CN117209187B

CN117209187B - 一种缓释水再生骨料、低干燥收缩再生混凝土及其制备方法

Info

Publication number: CN117209187B
Application number: CN202311036015.9A
Authority: CN
Inventors: 刘开伟; 孙雅文; 沈晨喆; 沈山三; 王爱国; 孙道胜; 荣鼐; 王月明
Original assignee: Anhui Jianzhu University
Current assignee: Anhui Jianzhu University
Priority date: 2023-08-15
Filing date: 2023-08-15
Publication date: 2024-07-05
Anticipated expiration: 2043-08-15
Also published as: CN117209187A

Abstract

本发明公开了一种缓释水再生骨料、低干燥收缩再生混凝土及其制备方法，属于建筑材料技术领域。本发明通过多糖钠盐会与二价钙离子发生交联反应，产生大分子链间交联固化的机理将尿素等营养物质固定在再生骨料内部孔隙中，当骨料浸泡在菌液中后，由于细菌趋向性，细菌会趋向于被固定在再生骨料孔隙内部的营养物质，并在里面呈空间分布。因此细菌会在再生骨料内部孔隙进行生物碳酸钙的沉积，从而来优化再生骨料内部孔隙和微裂缝，降低再生骨料的吸水率和压碎指标。本发明再生骨料中负载的水会持续缓慢的释放，使再生混凝土毛细管负压降低，从而降低自干燥产生的收缩。

Description

一种缓释水再生骨料、低干燥收缩再生混凝土及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种缓释水再生骨料、低干燥收缩再生混凝土及其制备方法。

背景技术

目前，我国建筑垃圾年总产量已超过30亿吨，随着建筑行业的发展，国内建筑垃圾年产量必然还会增加。随着建筑垃圾产量的增多，其堆放会占用大量的空间并且也存在许多的安全隐患；一些建筑垃圾中存在废旧涂料等化学物质，会污染环境和破坏土壤结构等。据统计，目前我国砂石年产量约为200亿吨，在市场巨大需求的背景下，只靠开山采石来满足，长期以往必然会带来严重的生态负担。因此回收建筑垃圾制备再生骨料不仅可以提高建筑垃圾利用率，还能缓解砂石过度开采导致资源枯竭的问题。相较于天然骨料，再生骨料表面附着旧砂浆导致吸水率、压碎指标增大，并在混凝土生产中形成多界面结构，造成再生混凝土工作性能与力学性能差，需要对再生骨料进行强化，目前的强化方法主要有机械整形、浆料裹浆、碳化养护等。

微生物诱导碳酸钙沉积技术作为一种新兴的绿色技术，具有成本低、操作简单和绿色环保等优点，其可以通过生成碳酸钙填充孔隙和微裂缝来改善骨料的质量。目前相关的研究主要通过浸泡、喷洒等方式将菌液、含钙溶液和尿素溶液与骨料混合，但是这类方法容易造成生物碳酸钙在骨料表面的沉积，对内部孔隙的改善并不明显。目前将微生物处理后的再生骨料制备成再生混凝土的研究较少，相关的研究主要是微生物诱导碳酸钙沉积技术存在生物碳酸钙多沉积在骨料表面，骨料内部沉积较少，且生物碳酸钙在骨料表面的沉积对水泥基材料性能的影响尚不明确。近年来，通过微生物原位诱导碳酸钙沉积来改善再生骨料性能已有一些报道。如专利CN202110792934.3公开了一种壳聚糖固定微生物脲酶原位强化再生骨料的制备方法，其通过使再生骨料表面成膜吸附微生物脲酶来对再生骨料表面进行强化；如专利CN202210471723.4公开了一种生物碳酸钙均匀强化再生骨料的制备方法和应用，其通过将细菌固定在再生骨料表面来实现生物碳酸钙在再生骨料表面原位沉积，但以上两专利对再生骨料进行强化时，只能堵塞再生骨料表面孔隙，再生骨料内部孔隙仍然不能进行有效的改善，且没有测试再生混凝土的干燥收缩性能。专利CN202011238514.2公开了一种强化再生表面多孔材料及其制备方法和应用，其对多孔材料进行改性时，由于微生物矿化沉积时间短，这一步骤的主要作用体现在水泥基体开裂后对裂纹的自修复，对多孔材料的强化主要是通过碳酸盐与钙离子反应生成碳酸钙来实现，这种方法形成的碳酸钙粘结性较差并且会在多孔材料表面的沉积，对多孔材料的压碎指标等性能改善效果较差；另外，由于其实验中用到的释氧剂会持续消耗孔隙中的水分，导致其释水速率加快，因此可以预测其并不能对再生混凝土的干燥收缩进行有效的改善。

