本發(fā)明屬于固體廢棄物綜合再利用領(lǐng)域，具體涉及一種改性混凝土再生細骨料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、2023年我國建筑垃圾產(chǎn)量超過32億噸，且呈現(xiàn)出逐年增加的趨勢，建筑垃圾處理不當(dāng)會占用大量的土地資源、污染地下水，嚴(yán)重影響環(huán)境和生活生產(chǎn)安全，因此對建筑垃圾資源化的利用越來越緊迫。目前建筑垃圾中，廢棄混凝土、廢棄磚等占比達到80％以上，因此實現(xiàn)建筑垃圾資源化的利用關(guān)鍵在于實現(xiàn)廢棄混凝土和廢棄磚等建筑固體廢棄物的利用，將廢棄混凝土制備成再生骨料是實現(xiàn)其資源化利用的重要途徑，但是目前再生骨料的利用存在較大問題，主要是再生細骨料質(zhì)量不穩(wěn)定、性能差異大。

2、廢棄混凝土制成的再生細骨料的主要組分為砂以及混凝土水化產(chǎn)物微粉，其中較大部分為由水化硅酸鈣包裹或者半包裹的砂顆粒。水化硅酸鈣中的孔隙和不規(guī)則的形態(tài)是造成再生細骨料吸水率增大的主要原因，而吸水率高是影響再生細骨料性能的重要因素。因此，如何降低再生細骨料的吸水率，提高再生細骨料的性能是實現(xiàn)再生細骨料資源化和規(guī)?；瘧?yīng)用的重要影響因素。

3、目前，對于再生細骨料的優(yōu)化方法和技術(shù)措施主要包括物理改性和化學(xué)改性兩種方式，其中物理改性是通過破碎、球磨、物理熱、輻射等方式破壞弱的再生細骨料顆粒附著層或者去除粘附在再生細骨料表面的殘留凈漿，從而降低吸水率，提高力學(xué)性能，但是該方法容易產(chǎn)生新的裂縫和新的薄弱性，對其改性效果有限；化學(xué)改性一是通過摻入水泥凈漿、活性物質(zhì)、鹽類物質(zhì)等對孔隙進行封堵填充，但是由于其顆粒尺寸較大，填充效果有限，補強效果不佳；二是通過酸性物質(zhì)等腐蝕掉表面的附著層，但是該方法對骨料也容易造成腐蝕，且去除效果不佳。因此，采用一種切實有效的方法有效降低再生細骨料的吸水率，提高再生細骨料的力學(xué)性能對于實現(xiàn)再生細骨料的資源化和規(guī)?；弥陵P(guān)重要。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中再生細骨料吸水率高的問題，本發(fā)明的目的是提供一種改性混凝土再生細骨料及其制備方法。

2、為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

3、本發(fā)明第一方面提供一種改性混凝土再生細骨料的制備方法，包括以下步驟：

4、(1)將再生細骨料攪拌，然后清洗、篩除粒徑0.075mm以下的粉末，烘干；

5、(2)向烘干后的再生細骨料中加入改性納米聚酰亞胺，混合均勻，形成再生細骨料混合料；

6、(3)將再生細骨料混合料置于封閉空間內(nèi)，在轉(zhuǎn)速50～100r/min下攪拌均勻，維持?jǐn)嚢柘律郎刂?00～600℃，反應(yīng)2～3h，然后降溫至室溫，得到改性混凝土再生細骨料。

7、所述改性納米聚酰亞胺由納米聚酰亞胺在熱風(fēng)條件下升溫至300～390℃，熔融形成液態(tài)，然后吹入納米碳酸鈷后形成納米復(fù)合顆粒即為改性納米聚酰亞胺。

8、所述熱風(fēng)條件通過風(fēng)力作用將納米聚酰亞胺吹散后固定空間內(nèi)，避免其落地。

9、其中改性納米聚酰亞胺的制備溫度為300～390℃，是為了保證納米聚酰亞胺熔融形成液態(tài)后，吹入納米碳酸鈷，碳酸鈷在此溫度范圍內(nèi)失去結(jié)晶水但是尚未分解，可以與納米液態(tài)的聚酰亞胺互相吸附，形成納米復(fù)合顆粒。

