本發(fā)明屬于混凝土，尤其涉及一種改性再生粗骨料及其制備方法和高性能纖維增強混凝土。

背景技術(shù)：

1、隨著建筑行業(yè)的飛速發(fā)展，建筑廢棄物的產(chǎn)生量與日俱增。再生粗骨料作為建筑廢棄物再利用的關(guān)鍵產(chǎn)物，其在建筑材料中的應(yīng)用對于資源節(jié)約和環(huán)境保護具有重要意義。然而，再生粗骨料由于其來源特性，表面附著大量的水泥砂漿，內(nèi)部存在較多的微裂縫和孔隙，導(dǎo)致其吸水率高、強度低。高吸水率會使混凝土在拌制過程中需水量增加，影響混凝土的工作性能和耐久性；低強度則限制了再生粗骨料在高強度等級混凝土以及對骨料性能要求較高的建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。因此，亟需一種能夠有效改善再生粗骨料的吸水率和強度的改性方法以推動再生粗骨料在混凝土中的應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種改性再生粗骨料及其制備方法和高性能纖維增強混凝土。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供了一種改性再生粗骨料的制備方法，包括以下步驟：

4、(1)將再生粗骨料先進行研磨處理，去除研磨粉料，篩分保留粒徑5-25mm的顆粒物，然后對所述顆粒物進行熱活化，得到預(yù)處理再生粗骨料；

5、(2)將步驟(1)得到的預(yù)處理再生粗骨料依次經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑溶液和磷酸鹽水溶液浸泡，然后和納米粒子懸浮液混合攪拌，得到所述改性再生粗骨料。

6、技術(shù)原理：

7、本發(fā)明先通過研磨處理去除再生粗骨料表面的薄弱層和附著的松散水泥砂漿，從而減少表面缺陷，降低孔隙率，隨后利用熱活化使再生粗骨料內(nèi)部的一些不穩(wěn)定礦物成分發(fā)生分解和重結(jié)晶，部分微裂縫得到愈合，增強骨料的強度，同時熱活化處理還可以提高再生粗骨料表面的活性，有利于后續(xù)化學(xué)改性劑的吸附和反應(yīng)，之后利用硅烷偶聯(lián)劑和磷酸鹽對再生粗骨料進行化學(xué)改性，硅烷偶聯(lián)劑處理不僅可以降低再生粗骨料的吸水率，還能改善其與水泥基體之間的界面相容性，磷酸鹽處理可以生成難溶性的磷酸鈣等鹽類物質(zhì)填充在再生粗骨料的孔隙和微裂縫中，起到增強和封堵的作用，最后利用納米粒子進行改性，納米粒子會吸附在再生粗骨料的表面和孔隙內(nèi)部，還能與水泥水化產(chǎn)物中的氫氧化鈣發(fā)生火山灰反應(yīng)，生成更多的凝膠狀物質(zhì)，進一步增強再生粗骨料的強度和改善其與水泥基體的界面結(jié)構(gòu)。采用本發(fā)明提供的改性方法處理再生粗骨料后，再生粗骨料的吸水率和壓碎指標(biāo)明顯降低，強度得到顯著提高。

8、進一步地，步驟(1)中，所述研磨處理的時間為30-60min，轉(zhuǎn)速為150-200r/min，研磨介質(zhì)與再生粗骨料的質(zhì)量比為(3-5)∶1。

9、進一步地，步驟(1)中，所述熱活化的溫度為400-600℃，升溫速率為5-10℃/min，保溫時間為1-2h。

10、進一步地，步驟(2)中，所述硅烷偶聯(lián)劑溶液的質(zhì)量濃度為2-5％，浸泡時間為2-4h。

11、進一步地，步驟(2)中，所述磷酸鹽水溶液的濃度為0.5-1.5mol/l，浸泡時間為3-6h。

12、進一步地，步驟(2)中，所述納米粒子懸浮液的質(zhì)量濃度為0.5-1.0％，混合攪拌的時間為30-60min。

13、進一步地，步驟(2)中，所述納米粒子懸浮液中的納米粒子為納米二氧化硅。

14、本發(fā)明提供了上述技術(shù)方案所述的制備方法制備得到的改性再生粗骨料。

15、本發(fā)明還提供了一種高性能纖維增強混凝土，包括以下組分：水泥450-500份、上述技術(shù)方案所述的改性再生粗骨料950-1050份、細骨料750-850份，纖維5-15份、減水劑5-10份、膨脹劑25-40份和水130-140份。

