CN110668727B - 一种废弃混凝土再生骨料的清洗强化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种废弃混凝土再生骨料的清洗强化方法，属于建筑工程技术领域。包括以下步骤：1)再生骨料破碎筛分至粒径≤37.5mm；2)进行超声波洗涤；3)将超声波洗涤后的再生骨料加入再生骨料强化剂和洗涤用水，进行超声波强化处理，其中再生骨料强化剂按质量份数计，由渗透剂20‑40份、硅灰15‑20份，纳米材料5‑10份和催化组剂1‑2份组成。该方法操作简单，能大大减少清洗时间和用水量，提高清洗效率，降低清洗成本，通过清洗强化，有效减少再生骨料吸水率，提高骨料强度，从而改善再生混凝土的工作性能。
Description
技术领域
本发明专利涉及建筑工程领域，具体涉及一种废弃混凝土再生骨料的清洗强化方法。
背景技术
随着大量旧混凝土工程结构和建筑物到达服役年限，在拆除重建过程中产生了大量废弃混凝土等水泥基固体废弃物。废弃混凝土如不加以利用，会增加环境负担，且也是一种资源的浪费，将影响建筑行业的可持续发展。
通常，由废弃混凝土制成的再生骨料表面附着旧砂浆，再生骨料在进行加工时，组分中含有30％左右的硬化水泥砂浆(水泥砂浆孔隙率大、吸水率高)，再加上混凝土块在解体、破碎过程中由于损伤累积内部存在大量微裂纹，这些因素都使再生骨料的基本特性与天然骨料有较大的差异。再生骨料的强化处理，即解决再生骨料孔隙率大，再生破碎过程中骨料本身因不同组分，受力后存在一些微细裂纹导致骨料强度低的问题。另外，从旧建筑物拆除现场取得的再生骨料与天然骨料采集场的操作环境截然不同，经破碎后获得的再生骨料除非进行水洗处理，否则会含有较多的泥土和泥块，这也会增加其含水量和吸水率，但普通水洗要达到效果，存在清洗耗时长且用水量大的问题。
因此，需要对再生骨料进行清洗预湿和强化工艺，才能真正的解决新拌再生骨料混凝土拌合物和易性较差，硬化混凝土物理力学性能和耐久性普遍差的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种废弃混凝土再生骨料的清洗强化方法，该方法操作简单，能大大减少清洗时间和用水量，提高清洗效率，降低清洗成本，通过清洗强化，有效减少再生骨料吸水率，提高骨料强度，从而改善再生混凝土的工作性能。
为了解决上述技术问题，本发明采取下述技术方案：
一种废弃混凝土再生骨料的清洗强化方法，具体包括以下步骤：
1)将再生骨料破碎筛分至粒径≤37.5mm；
2)将步骤1)得到的粒径≤37.5mm的再生骨料在清洗槽中进行超声波洗涤；
3)将步骤2)中得到的超声洗涤后的再生骨料，加入再生骨料强化剂和洗涤用水，进行超声波强化处理，其中再生骨料强化剂按质量份数计，由渗透剂20-40份、硅灰15-20份，纳米材料5-10份和催化组剂1-2份组成。
按上述方案，步骤2)中超声波洗涤条件为：超声波频率为30-60kHz，清洗时间为3-5min。
按上述方案，步骤3)中超声波条件为：超声波频率为90-120kHz，强化处理时间为3-5min。
按上述方案，步骤3)中渗透剂是由叔碳酸乙烯酯、醋酸乙烯酯和硅烷偶联剂组成，质量比为(1-2):(3-5):(3-5)。
按上述方案，步骤3)中硅灰的比表面积≥15m2/g，活性SiO2≥85％。
按上述方案，步骤3)中纳米材料为纳米碳酸钙，中粒径为10-100nm。
按上述方案，步骤3)中催化组剂由聚丙烯酰胺和硬脂酸钙组成，质量比为(1-4):(2-5)。
按上述方案，步骤3)中再生骨料强化剂按质量百分比计，掺入量为洗涤用水的1％-3％。
按上述方案，步骤2)和3)中液体没过石料上表面不少于3mm。
