CN111978056A - 一种低品质骨料的改性材料及处理方法 - Google Patents

一种低品质骨料的改性材料及处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种低品质骨料的改性材料及处理方法。本发明提供的低品质骨料的改性材料，包括如下质量百分含量的组分：水泥46‑50％；矿物掺合料10‑15％；活性粉体2‑5％；减水剂0.2‑0.6％；调粘剂0.001‑0.004％；膨胀剂0‑3.2％；引气剂0‑0.12％；消泡剂0‑0.0007％。本发明提供的改性材料，通过各组分之间的配合以及用量调整，能够实现对低品质骨料的有效填充和包覆改性，尤其是通过特定用量的水泥、活性粉体以及调粘剂之间的配合，能够有效调节改性材料的表面张力和粘度，协同优化孔隙浸入量与壳体包覆厚度；无机与有机组分复合使用，促进浆体层二次水化/化学成键，提升骨料与浆体层界面强度，改性处理后骨料的筒压强度提升40％以上，压碎值降低30％以上，24h吸水率降低15％以上。

Description

一种低品质骨料的改性材料及处理方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种低品质骨料的改性材料及处理方法。
背景技术
随着我国海洋开发战略的持续推进，离岸海岛或滨海地区的基础设施建设量大增，作为混凝土原材料的重要组成部分，普通河砂、碎石资源在离岸海岛上极为匮乏，从大陆转运砂石原材料会大幅增加建设成本、延长建设工期。在不破坏当地生态环境的前提下，利用岛礁上的废弃珊瑚礁、砂作原材料配制珊瑚骨料混凝土，不仅能够节约天然砂石资源、减少运输成本、缩短建设工期，还能有效满足深海开发和远离海岸线区域开发工程建设需求，具有重要的现实意义和极高的应用价值。
珊瑚礁骨料孔隙率大、吸水性强、强度低、有害离子含量高，直接用于混凝土配制将引起工作性差、强度低且前后期强度发展不协调、耐久性不足等众多问题，严重制约了其在离岸及岛礁工程建设中的应用。
随着基础设施建设和房地产市场的快速发展，每年有越来越多的建筑新建和重建，这些新建和重建的过程中会产生大量的建筑垃圾，对环境产生了极大的影响。目前每年产生的建筑垃圾已达20亿吨，并逐年上升；另一方面，每年混凝土的使用量超过80亿立方米，对砂石骨料的需求量达到130亿吨，天然骨料资源严重缺乏，由此引起的经济、社会和环境问题日益突出。将废弃混凝土经过破碎分选处理后作为再生骨料，不仅可以有效利用废弃资源，还可以节约天然砂石资源，解决天然骨料匮乏和开采带来的环境破坏问题。
与天然集料相比，再生集料本身强度低、压碎指标值较高；多棱角且表面附有一层或部分硬化浆体，具有较高的孔隙率，在混凝土内部形成复杂的多重界面结构，使得再生混凝土的耐久性问题更为突出。目前，其应用受到了一定的限制，若要拓宽其应用领域，提升利用率，必须先对其进行表面处理，实现多重界面强化和性能提升。
目前，对于珊瑚骨料、再生骨料等低品质骨料的处理方法主要有机械改性和化学改性两种。机械改性是通过机械作用改善低品质骨料的粒型和表面粗糙度等；化学改性则是采用无机或有机材料对低品质骨料进行浸泡和干燥处理，利用浆液的填充和成膜效应，降低低品质骨料的吸水率，提升骨料强度。
然而，这些方法还存在一定的缺陷，目前尚未大规模应用。机械改性无法精确控制改性效果，能耗高并且会产生大量的废弃粉末；化学改性目前还处在试验研究阶段，常规的无机材料无法进入低品质骨料孔隙内部，聚合物材料的流动性和成膜性较好，但与水泥混凝土材料的相容性不佳，改性效果有限。另外，针对珊瑚骨料的改性，一般是从孔隙填充和表面包覆两方面入手，填充和包覆通过选用不同的改性材料进行处理来实现，但由于选用的填充和包覆改性材料性能上的差异，会引入新的界面，导致处理效果不佳；如果采用相同的改性材料进行填充和包覆处理，则由于填充和包覆对改性材料的性能要求不同，很难同时实现有效填充和包覆。因此，针对珊瑚骨料和再生集料等多孔隙低品质骨料的化学改性材料及方法还有待开发。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的针对多孔隙低品质骨料的改性材料和改性方法不能同时实现孔隙的有效填充和表面包覆等缺陷，从而提供一种低品质骨料的改性材料及处理方法。
