一种高强度纤维再生混凝土及其制备方法

本发明属于再生混凝土，更具体的说是涉及一种高强度纤维再生混凝土及其制备方法。

背景技术：

1、随着城市化进程的加快，建筑行业的快速发展产生了大量的建筑废弃物。废弃混凝土作为一种主要的建筑垃圾，不仅占用大量土地资源，而且对环境造成了一定程度的污染。如何有效利用这些废弃混凝土，减少其对环境的影响，已成为亟待解决的问题。在此背景下，再生骨料的应用逐渐受到重视。

2、再生骨料是指通过物理、化学等手段处理废弃混凝土后得到的替代天然骨料的一种材料。再生骨料的应用可以有效地减少建筑废弃物的排放，实现资源的循环利用，从而降低混凝土生产的成本。然而，与天然骨料相比，再生骨料存在一些固有的缺陷，在实际应用中还面临诸多挑战，主要包括：再生骨料表面较为粗糙，孔隙较多，导致其与水泥浆体之间的界面粘结力较差；再生骨料与水泥浆体之间形成的界面过渡区是混凝土中最薄弱的部分，容易成为裂缝发展的起点；由于再生骨料本身的强度限制，混凝土的整体力学性能受到了影响。

3、针对上述问题，如何提供一种高强度纤维再生混凝土及其制备方法成为了本领域技术人员亟需攻克的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种高强度纤维再生混凝土及其制备方法，以解决上述现有技术存在的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明技术方案之一：提供一种高强度纤维再生混凝土，按质量份计，组分包括：

4、水泥250～400份、改性再生骨料800～1000份、粉煤灰50～100份、减水剂2～6份、钢纤维20～60份和水150～250份；

5、所述改性再生骨料依次经含钙离子促进液处理、多巴胺聚合处理和纳米纤维改性制备得到。

6、进一步的，所述含钙离子促进液处理的步骤为：

7、将再生骨料浸于含钙离子促进液中，然后加入碳酸盐溶液，反应30～60min，完成所述含钙离子促进液处理。

8、优选的，所述含钙离子促进液为醋酸钙和/或乳酸钙溶液，其中，钙离子浓度为0.0125m～0.125m。

9、优选的，所述碳酸盐溶液中的碳酸盐为碳酸钠和/或碳酸钾，其中碳酸盐溶液中碳酸根和含钙离子促进液中钙离子的摩尔比为0.9～1.1:1。

10、本发明通过含钙离子促进液处理再生骨料，并加入碳酸盐溶液，可以在再生骨料表面形成一层致密的碳酸钙沉积层。这一层沉积层可以提高骨料表面的致密性和强度，减少吸水率，改善界面过渡区的质量。

11、进一步的，所述多巴胺聚合处理的步骤为：

12、将经含钙离子促进液处理的再生骨料浸于多巴胺溶液中，随后调节多巴胺溶液的ph值至8.5以上，反应6～12h，干燥，即完成多巴胺聚合处理。

13、优选的，所述多巴胺溶液的浓度为1～10mg/ml。

14、多巴胺聚合处理在再生骨料表面形成聚多巴胺(pda)薄膜，进一步增强骨料与水泥浆体之间的界面粘结力，并赋予骨料表面一定的自修复能力。

15、进一步的，所述纳米纤维改性的步骤为：

16、将经多巴胺聚合处理的再生骨料浸于纳米纤维分散液中，静置12～24h后，干燥，得到改性再生骨料。

17、优选的，所述纳米纤维分散液是通过将纳米纤维和阴离子表面活性剂分散于水中制备得到。

18、更优选的，所述纳米纤维分散液中纳米纤维的质量百分比为0.01％～0.1％，阴离子表面活性剂的质量百分比为0.1％～1％。

19、更优选的，所述纳米纤维包括碳纳米管、石墨烯或纳米纤维素；所述阴离子表面活性剂包括十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠。

