CN102674730B - 一种再生骨料表面处理剂及其配制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种再生骨料表面处理剂，主要由如下重量百分比的原料制成：聚乙烯醇0.5-1.5%，硅酸钠4-10%，尿素0.5-3%，氟硅酸钠0.2-1%，水88-93.8%。本发明的优点是：该处理剂使用成膜性能良好的聚乙烯醇和硅酸钠、氟硅酸，能改善再生骨料的表面状态，能显著降低再生骨料的吸水率；利用硅酸钠和氟硅酸钠溶液对再生骨料孔隙和微裂纹的填充，从而明显提高再生骨料的强度；此外，再生骨料经处理后配制混凝土时，表面膜状的硅酸钠和氟硅酸钠与水泥水化产生的氢氧化钙发应生成硅酸钙和氟硅酸钙，可以显著改善混凝土过渡区的强度，增加骨料与水泥石之间的胶结性能。

Description

一种再生骨料表面处理剂及其配制方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种再生粗骨料表面处理剂的配制方法。

背景技术

随着建筑业的迅速发展，由建筑业产生的建筑垃圾急剧增加，对环境产生了较大影响，对社会造成了一定的危害。将废弃混凝土经过破碎、除杂、分级等处理后作为再生骨料，不仅可以解决废弃混凝土带来的环境污染，还可以节约天然骨料资源，从而减少对天然砂石的开采，从根本上解决天然骨料的日益匮乏和大量砂石开采带来的环境破坏问题，保护了人类的生存环境，符合可持续发展的要求。

由废弃混凝土经过破碎处理产生的再生骨料表面包裹着相当数量的硬化水泥砂浆，导致再生骨料棱角较多、表面粗糙、吸水率高、粘结能力弱；并且由于在破碎过程中的损伤积累使再生骨料内部产生微裂缝，从而导致再生骨料的自身强度较低，压碎值指标较高。因此目前再生骨料的应用范围还很窄，主要用来配制中低强度的混凝土。若要拓宽其应用范围，将再生骨料用到钢筋混凝土结构工程中去，则必须对再生骨料进行一定的预处理。

当前预处理方法主要有机械活化和化学改性两种途径。机械活化通过破坏弱的再生碎石颗粒和除去粘附于碎石上的低强度水泥石残渣，从而改善再生骨料的粒形和表面粗糙度。化学方法则采用聚合物或水泥浆处理再生骨料。用调配好的聚合物溶液或者水泥浆液分别对再生骨料进行浸泡和干燥处理，试验表明，浆液能够在一定程度上填充再生骨料的孔隙并粘合破碎过程中其内部产生的一些微裂缝（聚合物浆液还可以在再生骨料表面成膜），降低再生骨料的吸水性，强化后再生骨料自身的强度得到一定程度的提高。

由于这些处理方法自身固有的一些缺陷，目前还处于试验室研究阶段，尚未规模化应用。机械活化处理法不但会消耗掉大量的能量，而且会产生大量难以处理的粉末；聚合物浆液成膜性好，可显著降低骨料吸水性，但对骨料的增强效应不明显，水泥浆液增强效果明显，但骨料吸水性能不能显著降低。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种能显著降低骨料吸水性能和提高骨料强度的再生骨料表面处理剂。

技术方案：为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种再生骨料表面处理剂，主要由如下重量百分比的原料制成：聚乙烯醇  0.5-1.5%，硅酸钠 4-10%，尿素 0.5-3%，氟硅酸钠 0.2-1%，水88-93.8%。

本发明中，所述聚乙烯醇的聚合度范围为17-24。它可以显著提高有机无机复合膜的韧性和防水性能，且在拌制混凝土时有效降低膜的溶解速率，使再生骨料在预拌及施工过程中保持较低的吸水率。

本发明中，所述硅酸钠为模数为3.0-3.5的工业级水玻璃。它能在再生骨料表面形成玻璃状的覆盖膜，并且对再生骨料孔隙和微裂纹进行有效填充，提高再生骨料的强度，在混凝土硬化后，膜状的硅酸钠与水泥水化产生的氢氧化钙发应生成硅酸钙，可以显著改善混凝土过渡区的强度，增加骨料与水泥石之间的胶结性能。