为此，本发明提供如下技术方案：
本发明提供一种低品质骨料的改性材料，包括如下质量百分含量的组分：
水泥46-50％；
矿物掺合料10-15％；
活性粉体2-5％；
减水剂0.2-0.6％；
调粘剂0.001-0.004％；
膨胀剂0-3.2％；
引气剂0-0.12％；
消泡剂0-0.0007％。
进一步地，所述的低品质骨料的改性材料包括如下质量百分含量的组分：
水泥47-49％；
矿物掺合料12-13％；
活性粉体2-4％；
减水剂0.3-0.5％；
调粘剂0.001-0.004％；
膨胀剂2.3-3.0％；
引气剂0.05-0.08％；
消泡剂0.0002-0.0005％。
进一步地，所述的低品质骨料的改性材料中，余量为水；优选的，水的用量为30.5-36.3％。
进一步地，所述活性粉体为纳米二氧化硅、聚合物胶粉中的至少一种；
优选的，所述活性粉体由纳米二氧化硅和聚合物胶粉组成，二者的质量比为1：2。
进一步地，所述调粘剂的密度为0.98-1.02g/mL，pH为7.5-10.0；
优选的，所述调粘剂为巴斯夫中国有限公司生产的Rheoplus420高性能粘度改性剂。
进一步地，所述矿物掺合料为粉煤灰、矿粉、硅灰、偏高岭土、石灰石粉中的至少一种。
优选的，所述矿物掺合料由粉煤灰、矿粉、偏高岭土组成，质量比为3：3：2。
进一步地，所述水泥为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥中的至少一种；
所述减水剂为聚羧酸系减水剂、萘系减水剂中的至少一种；优选的，所述减水剂的减水率不低于30％；
所述膨胀剂为硫铝酸钙类膨胀剂、氧化钙类膨胀剂中的至少一种；
所述引气剂为松香类引气剂、皂苷类引气剂中的至少一种；
所述消泡剂为有机硅类消泡剂或改性聚醚类消泡剂中的至少一种。
本发明还提供一种低品质骨料的处理方法，包括以下步骤：
将低品质骨料采用水玻璃进行浸泡处理，干燥，备用；
将浸泡处理后的低品质骨料放入浸渍容器中，在抽真空和/或加压条件下采用改性材料进行改性处理，将低品质骨料摊开，自然养护18-24h，高温高压蒸养4-12h，冷却。
进一步地，所述改性材料为本发明提供的上述低品质骨料的改性材料。
进一步地，所述改性步骤为，在真空条件下注入改性材料，搅拌1-4min，在高压条件下继续搅拌2-6min；
优选的，所述真空条件为2-5kPa，高压条件为0.2-0.5MPa。
进一步地，所述高温高压蒸养的条件为，温度60-80℃，压力1-2MPa。
进一步地，所述改性材料与低品质骨料的质量比为1:0.2-0.35。
所述低品质骨料包括珊瑚骨料和再生集料，其中，再生集料来源于废弃混凝土块，可以是经过破碎、分级后，按一定的比例混合而成。
本发明对水泥型号没有特殊要求，具体地，硅酸盐水泥可以选自42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六个等级，铝酸盐水泥可以选自CA－50、CA-60、CA-70、CA-80四个类型。
所述聚合物胶粉包括醋酸乙烯酯-乙烯共聚胶粉、丙烯酸胶粉、乙烯与氯乙烯及月桂酸乙烯脂三元共聚胶粉、醋酸乙烯酯与乙烯及高级脂肪酸乙烯脂三元共聚胶粉和醋酸乙烯酯与高级脂肪酸乙烯脂共聚胶粉中的一种或多种。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的低品质骨料的改性材料，包括如下质量百分含量的组分：水泥46-50％；矿物掺合料10-15％；活性粉体2-5％；减水剂0.2-0.6％；调粘剂0.001-0.004％；膨胀剂0-3.2％；引气剂0-0.12％；消泡剂0-0.0007％。本发明提供的改性材料，通过各组分之间的配合以及用量调整，使得所述改性材料的流动度≥260mm；粘度≤80mPa·s，如此能够实现对低品质骨料的有效填充和包覆改性，尤其是通过特定用量的水泥、活性粉体以及调粘剂之间的配合，能够有效调节改性材料的表面张力和粘度，一方面提升浸入能力，另一方面可以协同调节孔隙表层壳体厚度，同时实现骨料孔隙浸入填充与壳体包覆改性，整体提升骨料处理效果；无机与有机组分复合使用，促进浆体层二次水化/化学成键，提升骨料与浆体层界面强度。