10、作為優(yōu)選：納米聚酰亞胺與納米碳酸鈷的質(zhì)量比為(3～5)：1。

11、更加優(yōu)選地，納米聚酰亞胺與納米碳酸鈷的質(zhì)量比為4：1。

12、作為優(yōu)選：納米聚酰亞胺和納米碳酸鈷的粒徑均為1μm以下。

13、作為優(yōu)選：步驟(2)中再生細骨料和改性納米聚酰亞胺的質(zhì)量比為100：(2～4)。

14、更加優(yōu)選地，步驟(2)中再生細骨料和改性納米聚酰亞胺的質(zhì)量比為100：3。

15、作為優(yōu)選：步驟(3)中的降溫具體過程為：先自然降溫至納米聚酰亞胺的熔點以下然后打開封閉空間快速降溫至室溫。

16、所述納米聚酰亞胺的熔點為280～333℃。

17、作為優(yōu)選：步驟(1)中攪拌時間為20～40min。

18、攪拌時間20～40min，是為了去除表面易掉落的水化硅酸鈣包裹層和部分尖銳的棱角，且攪拌時間不宜過長，以免產(chǎn)生過多粉料。

19、本發(fā)明第二方面提供了上述第一方面制備方法任一步驟制備的改性混凝土再生細骨料。

20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：

21、(1)本發(fā)明將再生細骨料和納米聚酰亞胺的混合料置于封閉空間內(nèi)，控制溫度在400～600℃反應(yīng)，在此溫度下，水化硅酸鈣失水形成脫水相提高了活性，聚酰亞胺形成液態(tài)快速滲入到水化硅酸鈣的縫隙和孔隙中，聚酰亞胺對孔隙起到填充作用且具有斥水性，降低了再生細骨料的吸水率。

22、(2)本發(fā)明將納米聚酰亞胺和碳酸鈷復(fù)合形成的改性納米聚酰亞胺加入到再生細骨料中，碳酸鈷分解釋放出的二氧化碳與水泥漿中殘余的氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣，進一步填充了微小縫隙，且提高了再生細骨料與水化硅酸鈣之間的粘接力，而碳酸鈷分解產(chǎn)生的氧化鈷等具有較好的填充性，提高了再生細骨料的高溫穩(wěn)定性和耐腐蝕性，提高了再生細骨料整體性能的穩(wěn)定性。

23、(3)本發(fā)明方法制備的改性混凝土再生細骨料的壓碎指標(biāo)、膠砂需水量比明顯下降，膠砂強度比明顯升高，具有良好的力學(xué)性能、較低的吸水率、較高的膠砂強度，用于混凝土和砂漿中明顯提高了混凝土和砂漿的強度。

技術(shù)特征：

1.一種改性混凝土再生細骨料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述改性納米聚酰亞胺由納米聚酰亞胺在熱風(fēng)條件下升溫至300～390℃，熔融形成液態(tài)，然后吹入納米碳酸鈷后形成的納米復(fù)合顆粒即為改性納米聚酰亞胺。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述納米聚酰亞胺和納米碳酸鈷的質(zhì)量比為(3～5)：1。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述納米聚酰亞胺和納米碳酸鈷的粒徑均為1μm以下。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中再生細骨料和改性納米聚酰亞胺的質(zhì)量比為100：(2～4)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中的降溫具體過程為：先在封閉狀態(tài)下自然降溫至納米聚酰亞胺的熔點以下，然后打開封閉空間快速降溫至室溫。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中攪拌時間為20～40min。

8.一種利用權(quán)利要求1～7任一項所述的制備方法制備而成的改性混凝土再生細骨料。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于固體廢棄物綜合再利用領(lǐng)域，公開了一種改性混凝土再生細骨料及其制備方法。其制備方法包括以下步驟：(1)將再生細骨料攪拌，然后清洗、篩除粒徑0.075mm以下的粉末，烘干；(2)向烘干后的再生細骨料中加入改性納米聚酰亞胺，混合均勻，形成再生細骨料混合料；(3)將再生細骨料混合料置于封閉空間內(nèi)，在轉(zhuǎn)速50～100r/min下攪拌均勻，維持?jǐn)嚢柘律郎刂?00～600℃，反應(yīng)2～3h，然后降溫至室溫，得到改性混凝土再生細骨料。本發(fā)明方法制備的改性混凝土再生細骨料的壓碎指標(biāo)、膠砂需水量比明顯下降，膠砂強度比明顯升高，具有良好的力學(xué)性能、較低的吸水率、較高的膠砂強度，用于混凝土和砂漿中明顯提高了混凝土和砂漿的強度。

技術(shù)研發(fā)人員：海然,張茂亮,馬炎,李建偉,劉俊霞,惠存,王曉,楊飛,程學(xué)磊,黃正強,崔力,翟勝田,張帥
受保護的技術(shù)使用者：河南科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2