本发明中，所述尿素为含N>46%的工业品或农业品，它可以提高硅酸钠和氟硅酸钠的溶解度，并能提高硅酸钠和氟硅酸钠膜的韧性。

本发明中，所述氟硅酸钠为分析纯的化学试剂。它能在再生骨料表面形成玻璃状的覆盖膜，并且对再生骨料孔隙和微裂纹进行有效填充，提高再生骨料的强度，其增强效果超过硅酸钠；在混凝土硬化后，膜状的氟硅酸钠与水泥水化产生的氢氧化钙发应生成氟硅酸钙，可以显著改善混凝土过渡区的强度，增加骨料与水泥石之间的胶结性能。

本发明中，所采用水为市政自来水。

上述再生骨料表面处理剂的配制方法，该方法包括如下步骤：

（1）溶解聚乙烯醇：先在20℃水中缓慢加入聚乙烯醇，并不断搅拌，加完聚乙烯醇后继续搅拌10-15分钟，然后升温至90-95℃，升温时间控制在60-90分钟，在温度90-95℃保持60-90分钟，得到聚乙烯醇溶液；然后将溶液冷却至室温；

（2）将按比例称量好的硅酸钠、尿素、氟硅酸钠溶解于配制好的聚乙烯醇溶液中，即得到所述再生骨料表面处理剂。

有益效果：与现有技术相比，本发明的优点是：通过采用成膜型良好的聚乙烯醇高分子溶液和硅酸钠、氟硅酸无机物溶液的优化复合，使再生骨料表面形成机械性能、韧性、防水性均优良的有机无机复合膜，显著降低了再生骨料的吸水率；利用聚乙烯醇在常温下溶解性很低的优点，在拌制混凝土时有效降低有机无机复合膜的溶解速率，使再生骨料在预拌及施工过程中保持较低的吸水率；利用硅酸钠和氟硅酸钠溶液对再生骨料孔隙和微裂纹进行有效填充，明显提高了再生骨料的强度；此外，再生骨料经处理后配制混凝土时，表面膜状的硅酸钠和氟硅酸钠与水泥水化产生的氢氧化钙发应生成硅酸钙和氟硅酸钙，可以显著改善混凝土过渡区的强度，增加骨料与水泥石之间的胶结性能。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本发明进一步说明，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。

实施例1：一种再生骨料表面处理剂，主要由如下重量百分比的原材料制成：聚乙烯醇1%，硅酸钠5%，尿素1%，氟硅酸钠 0.8%，水92.2%。

上述各原材料中，聚乙烯醇其聚合度为17；硅酸钠为模数为3.0的工业级水玻璃；尿素为含N>46%的农业品；氟硅酸钠为分析纯的化学试剂。

上述再生骨料表面处理剂的配制方法为：

第一步，按照上述原材料的配比进行称量，备用；

第二步，溶解聚乙烯醇：首先将水加热至20℃，然后在20℃水中缓慢加入聚乙烯醇，并不断搅拌，加完聚乙烯醇后继续搅拌10分钟，然后升温至90-95℃，升温时间控制在60-90分钟，在90-95℃时保持恒温60分钟，得到聚乙烯醇溶液，然后将该溶液冷却至室温。

第三步，将硅酸钠、尿素、氟硅酸钠溶解于配制好的聚乙烯醇溶液中，即得到再生骨料表面处理剂。

实施例2：一种再生骨料表面处理剂，主要由如下重量百分比的原材料制成：聚乙烯醇1.5%，硅酸钠6%，尿素2%，氟硅酸钠1%，水89.5%。

上述各原材料中，聚乙烯醇其聚合度范围为24；硅酸钠为模数为3.5的工业级水玻璃；尿素为含N>46%的农业品；氟硅酸钠为分析纯的化学试剂。

上述再生骨料表面处理剂的配制方法为：

第一步，按照上述原材料的配比进行称量，备用；

第二步，溶解聚乙烯醇：首先将水加热至20℃，然后在20℃水中缓慢加入聚乙烯醇，并不断搅拌，加完聚乙烯醇后继续搅拌15分钟，然后升温至90-95℃，升温时间控制在60-90分钟，在90-95℃时保持恒温90分钟，得到聚乙烯醇溶液，然后将该溶液冷却至室温。