本发明提供的低品质骨料的改性材料，通过对各组分用量的进一步优化调整，能够提升骨料的改性效果，增强混凝土的拌和性能。其中，膨胀剂的加入可以补偿胶凝材料形成过程中产生的体积收缩，保证浆体的强度与致密性，同时起到优化浆体与骨料之间的界面的作用。
本发明提供的低品质骨料的改性材料，所述活性粉体由纳米二氧化硅和聚合物胶粉组成，二者的质量比为1：2，通过选用特定组成和配比的活性粉体，能够进一步增强改性材料对低品质骨料孔隙及表面的填充和改性作用，提升表面处理效果。
本发明提供的低品质骨料的改性材料，所述调粘剂的密度为0.98-1.02g/mL，pH为7.5-10.0；优选的，所述调粘剂为聚羧酸型降粘剂。通过选择特定性能和组成的调粘剂，能够协同优化浆体的粘聚性和流动性，保证浸渍和包覆的效果。
本发明提供的低品质骨料的改性材料，所述矿物掺合料由由粉煤灰、矿粉、偏高岭土组成，质量比为3：3：2。通过选择特定组成和配比的矿物掺合料，能够调整浆体的整体吸水性和工作性，矿物掺合料与水泥共同构建一个致密、耐腐蚀的胶凝材料体系，降低水化热，降低水泥用量，节约成本，同时增加材料的耐久性和长期强度。
2.本发明提供的低品质骨料的处理方法，包括以下步骤：将低品质骨料采用水玻璃进行浸泡处理，干燥，备用；将浸泡处理后的低品质骨料放入浸渍容器中，在抽真空和/或加压条件下采用改性材料进行改性处理，将低品质骨料摊开，自然养护18-24h，高温高压蒸养4-12h，冷却。本发明提供的处理方法，先用水玻璃溶液浸泡低品质骨料，可以使骨料表面形成一层胶体薄膜，与后续处理材料之间起偶联作用，使骨料与改性材料浆体之间具有良好的界面过渡区。采用真空浸渍的工艺，能够确保浆体与骨料充分浸润，便浆体能更充分填充骨料孔隙，采用加压搅拌可以使改性材料浆体进入骨料孔隙更深处，提升孔隙填充程度和二者结合程度；同时也能提升壳层的密实度和骨料整体的强度。本发明提供的低品质骨料的处理方法仅通过单一改性材料进行一步处理即可实现骨料孔隙的有效填充和表面的包覆，操作简便，同时避免了多种改性材料分步处理会引入新的界面，影响处理效果的问题。
本发明提供的低品质骨料的处理方法，选用本发明提供的改性材料进行处理，通过本发明提供的特定组成和配比的改性材料与特定的处理方法配合使用，改性处理后，在低品质骨料的孔隙中填充足够量的改性材料，同时在低品质骨料表面形成厚度为0.7-1.5mm的包覆层，使得处理后骨料的筒压强度提升40％以上，压碎值降低30％以上，24h吸水率降低17％以上。
本发明提供的低品质骨料的处理方法，所述高温高压蒸养的条件为，温度60-80℃，压力1-2MPa，时间8-12h。高温蒸压养护可提升表面处理材料中水泥及矿物掺合料的水化程度，改善浆体微结构和密实性，提升处理后骨料的整体性能。
本发明提供的低品质骨料的处理方法，所述改性材料与低品质骨料的质量比为1:0.2-0.35，通过限定二者的质量比，能够进一步提升低品质骨料的改性效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例5处理后骨料表面与包覆层粘接情况SEM照片；
图2为本发明实施例5处理后珊瑚骨料断面光学显微镜照片。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
实施例1
本实施例提供一种低品质骨料的处理方法，包括以下步骤：
改性材料的组成：
硅酸盐水泥52.5R 50kg；矿物掺合料12.5kg；活性粉体5kg；减水剂0.6kg；调粘剂4g，加水补足至100kg，其中，矿物掺合料的组成为3kg粉煤灰，3kg偏高岭土，4kg石灰石，2.5kg硅灰；活性粉体为纳米二氧化硅；减水剂为中建材中岩科技有限公司生产的ZY-700型聚羧酸减水剂；调粘剂为巴斯夫中国有限公司生产的Rheoplus420高性能粘度改性剂。
