照先后顺序包括以下步骤：按照设计要求称取各物质备用；将减水剂放入水中进行搅拌，使减水剂完全溶解于水中，形成减水剂与水的混合溶液；将水泥、减水剂与水的混合溶液放入水泥净浆搅拌机中进行搅拌，即制得水灰比为0.2-0.25的水泥净浆；其中，水泥、减水剂与水的混合溶液在水泥净浆搅拌机中的搅拌温度为室温，搅拌速度为100-150r/min，搅拌时间为2-5min。

15、在上述任一方案中优选的是，步骤三中，所述水玻璃溶液由水玻璃和蒸馏水组成，其中各物质占所述水玻璃溶液的质量百分比为，水玻璃占12-15wt％、蒸馏水占85-88wt％；所述水玻璃溶液的浓度为12-15％。

16、所述水玻璃溶液的配制方法按照先后顺序包括以下步骤：按照设计要求称取各物质备用；将水玻璃粉末放入蒸馏水中进行搅拌，使水玻璃粉末完全溶解于水中，即制得浓度为12-15％的水玻璃溶液。

17、在上述任一方案中优选的是，步骤三中，所述有机硅溶液由有机硅复合溶液和蒸馏水组成，其中各物质占所述有机硅溶液的质量百分比为，有机硅复合溶液占3-4wt％、蒸馏水占96-97wt％；所述有机硅溶液的浓度为3-4％。

18、所述有机硅溶液的配制方法按照先后顺序包括以下步骤：按照设计要求称取各物质备用；将有机硅复合溶液放入蒸馏水中进行搅拌，使有机硅复合溶液完全溶解于水中，即制得浓度为3-4％的有机硅溶液。

19、所述有机硅复合溶液由甲基三乙氧基硅烷、甲基二甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、二氯二甲基硅烷和蒸馏水混合而成，其中各物质占所述有机硅复合溶液的质量百分比为，甲基三乙氧基硅烷占15wt％、甲基二甲氧基硅烷占15wt％、甲基三甲氧基硅烷占15wt％、二氯二甲基硅烷占15wt％、蒸馏水占40wt％。

20、在上述任一方案中优选的是，步骤四中，将各档粒径的高砖混建筑垃圾再生骨料分别放入盛有纳米sio2溶液的容器中进行浸泡，各档粒径高砖混建筑垃圾再生骨料的初始质量与其对应的纳米sio2溶液的质量配比均为1:0.8-1.2，浸泡温度均为室温，浸泡时间均为6-8h，静置温度均为室温，静置时间均为1-2h。

21、在上述任一方案中优选的是，步骤五中，将各档粒径的高砖混建筑垃圾再生骨料分别放入盛有水泥净浆的造粒机中进行旋转裹覆，各档粒径高砖混建筑垃圾再生骨料的初始质量与其对应的水泥净浆的质量配比均为3:1.5-2，旋转裹覆温度均为室温，旋转裹覆速度均为120-150r/min，旋转裹覆时间均为2-3min；经过旋转裹覆后，各档粒径的高砖混建筑垃圾再生骨料的外表面均裹覆一层水泥薄壳，水泥薄壳的厚度均为1-2mm。

22、待旋转裹覆结束后，分别将裹覆了水泥薄壳的各档粒径高砖混建筑垃圾再生骨料分散平铺，进行第一次养护，养护温度均为室温，养护湿度均为40-60％，养护时间均为24-36h。

23、待第一次养护结束后，分别将裹覆了水泥薄壳的各档粒径高砖混建筑垃圾再生骨料分散平铺，进行第二次养护，养护温度均为20-22℃，养护湿度均不低于95％，养护时间均为72-80h。

24、在上述任一方案中优选的是，步骤六中，将各档粒径的高砖混建筑垃圾再生骨料分别放入盛有水玻璃溶液的容器中进行浸泡，各档粒径高砖混建筑垃圾再生骨料的初始质量与其对应的水玻璃溶液的质量配比均为1:0.8-1.2，浸泡温度均为室温，浸泡时间均为40-45h，静置温度均为室温，静置时间均为1-2h。

25、在上述任一方案中优选的是，步骤七中，将各档粒径的高砖混建筑垃圾再生骨料分别放入盛有有机硅溶液的容器中进行浸泡，各档粒径高砖混建筑垃圾再生骨料的初始质量与其对应的有机硅溶液的质量配比均为1:0.8-1.2，浸泡温度均为室温，浸泡时间均为8-9h，静置温度均为室温，静置时间均为1-2h。