20、纳米纤维的改性处理可以进一步提高骨料表面的机械性能，增强其与水泥浆体的结合力，同时纳米纤维均匀分布于骨料表面可以提高混凝土的整体力学性能。

21、进一步的，所述改性再生骨料由质量百分比为60％～80％的粗骨料和20％～40％的细骨料组成。

22、其中，粗骨料的级配范围为5～25mm，细骨料的级配范围为＜5mm。

23、进一步的，所述水泥为硅酸盐水泥，牌号为po42.5。

24、进一步的，所述减水剂为聚羧酸系减水剂。

25、进一步的，所述钢纤维为波形钢纤维或弯钩形钢纤维。

26、本发明技术方案之二：提供一种上述高强度纤维再生混凝土的制备方法，步骤包括：

27、将减水剂和水混合均匀得到拌合水；

28、将水泥、改性再生骨料、粉煤灰和钢纤维混合均匀得到干拌料；

29、将所述拌合水加入所述干拌料中，搅拌均匀即得所述高强度纤维再生混凝土。

30、本发明公开了以下技术效果：

31、本发明通过三重改性处理提高了再生骨料的性能，改善了再生骨料表面的致密性和强度，减少吸水率，改善界面过渡区的质量，增强骨料与水泥浆体之间的界面粘结力，并赋予骨料表面一定的自修复能力，提高骨料表面的机械性能，增强其与水泥浆体的结合力，同时纳米纤维均匀分布于骨料表面，进而提高混凝土的整体力学性能。

32、改性后的再生骨料具有更高的表面强度和更好的界面结合力，可以减少界面过渡区的薄弱环节，与钢纤维协同进一步提高混凝土的抗裂性能。

33、利用废弃混凝土经过处理后的再生骨料，减少了建筑废弃物的排放，实现了资源的循环利用，降低混凝土生产的成本。

技术特征：

1.一种高强度纤维再生混凝土，其特征在于，按质量份计，组分包括：

2.如权利要求1所述的高强度纤维再生混凝土，其特征在于，所述含钙离子促进液处理的步骤为：将再生骨料浸于含钙离子促进液中，然后加入碳酸盐溶液，反应30～60min，完成所述含钙离子促进液处理。

3.如权利要求2所述的高强度纤维再生混凝土，其特征在于，所述含钙离子促进液为醋酸钙和/或乳酸钙溶液，其中，钙离子浓度为0.0125m～0.125m；所述碳酸盐溶液中的碳酸盐为碳酸钠和/或碳酸钾，其中碳酸盐溶液中碳酸根和含钙离子促进液中钙离子的摩尔比为0.9～1.1:1。

4.如权利要求1所述的高强度纤维再生混凝土，其特征在于，所述多巴胺聚合处理的步骤为：将经含钙离子促进液处理的再生骨料浸于多巴胺溶液中，随后调节多巴胺溶液的ph值至8.5以上，反应6～12h，干燥，即完成多巴胺聚合处理。

5.如权利要求4所述的高强度纤维再生混凝土，其特征在于，所述多巴胺溶液的浓度为1～10mg/ml。

6.如权利要求1所述的高强度纤维再生混凝土，其特征在于，所述纳米纤维改性的步骤为：将经多巴胺聚合处理的再生骨料浸于纳米纤维分散液中，静置12～24h后，干燥，得到改性再生骨料。

7.如权利要求6所述的高强度纤维再生混凝土，其特征在于，所述纳米纤维分散液是通过将纳米纤维和阴离子表面活性剂分散于水中制备得到，其中，所述纳米纤维分散液中纳米纤维的质量百分比为0.01％～0.1％，阴离子表面活性剂的质量百分比为0.1％～1％，所述纳米纤维包括碳纳米管、石墨烯或纳米纤维素，所述阴离子表面活性剂包括十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠。

8.如权利要求1所述的高强度纤维再生混凝土，其特征在于，所述改性再生骨料由质量百分比为60％～80％的粗骨料和20％～40％的细骨料组成；所述水泥为硅酸盐水泥，牌号为po42.5。

9.如权利要求1所述的高强度纤维再生混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸系减水剂；所述钢纤维为波形钢纤维或弯钩形钢纤维。

10.一种如权利要求1～9任一项所述高强度纤维再生混凝土的制备方法，其特征在于，步骤包括：

技术总结本发明属于再生混凝土技术领域，更具体的，是涉及一种高强度纤维再生混凝土及其制备方法。所述高强度纤维再生混凝土组分包括水泥250～400份、改性再生骨料800～1000份、粉煤灰50～100份、减水剂2～6份、钢纤维20～60份和水150～250份，其中，改性再生骨料依次经含钙离子促进液处理、多巴胺聚合处理和纳米纤维改性制备得到。通过对再生骨料进行改性处理，改善了再生骨料表面的致密性和强度，减少吸水率，改善界面过渡区的质量，增强骨料与水泥浆体之间的界面粘结力，并赋予骨料表面一定的自修复能力，提高骨料表面的机械性能，增强其与水泥浆体的结合力，同时纳米纤维均匀分布于骨料表面，进而提高混凝土的整体力学性能。技术研发人员：王新忠,向義,吴月星,谭献良,李麟书,孙瑀雯,周彪,程伟东,张磊受保护的技术使用者：湖南城市学院技术研发日：技术公布日：2024/12/23