处理步骤为：1)将清洗后的珊瑚骨料20kg用质量分数为30％的水玻璃溶液50kg浸泡4h后取出，干燥待用；2)按上述配比称取改性材料，将各组分搅拌均匀后待用；3)将待处理的珊瑚骨料投入浸渍容器中，注入改性材料，抽真空，在5kPa的真空条件下搅拌1min，再在0.2MPa的高压条件下搅拌2min；4)将所得浸渍包覆处理后的珊瑚骨料摊开，避免相互之间产生胶结，并自然养护24h，然后高温高压蒸养4h，其中，高温高压蒸养的压力为1MPa，温度为80℃，然后冷却至室温。
实施例2
本实施例提供一种低品质骨料的处理方法，包括以下步骤：
改性材料的组成：
硅酸盐水泥52.5R 50kg；矿物掺合料15kg；活性粉体2kg；减水剂0.2kg；调粘剂1g，加水补足至100kg，其中，矿物掺合料的组成为6kg粉煤灰，5kg偏高岭土，4kg石灰石；活性粉体为纳米二氧化硅；减水剂为中建材中岩科技有限公司生产的ZY-700型聚羧酸减水剂；调粘剂为宁波中水科化工科技有限公司生产的SK-420型粘度改性剂。
处理步骤为：1)将清洗后的珊瑚骨料35kg用质量分数为5％的水玻璃溶液50kg浸泡5h后取出，干燥待用；2)按上述配比称取改性材料，将各组分搅拌均匀后待用；3)将待处理的珊瑚骨料投入浸渍容器中，注入改性材料浆液，然后在0.5MPa的高压条件下搅拌6min；4)将所得浸渍包覆处理后的珊瑚骨料摊开，避免相互之间产生胶结，并自然养护18h，然后高温高压蒸养12h，其中，高温高压蒸养的压力为2MPa，温度为60℃，然后冷却至室温。
实施例3
本实施例提供一种低品质骨料的处理方法，包括以下步骤：
改性材料的组成：
铝酸盐水泥CA-60 46kg；矿物掺合料13kg；活性粉体4kg；减水剂0.5kg；调粘剂3g，膨胀剂3.2kg，引气剂0.08kg，消泡剂7g，加水补足至100kg，其中，矿物掺合料的组成为5kg粉煤灰，4kg偏高岭土，4kg硅灰；活性粉体为纳米二氧化硅；减水剂为中建材中岩科技有限公司生产的ZY-700型聚羧酸减水剂；调粘剂为巴斯夫中国有限公司生产的Rheoplus420高性能粘度改性剂；所述膨胀剂为中建材中岩科技有限公司生产的ZY-UEAII型膨胀剂；所述引气剂为山西桑穆斯建材化工有限公司生产的SX松香类引气剂；所述消泡剂为有机硅类消泡剂。
处理步骤为：1)将清洗后的珊瑚骨料25kg用质量分数为20％的水玻璃溶液50kg浸泡4.5h后取出，干燥待用；2)按上述配比称取改性材料，将各组分搅拌均匀后待用；3)将待处理的珊瑚骨料投入浸渍容器中，再注入改性材料浆液，抽真空，在真空度为2kPa的条件下搅拌4min；4)将所得浸渍包覆处理后的珊瑚骨料摊开，避免相互之间产生胶结，并自然养护20h，然后高温高压蒸养8h，其中，高温高压蒸养的压力为1.5MPa，温度为70℃，然后冷却至室温。
实施例4
本实施例提供一种低品质骨料的处理方法，包括以下步骤：
改性材料的组成：
硅酸盐水泥42.5R 49kg；矿物掺合料14kg；活性粉体4kg；减水剂0.3kg；调粘剂2g，膨胀剂2.3kg，引气剂0.05kg，消泡剂2g，水26.1kg，其中，矿物掺合料的组成为5kg粉煤灰，4kg偏高岭土，4kg硅灰，1kg矿粉；活性粉体为醋酸乙烯酯-乙烯共聚胶粉；减水剂为中建材中岩科技有限公司生产的ZY-700型聚羧酸减水剂；调粘剂为巴斯夫中国有限公司生产的Rheoplus420高性能粘度改性剂；所述膨胀剂为中建材中岩科技有限公司生产的ZY-UEA II型膨胀剂；所述引气剂为山西桑穆斯建材化工有限公司生产的SX松香类引气剂；所述消泡剂为有机硅类消泡剂。
