一种混凝土的生产工艺和应用的制作方法

本发明属于混凝土加工，具体涉及一种混凝土的生产工艺和应用。

背景技术：

1、混凝土作为一种重要的防护材料，以其原材料丰富、造价低廉、耐久性优异和力学性能良好等优点，已被广泛应用于建筑、道路和桥梁工程中，其中，关于混凝土的力学性能和耐久性能一直是学者们广泛关注的问题。随着可持续战略发展目标计划的实施，推动了再生混凝土的应用。再生混凝土通常具备两大优势：一是提高建筑垃圾的利用率，促进废弃物的再利用，能极大减少对天然骨料的开采，减少建筑垃圾对环境的污染和破坏。二是再生混凝土的制备成本相对低廉，有利于混凝土生产企业降本增效。但国内外众多学者的研究结果表明，再生粗骨料的表观密度、堆积密度均低于天然骨料。这是因为，同天然粗骨料相比，再生粗骨料表面往往包裹着或部分包裹着硬化水泥砂浆。水泥砂浆孔隙率大，密度小，因而导致再生粗骨料的表观密度和堆积密度均低于天然骨料。且由于再生骨料相比于天然骨料的吸水率大，压碎值高，表面砂浆残留量大，在一定程度上影响了再生混凝土的性能。且，由于再生混凝土的多界面结构及高孔隙率和高吸水性等缺点，降低了再生混凝土的力学性能和耐久性能，并严重制约其在新建结构中的应用。

2、目前，针对再生混凝土力学性能，研究开展了一系列试验研究。例如，相关技术报道了通过分析界面过渡区形貌对再生混凝土力学性能的影响，发现当再生骨料取代率为100％时，立方体抗压强度比天然骨料混凝土低约30％，劈拉强度低约25％～35％。

3、因此，如何改善再生混凝土的力学性能和耐久性能等，成为当今再生混凝土的研究热点及重点。

技术实现思路

1、以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

2、本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种混凝土的生产工艺和应用。该生产工艺可以大大提高混凝土的综合性能，且工艺过程简单。

3、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

4、本发明的第一方面，提供一种混凝土的生产工艺，包括以下步骤：

5、s1、将稻草纤维与低共熔溶剂混合，超声，得到预处理的稻草纤维，再将所述预处理的稻草纤维放入多巴胺盐酸盐溶液中浸泡，得到改性稻草纤维；

6、s2、将粗骨料、细骨料、硅酸盐水泥、所述改性稻草纤维和掺合料混合干拌，得到干拌料；

7、s3、向所述干拌料中加入聚氨酯乳液、减水剂与微纳米气泡水，搅拌，即得；

8、所述混凝土的制备原料包括以下质量份的组分：

9、粗骨料1000-1600份、细骨料400-1000份、硅酸盐水泥400-600份、改性稻草纤维20-50份、掺合料20-80份、聚氨酯乳液100-400份、减水剂1-5份。

10、首先，植物纤维并不适合直接添加到水泥基材料中，这是因为，植物纤维中存在的木质素会在水溶液或碱性溶液中析出并发生水解，水解产物会阻碍水泥水化，且未经处理的植物纤维与水泥基的相容性不佳。本发明采用低熔点溶剂处理有助于减少纤维中的木质素，同时保留生物质中的纤维素成分和纤维结构，保持其优秀的抗拉、抗压等性能。进一步用多巴胺进行处理纤维，纤维表面包覆有多巴胺层，起到保护纤维和增加其与基体的相容性等作用。改性后的稻草纤维在干拌料中的分散性和相容性好。聚氨酯乳液可以填充结构中的微裂纹，还可能与改性稻草纤维共同形成网状结构，有利于增强混凝土的力学性能。

11、其次，混凝土材料中粗骨料通常占比较大，并且尺寸大出细骨料很多，因此，本发明中辅以细骨料对其进行填充，有利于增强混凝土材料的力学强度。掺合料填充改性纤维表面的孔隙，从而降低纤维孔隙率，提升混凝土的综合性能。

12、微纳米气泡水可以促进水泥水化及水化产物的产生，提高混凝土的力学性能耐久性能，减少砂浆收缩，原因在于其较普通水的水分子团簇有所减少，更容易分散在胶凝材料中，促进水泥水化的同时增加了浆体的密实度，从而提高了试件的强度；此外，残留在混凝土中的独立、封闭微纳米气泡能够阻断毛细管渗透路径，在宏观上表现为耐久性能提高。