16、進一步地，所述細骨料為機制砂，細骨料的細度模數(shù)為2.8-3.2；和/或，

17、所述纖維為鋼纖維、陶瓷纖維和玻璃纖維中的一種或幾種。

18、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點和技術(shù)效果：

19、(1)采用本發(fā)明提供的改性方法處理再生粗骨料后，再生粗骨料的吸水率和壓碎值指標(biāo)大幅度下降，其性能指標(biāo)接近甚至部分超過天然粗骨料。并且，采用本發(fā)明提供的改性再生粗骨料制備的高性能纖維增強混凝土，工作性能良好、力學(xué)性能突出。

20、(2)本發(fā)明采用建筑廢棄物制備改性再生粗骨料，減少了建筑廢棄物的填埋和堆放，降低了對天然骨料的開采，節(jié)約了資源和能源。同時，由于改性再生粗骨料性能的提升，在保證混凝土性能的前提下，可以適當(dāng)降低水泥等膠凝材料的用量，從而降低混凝土的生產(chǎn)成本，具有顯著的經(jīng)濟和環(huán)境效益。

技術(shù)特征：

1.一種改性再生粗骨料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性再生粗骨料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述研磨處理的時間為30-60min，轉(zhuǎn)速為150-200r/min，研磨介質(zhì)與再生粗骨料的質(zhì)量比為(3-5)∶1。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性再生粗骨料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述熱活化的溫度為400-600℃，升溫速率為5-10℃/min，保溫時間為1-2h。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性再生粗骨料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述硅烷偶聯(lián)劑溶液的質(zhì)量濃度為2-5％，浸泡時間為2-4h。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性再生粗骨料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述磷酸鹽水溶液的濃度為0.5-1.5mol/l，浸泡時間為3-6h。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性再生粗骨料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述納米粒子懸浮液的質(zhì)量濃度為0.5-1.0％，混合攪拌的時間為30-60min。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性再生粗骨料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述納米粒子懸浮液中的納米粒子為納米二氧化硅。

8.一種根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項所述的制備方法制備得到的改性再生粗骨料。

9.一種高性能纖維增強混凝土，其特征在于，包括以下組分：水泥450-500份、權(quán)利要求8所述的改性再生粗骨料950-1050份、細骨料750-850份、纖維5-15份、減水劑5-10份、膨脹劑25-40份和水130-140份。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高性能纖維增強混凝土，其特征在于，所述細骨料為機制砂，細骨料的細度模數(shù)為2.8-3.2；和/或，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種改性再生粗骨料及其制備方法和高性能纖維增強混凝土，屬于混凝土技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明先通過研磨處理減少再生粗骨料的表面缺陷，降低孔隙率，隨后利用熱活化增強骨料的強度、提高再生粗骨料表面的活性，之后利用硅烷偶聯(lián)劑和磷酸鹽對再生粗骨料進行化學(xué)改性，硅烷偶聯(lián)劑處理不僅可以降低再生粗骨料的吸水率，還能改善其與水泥基體之間的界面相容性，磷酸鹽處理可以生成難溶性的磷酸鈣等鹽類物質(zhì)填充在再生粗骨料的孔隙和微裂縫中，起到增強和封堵的作用，最后利用納米粒子進行改性，進一步增強再生粗骨料的強度和改善其與水泥基體的界面結(jié)構(gòu)，最終使得再生粗骨料的吸水率和壓碎指標(biāo)明顯降低，強度得到顯著提高。

技術(shù)研發(fā)人員：盧亦焱,劉真真,黃悅,李發(fā)平,李蘋
受保護的技術(shù)使用者：武漢大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15