处理步骤为：1)将清洗后的珊瑚骨料30kg用质量分数为20％的水玻璃溶液60kg浸泡4.5h后取出，干燥待用；2)按上述配比称取改性材料，将各组分搅拌均匀后待用；3)将待处理的珊瑚骨料投入浸渍容器中，注入改性材料，抽真空，在3kPa的真空条件下搅拌2min，再在0.4MPa的高压条件下搅拌4min；4)将所得浸渍包覆处理后的珊瑚骨料摊开，避免相互之间产生胶结，并自然养护20h，然后高温高压蒸养6h，其中，高温高压蒸养的压力为1.5MPa，温度为65℃，然后冷却至室温。
实施例5
本实施例提供一种低品质骨料的处理方法，包括以下步骤：
改性材料的组成：
硅酸盐水泥42.5R 48kg；矿物掺合料13kg；活性粉体4kg；减水剂0.4kg；调粘剂3g，膨胀剂2.8kg，引气剂0.06kg，消泡剂4g，加水补足至100kg，其中，矿物掺合料的组成为4.9kg粉煤灰，3.2kg偏高岭土，4.9kg矿粉；活性粉体组成为中科德通(北京)科技有限公司的纳米二氧化硅1.3kg，德国瓦克化学公司生产的5010N型胶粉2.7kg；减水剂为ZY-700型聚羧酸减水剂；调粘剂为巴斯夫中国有限公司生产的Rheoplus420高性能粘度改性剂；所述膨胀剂为ZY-UEA II型膨胀剂；所述引气剂为绿圣生物科技有限公司生产的SJ-2型皂甙类引气剂；所述消泡剂为聚醚类消泡剂。
处理步骤为：1)将清洗后的珊瑚骨料25kg用质量分数为18％的水玻璃溶液50kg浸泡3h后取出，干燥待用；2)按上述配比称取改性材料，将各组分搅拌均匀后待用；3)将待处理的珊瑚骨料投入浸渍容器中，注入改性材料，抽真空，在4kPa的真空条件下搅拌3min，再在0.3MPa的高压条件下搅拌3min；4)将所得浸渍包覆处理后的珊瑚骨料摊开，避免相互之间产生胶结，并自然养护20h，然后高温高压蒸养8h，其中，高温高压蒸养的压力为1.5MPa，温度为75℃，然后冷却至室温。
图1为本实施例处理后骨料表面与包覆层粘接情况SEM照片，从图中可以看出，包覆层厚度约为1.3mm,包覆层材料水泥水化产物与珊瑚骨料界面结构致密，界面结合良好。
图2为本实施例处理后珊瑚骨料断面光学显微镜照片，从图中可以看出，包覆层材料与骨料结合致密，浆体在骨料内部孔隙的填充效果良好。
实施例6
本实施例提供一种低品质骨料的处理方法，包括以下步骤：
改性材料的组成：
硅酸盐水泥42.5R 49kg；矿物掺合料12kg；活性粉体3kg；减水剂0.4kg；调粘剂3g，膨胀剂3kg，引气剂0.06kg，消泡剂4g，水补足至100kg，其中，矿物掺合料的组成为4.5kg粉煤灰，3kg偏高岭土，4.5kg矿粉；活性粉体组成为中科德通(北京)科技有限公司的纳米二氧化硅1kg，德国瓦克化学公司生产的5010N型胶粉2kg；减水剂为ZY-700型聚羧酸减水剂；调粘剂为巴斯夫中国有限公司生产的Rheoplus420高性能粘度改性剂；所述膨胀剂为ZY-UEAII型膨胀剂；所述引气剂为绿圣生物科技有限公司生产的SJ-2型皂甙类引气剂；所述消泡剂为聚醚类消泡剂。
处理步骤为：1)将清洗后的珊瑚骨料25kg用质量分数为18％的水玻璃溶液55kg浸泡4h后取出，干燥待用；2)按上述配比称取改性材料，将各组分搅拌均匀后待用；3)将待处理的珊瑚骨料投入浸渍容器中，注入改性材料，抽真空，在4kPa的真空条件下搅拌3min，再在0.3MPa的高压条件下搅拌3min；4)将所得浸渍包覆处理后的珊瑚骨料摊开，避免相互之间产生胶结，并自然养护20h，然后高温高压蒸养5h，其中，高温高压蒸养的压力为1.8MPa，温度为70℃，然后冷却至室温。
实施例7
本实施例提供一种低品质骨料的处理方法，包括以下步骤：
改性材料的组成：
硅酸盐水泥42.5R 48kg；矿物掺合料13kg；活性粉体4kg；减水剂0.4kg；调粘剂3g，膨胀剂2.8kg，引气剂0.06kg，消泡剂4g，加水补足至100kg，其中，矿物掺合料的组成为4.9kg粉煤灰，4.9kg偏高岭土，3.2kg矿粉；活性粉体组成为中科德通(北京)科技有限公司的纳米二氧化硅2.7kg，德国瓦克化学公司生产的5010N型胶粉1.3kg；减水剂为ZY-700型聚羧酸减水剂；调粘剂为巴斯夫中国有限公司生产的Rheoplus420高性能粘度改性剂；所述膨胀剂为ZY-UEA II型膨胀剂；所述引气剂为绿圣生物科技有限公司生产的SJ-2型皂甙类引气剂；所述消泡剂为聚醚类消泡剂。