本发明用不同频率、不同振幅超声波进行再生骨料除泥和强化，并相应形成超声波辅助化学强化方法，对现有技术进行创新。本发明利用超声波空化作用，短时间内引起污物层的疲劳破坏而被驳离，快速去除再生骨料粘附的泥土，松动微裂缝薄弱堵塞物和减少清洗石料的用水。本发明还充分利用了超声波物理场与化学剂间的协同效应：超声波的波动作用可避免团聚，提高化学剂洁性，延长化学剂作用距离及有效期，进而提高强化作用效果；渗透性强化剂通过不同的粒径组分搭配，形成具有一定尺寸梯度的渗透胶体，借助超声波力量能够沿着骨料结构中的毛细孔通道、微细裂纹等向骨料的内部渗透，一旦它浸润内部且超声波停止振动后，随即与水泥中Ca(OH)2生成不溶于水并具有一定强度的硅酸盐物质，堵塞再生骨料中微细裂缝的孔隙。通过超声波辅助化学强化处理工艺，再生骨料在短时间充分润湿，有效减少再生骨料吸水率，提高骨料强度，从而改善再生混凝土的工作性能。
发明与现有技术相比具有以下优点：
1.本发明提供的废弃混凝土再生骨料的清洗强化方法，操作简单，能大大减少清洗时间和用水量，提高清洗效率，降低清洗成本，通过清洗强化，有效减少再生骨料吸水率，提高骨料强度，从而改善再生混凝土的工作性能。
2.本发明采用超声波辅助化学强化工艺，超声波可以避免团聚现象，强化剂各组分形成具有一定尺寸梯度的渗透胶体，并促进渗透性强化剂渗透至再生骨料内部，进而形成结晶物质，达到堵塞和封闭孔隙的目的。
3.本发明设计合理，通过在超声波清洗槽设置不同频率的超声波频率发生器，每个频率波段的超声波频率发生器对应不同用途，不需更换清洗槽，能高效快速的完成再生骨料的清洗强化工作。
具体实施方法
为更好地理解本发明，下面实施例对本发明作进一步的描述。但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1：
一种废弃混凝土再生骨料的清洗强化方法，具体步骤如下：
1)将再生骨料破碎经筛分给料机筛分小于37.5mm颗粒；
2)清洗槽中利用42kHZ超声波进行洗涤3min，液体没过再生骨料颗粒上表面不低于3mm，完成后排空清洗槽中的污水；
3)清洗槽中加入再生骨料强化剂和洗涤用水，强化剂掺入量为洗涤用水的1wt％，液体没过再生骨料颗粒上表面不低于3mm，利用100kHZ超声波强化处理3min，排空溶液，得到经过充分预湿且强化后的再生骨料。
其中，强化剂由渗透剂30份、硅灰20份、纳米材料10份和催化组剂2份组成。渗透剂是由叔碳酸乙烯酯、醋酸乙烯酯和硅烷偶联剂按照质量比2:3:4组成；硅灰的比表面积为22m2/g，活性SiO2为92％；纳米材料为纳米碳酸钙，粒径为70nm；催化剂为聚丙烯酰胺和硬脂酸钙组成，质量比为1:3。
实施例2：
一种废弃混凝土再生骨料的清洗强化方法，具体步骤如下：
1)将再生骨料破碎经筛分给料机筛分小于37.5mm颗粒；
2)清洗槽中利用50kHZ超声波进行洗涤4min，液体没过再生骨料颗粒上表面不少于3mm，完成后排空清洗槽中的污水；
3)清洗槽中加入再生骨料强化剂和洗涤用水，强化剂掺入量为洗涤用水的1.5％，液体没过粒径上表面不低于3mm，利用100kHZ超声波强化处理3min，排空溶液，得到经过充分预湿且强化后的再生骨料。
其中，强化剂由渗透剂40份、硅灰15份、纳米材料8份和催化组剂1份组成。渗透剂是由叔碳酸乙烯酯、醋酸乙烯酯和硅烷偶联剂按照质量比1:4:4组成；硅灰的比表面积为22m2/g，活性SiO2为90％；纳米材料为纳米碳酸钙，粒径为70nm；催化剂为聚丙烯酰胺和硬脂酸钙组成，质量比为1:3。
实施例3：
一种废弃混凝土再生骨料的清洗强化方法，具体步骤如下：
1)将再生骨料破碎经筛分给料机筛分小于37.5mm颗粒；