再生骨料本身因吸水率高使其有一定内养护功能，因此通过再生骨料的吸水返水行为可以改善混凝土的工作性能、收缩和力学性能。但一些学者研究发现，由于再生骨料内部孔径较大，预湿再生骨料中的水分在混凝土制备过程中就会释放，使得再生混凝土性能进一步劣化。

基于上述理由，提出本申请。

发明内容

基于上述理由，针对现有技术中存在的问题或缺陷，本发明的目的在于提供一种缓释水再生骨料、低干燥收缩再生混凝土及其制备方法，解决或至少部分解决现有技术中存在的上述技术缺陷。

为了实现本发明的上述第一个目的，本发明采用的技术方案如下：

一种缓释水再生骨料，采用下述方法制备而成，包括如下步骤：

(1)将再生粗骨料置于钙盐溶液中浸泡1～3d，然后取出，干燥，得到孔隙附着有钙盐的再生骨料；

(2)按配比将尿素、胰蛋白胨、大豆蛋白胨与氯化钠依次加入到多糖钠盐溶液中，混匀，得到混合液A；然后将经步骤(1)处理后得到的再生骨料完全浸没于混合液A中，再转移至负压装置中进行负压处理，使所述混合液A充分填充并固定在所述再生骨料内部，得到内部孔隙充分填充有尿素的再生骨料；

(3)将经步骤(2)处理后的再生骨料浸没于稀释的菌液中浸泡5～8d，浸泡结束后，将所述再生骨料取出，洗净，养护至恒重，得到所述的缓释水再生骨料。

进一步地，上述技术方案，步骤(1)中所述钙盐为乙酸钙、氯化钙或硝酸钙等中的任意一种。

进一步地，上述技术方案，步骤(1)中所述钙盐溶液的质量分数为10～30％。

进一步地，上述技术方案，步骤(2)中所述多糖钠盐溶液中多糖钠盐的质量分数为0.1～1％。

进一步地，上述技术方案，所述多糖钠盐为海藻酸钠。

进一步地，上述技术方案，步骤(2)中所述混合液A中尿素、胰蛋白胨、大豆蛋白胨、氯化钠与多糖钠盐溶液的质量比为10～20:3:1:1:200。

进一步地，上述技术方案，步骤(2)中所述负压处理采用的负压时间为5～20min，压强为-0.15～-0.45bar。

进一步地，上述技术方案，在本发明的一个优选实施例中，步骤(3)中所述稀释的菌液由巴氏芽孢杆菌菌液和乙酸钙水溶液组成，其中：所述巴氏芽孢杆菌菌液与乙酸钙水溶液的体积比为1：(10-50)。

更进一步地，上述技术方案，所述乙酸钙水溶液的质量分数为5-15％。

进一步地，上述技术方案，步骤(3)中将再生骨料浸没于菌液中浸泡的目的是进行矿化沉积改性。

进一步地，上述技术方案，步骤(3)中所述养护具体是将再生骨料放置在恒湿恒温试验箱中进行部分水分去除。在本发明的一个优选实施例中，所述养护采用的温度范围为45～65℃，相对湿度设置为85％。