处理步骤为：1)将清洗后的再生集料(再生集料来源于废弃混凝土块，将废弃混凝土块破碎成5-10mm和10-20mm两种粒级，按(5-10mm)：(10:20mm)＝4：6的比例混合成连续粒级)25kg用质量分数为18％的水玻璃溶液50kg浸泡3h后取出，干燥待用；2)按上述配比称取改性材料，将各组分搅拌均匀后待用；3)将待处理的再生集料投入浸渍容器中，注入改性材料，抽真空，在4kPa的真空条件下搅拌3min，再在0.3MPa的高压条件下搅拌3min；4)将所得浸渍包覆处理后的再生集料摊开，避免相互之间产生胶结，并自然养护20h，然后高温高压蒸养8h，其中，高温高压蒸养的压力为1.5MPa，温度为75℃，然后冷却至室温。
对比例1
本对比例提供一种低品质骨料的处理方法，包括以下步骤：
改性材料的组成：
硅酸盐水泥42.5R 48kg；矿物掺合料13kg；减水剂0.4kg；调粘剂3g，膨胀剂2.8kg，引气剂0.06kg，消泡剂4g，加水补足至100kg，其中，矿物掺合料的组成为4.9kg粉煤灰，3.2kg偏高岭土，4.9kg矿粉；减水剂为ZY-700型聚羧酸减水剂；调粘剂为巴斯夫中国有限公司生产的Rheoplus420高性能粘度改性剂；所述膨胀剂为ZY-UEA II型膨胀剂；所述引气剂为绿圣生物科技有限公司生产的SJ-2型皂甙类引气剂；所述消泡剂为聚醚类消泡剂。
处理步骤为：1)将清洗后的珊瑚骨料25kg用质量分数为18％的水玻璃溶液50kg浸泡3h后取出，干燥待用；2)按上述配比称取改性材料，将各组分搅拌均匀后待用；3)将待处理的珊瑚骨料投入浸渍容器中，注入改性材料，抽真空，在4kPa的真空条件下搅拌3min，再在0.3MPa的高压条件下搅拌3min；4)将所得浸渍包覆处理后的珊瑚骨料摊开，避免相互之间产生胶结，并自然养护20h，然后高温高压蒸养8h，其中，高温高压蒸养的压力为1.5MPa，温度为75℃，然后冷却至室温。
对比例2
本对比例提供一种低品质骨料的处理方法，包括以下步骤：
改性材料的组成：
硅酸盐水泥42.5R 48kg；活性粉体4kg；减水剂0.4kg；调粘剂3g，膨胀剂2.8kg，引气剂0.06kg，消泡剂4g，加水补足至100kg，其中，活性粉体组成为中科德通(北京)科技有限公司的纳米二氧化硅1.3kg，德国瓦克化学公司生产的5010N型胶粉2.7kg；减水剂为ZY-700型聚羧酸减水剂；调粘剂为巴斯夫中国有限公司生产的Rheoplus420高性能粘度改性剂；所述膨胀剂为ZY-UEA II型膨胀剂；所述引气剂为绿圣生物科技有限公司生产的SJ-2型皂甙类引气剂；所述消泡剂为聚醚类消泡剂。
处理步骤为：1)将清洗后的珊瑚骨料25kg用质量分数为18％的水玻璃溶液50kg浸泡3h后取出，干燥待用；2)按上述配比称取改性材料，将各组分搅拌均匀后待用；3)将待处理的珊瑚骨料投入浸渍容器中，注入改性材料，抽真空，在4kPa的真空条件下搅拌3min，再在0.3MPa的高压条件下搅拌3min；4)将所得浸渍包覆处理后的珊瑚骨料摊开，避免相互之间产生胶结，并自然养护20h，然后高温高压蒸养8h，其中，高温高压蒸养的压力为1.5MPa，温度为75℃，然后冷却至室温。
对比例3
本对比例提供一种低品质骨料的处理方法，包括以下步骤：
改性材料的组成：
硅酸盐水泥42.5R 48kg；矿物掺合料13kg；活性粉体4kg；减水剂0.4kg；膨胀剂2.8kg，引气剂0.06kg，消泡剂4g，加水补足至100kg，其中，矿物掺合料的组成为4.9kg粉煤灰，3.2kg偏高岭土，4.9kg矿粉；活性粉体组成为中科德通(北京)科技有限公司的纳米二氧化硅1.3kg，德国瓦克化学公司生产的5010N型胶粉2.7kg；减水剂为ZY-700型聚羧酸减水剂；所述膨胀剂为ZY-UEA II型膨胀剂；所述引气剂为绿圣生物科技有限公司生产的SJ-2型皂甙类引气剂；所述消泡剂为聚醚类消泡剂。