2)清洗槽中利用60kHZ超声波进行洗涤3min，液体没过再生骨料颗粒上表面不低于3mm，完成后排空清洗槽中的污水；
3)清洗槽中加入再生骨料强化剂和洗涤用水，强化剂掺入量为洗涤用水的1.5％，溶液没过粒径上表面不低于3mm，利用120kHZ超声波强化处理3min，排空溶液，得到经过充分预湿且强化后的再生骨料。
其中，强化剂由渗透剂35份、硅灰20份、纳米材料15份和催化组剂2份组成。渗透剂是由叔碳酸乙烯酯、醋酸乙烯酯和硅烷偶联剂按照质量比1:3:4组成。硅灰的比表面积为22m2/g，活性SiO2为93％，纳米材料为纳米碳酸钙，中粒度在80nm。催化剂为聚丙烯酰胺和硬脂酸钙组成质量比为2:3。
表1为天然骨料、废弃混凝土再生骨料及实施例1-3得到的清洗强化后的废弃混凝土再生骨料的性能参数对比。
表1再生骨料处理前与清洗强化处理后性能参数对比
表1显示，实施例中1-3说明了废弃混凝土再生骨料经过本专利清洗强化后，再生骨料的性能得到了大幅度的提升。
分别以天然骨料和实施例1-3中经清洗强化后的再生骨料进行混凝土配制，以混凝土为考察对象，进行混凝土的性能测试，其中，混凝土配合比见表2，具体性能测试结果见表3。
从表3可以看出，利用强化后再生骨料配制的混凝土性能与天然骨料配制混凝土性能基本相当。
表2混凝土配合比(kg/m3)
| 类别 | 水灰比 | 水泥 | 细骨料 | 天然骨料 | 再生粗骨料 | 水 | 外加剂 |
| 普通混凝土 | 0.45 | 340 | 850 | 1060 | 0 | 153 | 6.12 |
| 再生骨料混凝土 | 0.45 | 340 | 850 | 0 | 1060 | 153 | 6.12 |
表3混凝土性能性能测试结果对比
上述实施例仅为清楚地说明方法和操作过程，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，但所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种废弃混凝土再生骨料的清洗强化方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
1）将再生骨料破碎筛分至粒径≤37.5mm；
2）将步骤1）得到的粒径≤37.5mm的再生骨料在清洗槽中进行超声波洗涤，其中所述超声波洗涤条件为：超声波频率为30-60kHz，清洗时间为3-5min；
3）将步骤2）中得到的超声洗涤后的再生骨料，加入再生骨料强化剂和洗涤用水，进行超声波强化处理，其中再生骨料强化剂按质量份数计，由渗透剂20-40份、硅灰15-20份，纳米材料5-10份和催化组剂1-2份组成，其中所述超声波强化处理条件为：超声波频率为90-120kHz，强化处理时间为3-5min；所述纳米材料为纳米碳酸钙，中粒径为10-100nm；所述渗透剂是由叔碳酸乙烯酯、醋酸乙烯酯和硅烷偶联剂组成，质量比为（1-2）:（3-5）:（3-5）；所述催化组剂由聚丙烯酰胺和硬脂酸钙组成，质量比为（1-4）:（2-5）。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3）中硅灰的比表面积≥15m2/g，活性SiO2≥85%。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3）中再生骨料强化剂按质量百分比计，掺入量为洗涤用水的1%-3%。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2）和3）中液体没过石料上表面不少于3mm。
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