本发明的第二个目的在于提供采用上述所述方法制备得到的缓释水再生骨料。

本发明的第三个目的在于提供采用上述所述方法制备得到的缓释水再生骨料在制备低干燥收缩再生混凝土中的应用。

本发明的一种低干燥收缩再生混凝土，由上述所述缓释水再生骨料与水泥、粉煤灰、砂、水和减水剂组成；其中：所述缓释水再生骨料与水泥、粉煤灰、砂、水和减水剂的质量比为2.3:0.8:0.2:1.9:0.4～0.45:0.003～0.006。

进一步地，上述技术方案，所述减水剂优选为聚羧酸减水剂。

本发明的第四个目的在于提供上述所述低干燥收缩再生混凝土的制备方法，参照JGJ55-2011《普通混凝土配合比设计规程》进行。

进一步地，上述技术方案，上述所述低干燥收缩再生混凝土的制备方法，包括如下步骤：

按配比先将水和减水剂混匀，得到减水剂水溶液；然后按配比将砂、水泥和粉煤灰搅拌混匀，接着加入所述缓释水再生骨料搅拌混匀，再加入减水剂水溶液继续搅拌混匀，最后将搅拌好的混凝土浇筑成型，得到所述低干燥收缩再生混凝土。

本发明的反应机理和各原料所起的作用如下：

本发明先将再生骨料浸泡在钙盐(例如乙酸钙等)溶液中，使得再生骨料携带一定量的钙源；然后将其浸泡在含有尿素等营养物质与多糖钠盐混合的混合溶液中，此时多糖钠盐与Ca²⁺发生交联反应，产生大分子链间交联固化会形成一层凝胶将尿素等营养物质固定在再生骨料内部孔隙中，负压条件可以使混合溶液充分填充在再生骨料内部；将上述再生骨料浸泡在稀释的菌液中后，由于趋向性，细菌会进入由凝胶包裹的营养物质并呈空间分布状态，其代谢活动产生的CO₃ ^2-会与再生骨料携带的Ca²⁺结合生成生物碳酸钙，从而减小再生骨料的吸水率和压碎指标，并且改善再生混凝土的界面结构。

同时多糖钠盐与钙离子形成的凝胶有较好的锁水性能，因此通过本发明可以构筑缓释水的再生骨料，且在再生混凝土成型时，再生骨料携带的水很难由于离心作用甩出，而当再生混凝土成型后，再生骨料中负载的水会持续缓慢的释放，使再生混凝土毛细管负压降低，从而降低自干燥产生的收缩。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、再生骨料内部孔隙中细菌的空间分布。本发明通过多糖钠盐会与二价钙离子发生交联反应，产生大分子链间交联固化的机理将尿素等营养物质固定在再生骨料内部孔隙中，当骨料浸泡在稀释的菌液中后，由于细菌趋向性，细菌会趋向于被固定在再生骨料孔隙内部的营养物质，并在里面呈空间分布。因此细菌会在再生骨料内部孔隙进行生物碳酸钙的沉积，从而来优化再生骨料内部孔隙和微裂缝，降低再生骨料的吸水率和压碎指标。

2、缓释水再生骨料的构筑。本发明利用多糖钠盐与钙离子进行大分子交联能形成水凝胶的原理，细菌在凝胶内部进行碳酸钙的沉积后，由于有碳酸钙的生成使得凝胶包裹的溶液会释放一部分水；或当外界相对湿度低于骨料内部时，由于湿度差的形成，再生骨料内部的水凝胶会缓慢释水。与未改性再生骨料相比，释水速率会大幅降低。

3、本发明在制备再生混凝土时，再生骨料表面细菌的矿化会增大再生骨料的固相体积且密实界面结构，对再生混凝土的界面过渡区进行改善；再生骨料内部孔隙中的水被凝胶包裹，并不会有太多损失，而当再生混凝土成型后，再生骨料中负载的水会持续缓慢的释放，使再生混凝土毛细管负压降低，从而降低自干燥产生的收缩。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明构筑具有缓释水功能的再生骨料的制备流程图；