处理步骤为：1)将清洗后的珊瑚骨料25kg用质量分数为18％的水玻璃溶液50kg浸泡3h后取出，干燥待用；2)按上述配比称取改性材料，将各组分搅拌均匀后待用；3)将待处理的珊瑚骨料投入浸渍容器中，注入改性材料，抽真空，在4kPa的真空条件下搅拌3min，再在0.3MPa的高压条件下搅拌3min；4)将所得浸渍包覆处理后的珊瑚骨料摊开，避免相互之间产生胶结，并自然养护20h，然后高温高压蒸养8h，其中，高温高压蒸养的压力为1.5MPa，温度为75℃，然后冷却至室温。
实验例
对本发明实施例1-7和对比例1-3处理后的珊瑚骨料和再生集料以及未经处理的珊瑚骨料和再生集料进行测试，测试项目包括，改性骨料的包覆层厚度、孔隙填充量、筒压强度、压碎值、孔隙率、吸水率和水溶性氯离子含量以及改性浆体的流动度和粘度等，具体测试方法和结果如下。
1.包覆层厚度和孔隙填充量测试
将处理后的骨料切开，在光学显微镜或者扫描电子显微下观测，得出表面包覆层厚度，以10颗骨料的平均值作为包覆层厚度值。测试处理前后骨料的质量，计算质量增量百分比，作为孔隙填充量值。
2.筒压强度测试
参考GB/T 17431.2轻集料及其试验试验方法第2部分：轻集料试验方法进行珊瑚骨料筒压强度测试。
3.压碎值测试
按照GB/T 14685建筑用卵石、碎石中的方法测试。
4.孔隙率测试
使用排水法测孔隙率，即随机抽取一定量的骨料，将骨料试样放入真空饱水设备进行真空饱水，真空度保持在1-5kPa，持续饱水时间为4h。将功能集料试样取出，称量其保水质量Ms,精确到0.1g。
将盛水容器置于电子秤上，用细绳绑缚功能集料，绳子悬挂于盛水容器上空，保持功能集料被容器中水淹没，且不沉底、不与容器壁接触，通过集料加入前后电子称读数差获得集料真实体积V。
将所有的集料放入烘箱，烘箱温度调到105℃，持续烘干48h。将试样取出烘箱，自然条件降温至室温，称量其质量Md，精确到0.1g。根据下式计算出孔隙率，
Figure BDA0002653737000000171
5.吸水率测试
参照JGJ 52普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准中的方法进行测试。
6.浆体流动度测试
按照GB/T 8077-2012测定浆体流动度。
7.浆体粘度测试
实验采用数字旋转粘度计，按比例配制浆体，采用净浆搅拌机先慢速搅拌1min，再快速搅拌2min，迅速将其注入粘度测试样品桶内，测试其在转速为60r/min条件下的粘度值，试验温度为20℃。
8.水溶性氯离子含量测试
参照JGJ 52普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准中“砂中氯离子含量试验”方法进行测试。
表1
Figure BDA0002653737000000172
Figure BDA0002653737000000181
从表中数据可知，采用本发明制备的浆体对珊瑚骨料进行处理后，骨料筒压强度明显提升、压碎值大幅度降低，表明浆体及处理方法对多孔珊瑚骨料的强度提升效果明显；骨料孔隙率、吸水率和水溶性氯离子含量均降低，能有效改善低品质骨料混凝土的工作性。
实施例5与对比例1相比较的数据表明，添加活性粉体能够增加表层包覆层的密实性和处理后骨料的表层浆体包覆层厚度，从而提升筒压强度、降低压碎值，添加活性粉体后珊瑚骨料的孔隙率、吸水率和水溶性氯离子含量明显降低。
实施例5与对比例2相比较的数据表明，添加矿物掺合料能够调整浆体的性质，如流动度和粘度(对比例2中水胶比过大，浆体泌水严重，无法测试)，从而影响包覆层厚度和孔隙填充量，进而影响表层水化产物的致密性及整体性能。掺加适量的矿物掺合料不仅能够节约材料成本，还能进一步协同优化浆体性能，从而影响骨料的处理效果。
实施例5与对比例3相比的数据表明，调粘剂的加入能够有效降低浆体粘度，增大浆体流动性，从而有效提升孔隙填充量，进而影响骨料的改性效果。