第三步，将硅酸钠、尿素、氟硅酸钠溶解于配制好的聚乙烯醇溶液中，即得到再生骨料表面处理剂。

实施例3：一种再生骨料表面处理剂，主要由如下重量百分比的原材料制成：聚乙烯醇  1.2%，硅酸钠6%，尿素1.8%，氟硅酸钠1%，水90%。

上述各原材料中，聚乙烯醇其聚合度范围为20；硅酸钠为模数为3.2的工业级水玻璃；尿素为含N>46%的工业品；氟硅酸钠为分析纯的化学试剂。

上述再生骨料表面处理剂的配制方法为：

第一步，按照上述原材料的配比进行称量，备用；

第二步，溶解聚乙烯醇：首先将水加热至20℃，然后在20℃水中缓慢加入聚乙烯醇，并不断搅拌，加完聚乙烯醇后继续搅拌12分钟，然后升温至90-95℃，升温时间控制在60-90分钟，在90-95℃时保持恒温70分钟，得到聚乙烯醇溶液，然后将该溶液冷却至室温。

第三步，将硅酸钠、尿素、氟硅酸钠溶解于配制好的聚乙烯醇溶液中，即得到再生骨料表面处理剂。

由实施例1至3所制得的再生骨料表面处理剂，其各项性能指标可通过如下方法检测：再生骨料的强度通过骨料的压碎值来反映，依据标准：普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准JGJ52-2006； 再生骨料的吸水率指标通过与普通骨料在拌制混凝土时达到相同和易性的需水量比较来反应，依据标准：普通混凝土拌合物性能试验方法标准GB/T50080-2002；再生骨料的吸水率在拌制和施工过程中的增加通过与普通混凝土的坍落度经时损失比较来反应，依据标准：普通混凝土拌合物性能试验方法标准GB/T50080-2002；综合效果可通过配制的混凝土28d强度对比来反应，依据标准：普通混凝土力学性能试验方法标准GB/T50081-2002。 

拌制混凝土所用的其他原材料及配比如下所示：

P·O42.5水泥的比表面积为340 m²/kg，28d抗压强度48.5 Mpa；矿粉为S95矿粉，其比表面积为410 m²/kg, 28d活性指数为102；粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰，其细度（45um筛余量）7%；砂为Ⅱ区中砂，细度模数为2.6；石为普通碎石、未经处理的再生骨料、经过表面处理的再生骨料，颗粒级配为5-25；外加剂为博特公司生产的JM-10高效减水剂；

配合比如下表：

原材料	水泥	矿粉	粉煤灰	砂	石	外加剂
							质量（Kg）	240	60	60	780	1080	5.5

实施效果如下表：

实施例	1	2	3	未经处理
					压碎值	13.8	12.8	13.5	15.5
用水量（Kg）	178	172	175	205
					坍落度	180	180	180	180
1h后坍落度	140	155	150	50
					28d抗压强度（Mpa）	33.9	35.4	34.3	25.3

从表中可以看出，再生骨料经过表面处理后其性能明显改善，对比未经处理的再生骨料，用水量和坍落度损失值改善尤为明显，说明该再生骨料表面处理剂性能优良，有着良好的应用前景。

实施例4：与实施例1基本相同，所不同的是原材料的组成：聚乙烯醇0.5%，硅酸钠10%，尿素0.5%，氟硅酸钠0.2%，水88.8%。

实施例5：与实施例1基本相同，所不同的是原材料的组成：聚乙烯醇1%，硅酸钠4%，尿素1%，氟硅酸钠0.2%，水 93.8%。

实施例6：与实施例1基本相同，所不同的是原材料的组成：聚乙烯醇1%，硅酸钠7%，尿素3%，氟硅酸钠1%，水88%。

Claims (4)

1.一种再生骨料表面处理剂，其特征在于，主要由如下重量百分比的原料制成：聚乙烯醇0.5-1.5%，硅酸钠4-10%，尿素0.5-3%，氟硅酸钠0.2-1%，水88-93.8%；所述聚乙烯醇的聚合度范围为17-24；所述硅酸钠为模数为3.0-3.5的工业级水玻璃。

2.根据权利要求1所述的再生骨料表面处理剂，其特征在于，所述尿素为含N>46%的工业品或农业品。

3.根据权利要求1所述的再生骨料表面处理剂，其特征在于，所述氟硅酸钠为分析纯的化学试剂。

4.根据权利要求1所述的再生骨料表面处理剂的配制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

（1）溶解聚乙烯醇：先在20℃水中缓慢加入聚乙烯醇，并不断搅拌，加完聚乙烯醇后继续搅拌10-15分钟，然后升温至90-95℃，升温时间控制在60-90分钟，在温度90-95℃保持60-90分钟，得到聚乙烯醇溶液；然后将溶液冷却至室温；

（2）将按比例称量好的硅酸钠、尿素、氟硅酸钠溶解于配制好的聚乙烯醇溶液中，即得到所述再生骨料表面处理剂。