图2为实施例1制备的凝胶球在不同时间下的形态图；

图3为实施例2制备的凝胶烘干后的XRD图谱；

图4为实施例2中沉积矿化5d后的溶液抽滤后滤纸上剩余物后干后XRD图谱；

图5为未改性再生粗骨料、实施例3制备的缓释水再生骨料和对比例1制备的改性再生骨料的释水过程图；

图6为应用实施例1制备的混凝土、应用对比例1制备的改性再生骨料混凝土和应用对比例2制备的未改性再生骨料混凝土收缩应变随时间变化的规律图；

图7为应用实施例1制备的混凝土、应用对比例1制备的改性再生骨料混凝土和应用对比例2制备的未改性再生骨料混凝土28d显微硬度图；

其中：图1中的标号说明如下表1所示：

表1

1	再生粗骨料
		2	钙盐溶液
3	混合液A
		4	磁力搅拌机
5	真空负压箱
		6	菌液

具体实施方式

下面通过实施案例对本发明作进一步详细说明。本实施案例在以本发明技术为前提下进行实施，现给出详细的实施方式和具体的操作过程来说明本发明具有

创造性，但本发明的保护范围不限于以下的实施案例。

根据本申请包含的信息，对于本领域技术人员来说可以轻而易举地对本发明的精确描述进行各种改变。应该理解，本发明的范围不局限于所限定的过程、性质或组分，因为这些实施方案以及其他的描述仅仅是为了示意性说明本发明的特定方面。

为了更好地理解本发明而不是限制本发明的范围，在本申请中所用的表示用量、百分比的所有数字、以及其他数值，在所有情况下都应理解为以词语“大约”所修饰。因此，除非特别说明，否则在说明书中所列出的数字参数都是近似值，其可能会根据试图获得的理想性质的不同而加以改变。各个数字参数至少应被看作是根据所报告的有效数字和通过常规的四舍五入方法而获得的。

本发明中所采用的设备和原料等均可从市场购得，或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。

本发明下述各实施例中涉及的巴氏芽孢杆菌，购于北京百欧博伟生物技术有限公司，菌种货号为bio-67773，生物保藏编号为ATCC11859。

本发明下述各实施例中采用的负压装置购自于上海恒一科学仪器有限公司。

本发明下述各实施例中采用的再生粗骨料来自于室外养护500d的C30商品混凝土经颚式破碎机破碎后的再生骨料。

实施例1

本实施例的一种凝胶球，采用下述方法制备而成，步骤如下：

(1)用磁力搅拌机制备质量分数为0.5％的海藻酸钠溶液，将海藻酸钠溶液滴入质量分数为10％的乙酸钙溶液中，得到凝胶球。

(2)将步骤(1)中的凝胶球取出后放置在质量分数为10％的乙酸钙溶液中进行养护，养护10min后取出凝胶球放置于温度为20±3℃、相对湿度RH＝65％的环境中。凝胶球放置5d后的变化如图2所示。

从图2可以看出，凝胶球在5d后仍然没有完全释水，结果表明，海藻酸钠与钙离子形成凝胶后，有较好的锁水性，为缓释水再生骨料的构筑提供依据。

实施例2

本实施例的一种凝胶，采用下述方法制备而成，步骤如下：

(1)用磁力搅拌机制备质量分数为0.5％的海藻酸钠溶液，将尿素、胰蛋白胨、大豆蛋白胨、氯化钠与海藻酸钠溶液按质量比为10:3:1:1:200混合，并用磁力搅拌器搅拌均匀得到混合液A。

(2)将步骤(1)中的混合液A、质量分数为10％的乙酸钙溶液与巴氏芽孢杆菌菌液按体积比为25:50:1的比例称量好备用，先将步骤(1)中的混合液A滴入质量分数为10％的乙酸钙溶液中后加入巴氏芽孢杆菌菌液，沉积矿化5d进行以下实验。