从实施例7的效果来看，采用本发明的材料对再生集料进行处理后，骨料的压碎值、孔隙率和吸水率均下降，表明处理后骨料强度增加、配制混凝土时的需水量降低、对外加剂的吸附率降低，有助于提升再生骨料混凝土的强度，增强再生骨料混凝土的工作性。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。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。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出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中。

Claims (12)

1.一种低品质骨料的改性材料，其特征在于，包括如下质量百分含量的组分：
水泥46-50％；
矿物掺合料10-15％；
活性粉体2-5％；
减水剂0.2-0.6％；
调粘剂0.001-0.004％；
膨胀剂0-3.2％；
引气剂0-0.12％；
消泡剂0-0.0007％。
2.根据权利要求1所述的低品质骨料的改性材料，其特征在于，包括如下质量百分含量的组分：
水泥47-49％；
矿物掺合料12-13％；
活性粉体2-4％；
减水剂0.3-0.5％；
调粘剂0.001-0.004％；
膨胀剂2.3-3.0％；
引气剂0.05-0.08％；
消泡剂0.0002-0.0005％。
3.根据权利要求1或2所述的低品质骨料的改性材料，其特征在于，余量为水；优选的，水的用量为30.5-36.3％。
4.根据权利要求1或2所述的低品质骨料的改性材料，其特征在于，所述活性粉体为纳米二氧化硅、聚合物胶粉中的至少一种；
优选的，所述活性粉体由纳米二氧化硅和聚合物胶粉组成，二者的质量比为1：2。
5.根据权利要求1或2所述的低品质骨料的改性材料，其特征在于，所述调粘剂的密度为0.98-1.02g/mL，pH为7.5-10.0；
优选的，所述调粘剂为巴斯夫中国有限公司生产的Rheoplus420高性能粘度改性剂。
6.根据权利要求1或2所述的低品质骨料的改性材料，其特征在于，所述矿物掺合料为粉煤灰、矿粉、硅灰、偏高岭土、石灰石粉中的至少一种；
优选的，所述矿物掺合料由粉煤灰、矿粉、偏高岭土组成，质量比为3：3：2。
7.根据权利要求1-6任一项所述的低品质骨料的改性材料，其特征在于，所述水泥为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥中的至少一种；
所述减水剂为聚羧酸系减水剂、萘系减水剂中的至少一种；优选的，所述减水剂的减水率不低于30％；
所述膨胀剂为硫铝酸钙类膨胀剂、氧化钙类膨胀剂中的至少一种；
所述引气剂为松香类引气剂、皂苷类引气剂中的至少一种；
所述消泡剂为有机硅类消泡剂或改性聚醚类消泡剂中的至少一种。
8.一种低品质骨料的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
将低品质骨料采用水玻璃进行浸泡处理，干燥，备用；
将浸泡处理后的低品质骨料放入浸渍容器中，在抽真空和/或加压条件下采用改性材料进行改性处理，将低品质骨料摊开，自然养护18-24h，高温高压蒸养4-12h，冷却。
9.根据权利要求8所述的低品质骨料的处理方法，其特征在于，所述改性材料为权利要求1-7任一项所述的低品质骨料的改性材料。
10.根据权利要求8或9所述的低品质骨料的处理方法，其特征在于，所述改性步骤为，在真空条件下注入改性材料，搅拌1-4min，在高压条件下继续搅拌2-6min；
优选的，所述真空条件为2-5kPa，高压条件为0.2-0.5MPa。
11.根据权利要求8或9所述的低品质骨料的处理方法，其特征在于，所述高温高压蒸养的条件为，温度60-80℃，压力1-2MPa。
12.根据权利要求8-11任一项所述的低品质骨料的处理方法，其特征在于，所述改性材料与低品质骨料的质量比为1:0.2-0.35。
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