26、本发明的步骤一中，高砖混建筑垃圾再生骨料的粒径为19mm档、16mm档、13.2mm档、9.5mm档和4.75mm档，即19mm≤粒径＜26.5mm、16mm≤粒径＜19mm、13.2≤粒径＜16mm、9.5≤粒径＜13.2mm、4.75≤粒径＜9.5mm，比如：粒径为4.75mm档，即将物料依次经过9.5mm筛孔和4.75mm筛孔后获得的4.75mm≤粒径＜9.5mm的物料。步骤八中，各档粒径的高砖混建筑垃圾再生骨料经过四次强化处理后，各档粒径尺寸均大于初始粒径尺寸，需要进行重新筛分，重新筛分后分别获得粒径为19mm档、16mm档、13.2mm档、9.5mm档和4.75mm档的复合强化型高砖混建筑垃圾再生骨料。

27、本发明中，高砖混建筑垃圾再生骨料为砖混类建筑物拆除产生的建筑垃圾，其砖混含量为70-80wt％，其余的20-30wt％含量包括瓷砖、砂浆颗粒等物质。水泥净浆中水灰比为0.2-0.25，即水的质量与水泥的质量配比为0.2-0.25。水玻璃为硅酸钠(na2sio3·9h2o)。步骤五中，待旋转裹覆结束后，分别取出各档粒径的高砖混建筑垃圾再生骨料并进行两次养护，每一次养护前都需要将裹覆了水泥薄壳的各档粒径高砖混建筑垃圾再生骨料单颗分散，单层平铺，便于达到均匀养护的效果。

28、本发明对各档粒径的高砖混建筑垃圾再生骨料分别进行了四次强化处理，第一次强化处理采用纳米sio2溶液对高砖混建筑垃圾再生骨料进行浸泡，使纳米sio2溶液渗透到高砖混建筑垃圾再生骨料内部的毛细孔和微细裂缝中，从而提高其密度和强度。第二次强化处理采用水泥净浆对高砖混建筑垃圾再生骨料进行旋转裹覆，使水泥净浆渗透到高砖混建筑垃圾再生骨料内部的大孔隙中，同时在高砖混建筑垃圾再生骨料的外表面形成水泥薄壳，从而提高其结构强度，改善其与混凝土(包括沥青混凝土、沥青混合料、水泥混凝土)中其他成分的结合能力；此外经过第二次强化处理后，需要在特定的温度和湿度条件下进行两次养护，确保水泥净浆固化的更加均匀和有效，从而提高高砖混建筑垃圾再生骨料的整体性能。第三次强化处理采用水玻璃溶液对高砖混建筑垃圾再生骨料进行浸泡，使水玻璃溶液渗透到水泥净浆中，从而加速水泥薄壳的水化进程。第四次强化处理采用有机硅溶液对高砖混建筑垃圾再生骨料进行浸泡，使有机硅溶液在水泥薄壳的外表面形成防水薄膜，对水泥薄壳起到防水作用。第三次强化处理和第四次强化处理进一步提高了高砖混建筑垃圾再生骨料的耐久性，水玻璃溶液和有机硅溶液能够在高砖混建筑垃圾再生骨料的外表面形成一层保护膜，提高其防水能力和抗侵蚀能力。本发明经过上述一系列的化学方法和物理方法强化处理后，能够获得高密度、高强度、高耐久性等综合性能优异的复合强化型高砖混建筑垃圾再生骨料。

29、在高砖混建筑垃圾再生骨料的复合强化过程中，四次强化处理的顺序以及工艺参数、每一种处理溶液中各组分的质量配比、每一次强化处理时高砖混建筑垃圾再生骨料的初始质量与其对应的处理溶液的质量配比等都非常关键，只有将各个参数进行协同作用，才能达到本发明所预期的技术效果。更为关键的是，在进行四次强化处理前，首先将高砖混建筑垃圾再生骨料按照各档粒径尺寸进行筛分，然后分别对各档粒径的高砖混建筑垃圾再生骨料依次进行四次强化处理，而不是将各档粒径的高砖混建筑垃圾再生骨料混合在一起进行强化处理，而且经过四次强化处理后，高砖混建筑垃圾再生骨料的外表面裹覆了一层水泥薄壳，最后重新对各档粒径的复合强化型高砖混建筑垃圾再生骨料进行筛分，从而使各档粒径的复合强化型高砖混建筑垃圾再生骨料的强度达到良好的均匀性和一致性。

30、本发明的高砖混建筑垃圾再生骨料的复合强化方法，具有如下有益效果：

31、(1)本发明能够提高再生骨料的密度和强度，增加结构强度，并改善其与混凝土(包括沥青混凝土、沥青混合料、水泥混凝土)中其他成分的结合能力。

32、(2)本发明通过化学处理和物理方法相结合来提高再生骨料的耐久性和防水性，能够满足最高等级水泥混凝土的制备，并且经过强化处理的再生骨料更加适用于高速及一级公路基层、二级公路下面层的需要。

33、(3)本发明通过一系列的化学处理和物理处理，显著提升了再生骨料的性能，对道路工程的材料选择和使用具有重要影响。