取实施例2制备的凝胶，烘干水分后进行研磨，过200目筛，进行XRD测试，测试结果如图3和所示。对沉积矿化5d后的溶液进行抽滤，将滤纸烘干后刮出滤纸上的粉末进行研磨，过200目筛，进行XRD测试，测试结果如图4所示。

图3为凝胶烘干后XRD图谱，图4为抽滤后滤纸上剩余物后干后XRD图谱。从两图中可以看出，海藻酸钠与钙离子交联固化后，巴氏芽孢杆菌能够穿透固化形成的薄膜进行碳酸钙沉积，且对溶液进行抽滤后，滤纸上剩余物为CaCO₃，表明巴氏芽孢杆菌会在溶液中进行空间分布和自由移动，分解尿素后，碳酸根离子会与溶液中的钙离子结合生成碳酸钙沉淀。

实施例3

本实施例的一种缓释水再生骨料，采用下述方法制备而成，包括如下步骤：

(1)将再生粗骨料置于质量分数为20％的乙酸钙水溶液中进行浸泡，24h后取出晾干，得到孔隙附着有乙酸钙的再生骨料。

(2)用磁力搅拌器制备质量分数为0.5％的海藻酸钠水溶液，将尿素、胰蛋白胨、大豆蛋白胨与氯化钠放入海藻酸钠溶液中(尿素、胰蛋白胨、大豆蛋白胨、氯化钠与多糖钠盐溶液的质量比为10:3:1:1:200)，用磁力搅拌器搅拌均匀得到混合液A，将步骤(1)中处理完的骨料放置在混合液A中，使骨料被完全浸没，放置在负压装置中(负压时间为10min，压强为-0.3bar)，使得混合液A充分填充并固定在再生骨料内部，得到内部孔隙充分填充有尿素的再生骨料。

(3)将巴氏芽孢杆菌菌液(4.5×10⁸CFU/mL)加入到质量分数为10％的乙酸钙水溶液中(所述乙酸钙水溶液与巴氏芽孢杆菌菌液的体积比为30:1)，通过磁力搅拌器搅拌均匀得到稀释的菌液，将步骤(2)中处理后的骨料浸没于所述稀释的菌液中进行矿化沉积，浸泡时间为7d。

(4)将经步骤(3)微生物改性后的再生骨料取出，用清水进行表面清洗后，放置在温度为45℃，相对湿度为85％的恒湿恒温试验箱(苏州泛思FUNSE型)中，待到恒重时，得到缓释水再生骨料，待制备混凝土时使用。

对比例1

本对比例的一种改性再生骨料，其制备方法具体如下：

(1)将预处理矿化处理液倒入装有再生粗骨料的容器中，直至预处理矿化处理液完全浸泡再生骨料，然后将容器置于室温下24小时，预处理矿化处理液为尿素与硝酸钙的水溶液，二者浓度均为1mol/L。

(2)细菌的培养：1L培养基所需材料用量为胰蛋白胨15g，大豆蛋白胨5h，NaCl 5g，尿素20g。将胰蛋白胨、大豆蛋白胨、NaCl加去离子水溶解，搅拌均匀，加NaOH溶液调整pH值，最后定容至900mL，NaOH浓度为0.2～0.5mol/L，pH调节到9，高温灭菌炉温度控制在105℃，压强控制在2.2MPa，灭菌时间为30min，20g尿素用去离子水溶解定容至100mL。巴氏芽孢杆菌细菌菌液(4.5×10⁸CFU/mL)接种量为培养基溶液体积的1％，恒温振荡时温度为30℃，振荡转速为200r/min，培养时间为24h。将培养的巴氏芽孢杆菌菌液离心重悬后，加入到海藻酸钠水溶液中混合搅拌均匀，得到含巴氏芽孢杆菌的海藻酸钠溶液；其中：溶液中细菌浓度为10⁹CFU/ml，海藻酸钠的质量浓度为0.2％。