13、最后，本发明通过干法制备混凝土，得到的混凝土的综合性能更好，这与干法制备混凝土促进了纤维的分散有关。

14、在本发明的一些实施方式中，步骤s1中，所述低共熔溶剂由氯化胆碱和尿素加热后制得。

15、在本发明的一些优选的实施方式中，氯化胆碱和尿素的摩尔比为1：0.5～2。

16、在本发明的一些优选的实施方式中，所述加热的温度为70-90℃。

17、在本发明的一些实施方式中，步骤s1中，所述稻草纤维与低共熔溶剂的固液比为1g：6-12ml，例如，1g：6-10ml、1g：6-8ml。

18、在本发明的一些实施方式中，步骤s1中，所述超声的温度为50-70℃，例如，50-65℃、55-65℃、60-70℃、60-65℃。

19、在本发明的一些实施方式中，步骤s1中，所述超声的频率为300-600w，例如，300-500w、400-600w、400-500w、500-600w。

20、所述超声的时间为2-5h，例如，2-4h、3-5h、3-4h。

21、在本发明的一些实施方式中，步骤s1中，超声结束后，向体系中加入水，搅拌20-60min；其中，加入的水的体积为低共熔溶剂体积的1/4至1/2，例如1/3；

22、优选地，搅拌后将体系过滤，取滤渣，水洗，冷冻干燥，得到所述预处理的稻草纤维。

23、在本发明的一些实施方式中，步骤s1中，将所述预处理的稻草纤维放入多巴胺盐酸盐溶液中，分散，再加入tris-hcl缓冲溶液，调节体系ph值为8～8.5，继续浸泡和搅拌，过滤，烘干，得到改性稻草纤维。

24、在本发明的一些实施方式中，所述多巴胺盐酸盐溶液的浓度为1～4g/l，例如1～3g/l、2g/l。

25、在本发明的一些实施方式中，所述预处理的稻草纤维与所述多巴胺盐酸盐溶液的质量体积比为1～5g:1ml，例如，1～4g:1ml、1～3g:1ml、1～2g:1ml、2～3g:1ml、2g:1ml。

26、在本发明的一些实施方式中，tris-hcl缓冲溶液的浓度为0.5～2mol/l，优选1mol/l。

27、在本发明的一些实施方式中，所述浸泡和搅拌的时间为12～48h。

28、在本发明的一些实施方式中，所述烘干的温度为50～70℃。

29、在本发明的一些实施方式中，所述混凝土的制备原料还包括300-500份微纳米气泡水。

30、在本发明的一些实施方式中，所述混凝土的制备原料包括以下质量份的组分：

31、粗骨料1000-1400份、细骨料600-1000份、硅酸盐水泥400-600份、改性稻草纤维25-35份、掺合料50-60份、聚氨酯乳液200-300份、减水剂2-3份，微纳米气泡水300-500份。

32、在本发明的一些实施方式中，步骤s2中，所述粗骨料的粒径范围为5-30mm。

33、在本发明的一些实施方式中，步骤s2中，所述细骨料的粒径范围为0.1-3mm。

34、在本发明的一些实施方式中，步骤s2中，所述细骨料为混凝土的再生骨料。

35、在本发明的一些实施方式中，步骤s2中，所述掺合料包括半加密硅灰和粉煤灰，半加密硅灰和粉煤灰的质量比为1-3：1。

36、在本发明的一些实施方式中，减水剂为聚羧酸高效减水剂。

37、在本发明的一些实施方式中，步骤s2中，所述混合干拌的时间为60-120s。

38、在本发明的一些实施方式中，步骤s3中，所述搅拌的时间为60-120s。

39、本发明的第二方面，提供一种混凝土，由上述的生产工艺制备得到。

40、根据本发明一些实施方式的混凝土的生产工艺，至少具备如下有益效果：

41、本发明工艺利用建筑垃圾作为混凝土的再生骨料，扩大了建筑垃圾的再利用范围，实现建筑垃圾资源化，具有经济、社会和环境效益，且所制得的混凝土力学性能优良，抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度大，吸水率和限制收缩率较低。