(3)将步骤(1)中再生骨料从矿化处理液中取出，自然干燥1小时，转移至步骤(2)制备的含巴氏芽孢杆菌的海藻酸钠溶液中搅拌30秒，搅拌速度为60rmp。

(4)将再生骨料从含巴氏芽孢杆菌的海藻酸钠溶液中取出，自然干燥1小时，转移至沉积矿化处理液中浸泡3天，沉积矿化处理液完全浸泡再生骨料。该步骤所述沉积矿化处理液为0.25mol/L的尿素、0.25mol/L的硝酸钙的混合水溶液。

(5)将再生骨料从沉积矿化处理液中取出，用清水轻轻冲洗后，烘干至恒重，烘干的温度为40℃，烘干时间为3天，最终实现生物碳酸钙在再生骨料全表面的均匀沉积。

(6)将经步骤(5)改性后的再生骨料放置在温度为45℃，相对湿度为85％的恒湿恒温试验箱(苏州泛思FUNSE型)中，待到恒重时，得到改性再生骨料，留作制备混凝土。

应用实施例1

本应用实施例的一种低干燥收缩再生混凝土，采用下述方法制备而成，包括如下步骤：

按配比先将水和减水剂混匀，得到减水剂水溶液；然后将实施例3在恒湿恒温箱中处理后得到的缓释水再生骨料与水泥、粉煤灰、砂、减水剂水溶液一起拌合成型，得到再生混凝土样品。再生混凝土配合比见表2，再生混凝土具体制备过程为：先将砂子、水泥和粉煤灰在混凝土搅拌机中混合1min，然后加入再生骨料混合1min，再加入减水剂水溶液搅拌2min，将搅拌好的混凝土浇筑分别在100mm×100mm×400mm和150mm×150mm×150mm模具中用于干燥收缩性能测试。

应用对比例1

本应用对比例的一种再生混凝土，采用下述方法制备而成，包括如下步骤：

按配比先将水和减水剂混匀，得到减水剂水溶液；然后将对比例1制备的改性再生骨料与水泥、粉煤灰、砂、减水剂水溶液一起拌合成型，得到再生混凝土样品。再生混凝土配合比见表2，再生混凝土制备过程为：先将砂子、水泥和粉煤灰在混凝土搅拌机中混合1min，然后加入对比例1制备的改性再生骨料混合1min，再加入减水剂水溶液搅拌2min，将搅拌好的混凝土浇筑在100mm×100mm×400mm和150mm×150mm×150mm模具中。

应用对比例2

本应用对比例的未改性再生骨料混凝土，与应用对比例1基本相同，区别仅在于：本应用对比例采用未经任何改性的再生粗骨料替代应用对比例1中的改性再生骨料，并增加了预湿步骤：将未经任何改性的再生粗骨料放置在温度为45℃，相对湿度为85％的恒湿恒温试验箱(苏州泛思FUNSE型)中至恒重；其余条件均相同。

表2

性能测试：

测试对象分别为未改性再生粗骨料、实施例3制备的缓释水再生骨料和对比例1制备的改性再生骨料。将上述三种再生骨料分别浸泡在清水中24h，然后用湿抹布将骨料擦至饱和面干进行释水性能测试，再生骨料释水过程如图5所示，释水速率如表3所示，吸水率和压碎指标结果见表4。

释水过程测试：

在温度为20±3℃、相对湿度RH＝65％的环境下进行实验，将骨料浸没在水中24h后取出放置在托盘中均摊开，间隔一定时间对其进行质量测定，直至释水速率趋于平缓。

吸水率测试：

参照GB/T14696-2011进行，取骨料置于盛水容器中浸泡24h后，从水中取出，用湿毛巾将骨料表面擦至饱和面干，称其质量G₁，然后将饱和面干骨料置于105℃烘箱中烘至恒重，冷却至室温后称其质量G₂。吸水率(W)计算公式如下：

W＝(G₁-G₂)/G₂×100％

压碎指标测试：参照GB/T14696-2011进行，称取一定质量骨料M₁置于模具中，放置压力机上后，按1kN/s速度均匀加荷至200kN并稳荷5s，然后卸荷，用2.36mm的筛子进行筛分，称出留在筛上样品的质量M₂。压碎指标(Q)计算公式如下：

Q＝(M₁-M₂)/M₂×100％

编号	未改性再生粗骨料	实施例3	对比例1
				0～12h(×10^-4/h)	20.67	12.50	18.75
12～24(×10^-4/h)	12.33	6.25	7.92
				24～72(×10^-4/h)	1.40	1.85	0.69
72～216(×10^-4/h)	0.12	0.51	0.090

由表3和图5结果可知，未改性再生粗骨料与对比例1所制备的改性再生骨料在24h内释水速率较大，已经损失大部分水，当释水时间超过60h后，释水速率基本无明显变化。对于实施例3中制备的缓释水再生骨料，在216h内释水速率逐渐减小，但一直在不断变化，说明实施例3制备的缓释水再生骨料释水显著缓慢且能长时间持续释水。结果表明，经实施例3处理后的缓释水再生骨料具有缓释水的性能。

表4

编号	吸水率(％)	压碎指标(％)
			未改性再生骨料	7.74	19.08
实施例3制备的缓释水再生骨料	5.13	15.96
			对比例1制备的改性再生骨料	4.82	16.14

由表4结果可知，未改性再生骨料的吸水率为7.74％，对比例1制备的改性再生骨料吸水率为4.82％，实施例3所制备的缓释水再生骨料吸水率为5.13％，与未改性再生骨料相比，实施例3所制备的缓释水再生骨料吸水率降低了33.72％。实施例3吸水率高于对比例1的原因为：对比例1对再生骨料表面进行碳酸钙的沉积使得吸水率较小，实施例3主要针对再生骨料内部进行改性。未改性再生骨料的压碎指标为19.08％，实施例3所制备的缓释水再生骨料压碎指标为15.96％，与未改性再生骨料相比，实施例3所制备的再生骨料压碎指标降低了16.35％。结果表明经过实施例3处理后的再生骨料吸水率和压碎指标得到了显著的改善。

干燥收缩测试：

应变计型号为VWS-10振弦式应变计(南京葛南实业有限公司)，样品养护一天后脱模放置在20±3℃，相对湿度RH＝65％的环境下进行养护测试，每隔一定时间利用振弦读数仪进行一次读数。应变计算公式如下：

ε＝k(F_i-F₀)+(b-a)(T_i-T₀)

其中：k为应变计的测量灵敏度(10^-6/F)；F_i为相应龄期应变计测量值；F₀为初始应变计测量值；b为应变计温度修正系数(10^-6/℃)；a为混凝土线膨胀系数(10^-6/℃)；T_i为相应龄期温度测量值；T₀为初始温度测量值。

由图6可知，在养护龄期达到72d时，应用对比例2制备的未改性再生骨料混凝土的收缩应变为584.37×10^-6，应用实施例1制备的混凝土的收缩应变为430.87×10^-6，应用对比例1制备的改性再生骨料混凝土的收缩应变为560.99×10^-6。与未改性再生混凝土相比，应用对比例1制备的改性再生骨料混凝土的收缩应变降低了4.00％，应用实施例1制备的混凝土的收缩应变降低了26.27％。结果表明，应用对比例1制备的改性再生骨料混凝土干燥收缩降低并不明显，而应用实施例1中构筑具有缓释水功能再生骨料制备再生混凝土时能有效降低再生混凝土的干燥收缩。

抗压强度测试：

参照GB/T50081-2019《混凝土力学性能试验方法标准》，取标养至规定龄期的再生混凝土试块进行抗压强度试验，加载速率为0.5MPa/s，仪器型号为深圳三思纵横压力机。

表5

编号	28d抗压强度(MPa)
		应用对比例2制备的未改性再生骨料混凝土	47.1
应用对比例1制备的改性再生骨料混凝土	50.2
		应用实施例1制备的混凝土	56.3

由表5可知，应用对比例2制备的未改性再生骨料混凝土的28d抗压强度为47.1MPa，应用对比例1所制备的再生混凝土28d抗压强度为50.2MPa，应用实施例1所制备的再生混凝土28d抗压强度为56.3MPa；与未改性再生骨料相比，应用实施例1所制备的再生混凝土28d抗压强度增加了19.53％，与应用对比例1相比，应用实施例1所制备的再生混凝土28d抗压强度增加了12.15％。

显微硬度测试：

使用DHV-1000型数显显微硬度计分析再生混凝土新老砂浆界面过渡区的显微硬度变化规律。使用切割机将标准养护至28d后的试件切割成40mm×40mm×10mm的长方体薄片，在依次使用200、800、1500目的砂纸进行抛光，然后进行显微硬度测试。

表6

编号	新老砂浆界面过渡区显微硬度(kgf/mm²)
		应用对比例2制备的未改性再生骨料混凝土	62.0
应用对比例1制备的改性再生骨料混凝土	64.4
		应用实施例1制备的混凝土	70.7

由表6可知，与应用对比例2制备的未改性再生骨料混凝土和应用对比例1制备的改性再生骨料混凝土组相比，应用实施例1制备的混凝土中界面过渡区显微硬度值分别增加了14.03％和9.78％。且从图7中可以看出，与未改性再生骨料混凝土和应用对比例1制备的改性再生骨料混凝土组相比，应用实施例1制备的混凝土中界面过渡区宽度明显减小且界面过渡区的显微硬度值最大。结果表明，由于本发明制备的再生骨料具有缓释水功能，在混凝土成型后能较好的改善新旧砂浆之间的界面过度区。

Claims

1.一种低干燥收缩再生混凝土，其特征在于：由缓释水再生骨料与水泥、粉煤灰、砂、水和减水剂组成；所述缓释水再生骨料与水泥、粉煤灰、砂、水和减水剂的质量比为2.3:0.8:0.2:1.9:0.4~0.45:0.003~0.006；

其中：所述缓释水再生骨料采用下述方法制备而成，包括如下步骤：

（1）将再生粗骨料置于钙盐溶液中浸泡1~3d，然后取出，干燥，得到孔隙附着有钙盐的再生骨料；

（2）按配比将尿素、胰蛋白胨、大豆蛋白胨与氯化钠依次加入到多糖钠盐溶液中，混匀，得到混合液A；然后将经步骤（1）处理后得到的再生骨料完全浸没于混合液A中，再转移至负压装置中进行负压处理，使所述混合液A充分填充并固定在所述再生骨料内部，得到内部孔隙充分填充有尿素的再生骨料；所述多糖钠盐溶液中多糖钠盐的质量分数为0.1~1%；所述混合液A中尿素、胰蛋白胨、大豆蛋白胨、氯化钠与多糖钠盐溶液的质量比为10~20:3:1:1:200；所述负压处理采用的负压时间为5~20min，压强为-0.15~-0.45bar；

（3）将经步骤（2）处理后的再生骨料浸没于稀释的菌液中浸泡5~8d，浸泡结束后，将所述再生骨料取出，洗净，养护至恒重，得到所述的缓释水再生骨料。

2.根据权利要求1所述的低干燥收缩再生混凝土，其特征在于：步骤（1）中所述钙盐为乙酸钙、氯化钙或硝酸钙中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的低干燥收缩再生混凝土，其特征在于：所述多糖钠盐为海藻酸钠。

4.根据权利要求1所述的低干燥收缩再生混凝土，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸减水剂。