界面改性建筑固废高流态轻质混凝土及变频振动密实方法与流程

本发明涉及建筑固废资源化利用，更具体的是涉及界面改性建筑固废高流态轻质混凝土及变频振动密实方法。

背景技术：

1、建筑固废高值化制备轻质墙体材料已成为建材行业绿色转型的核心方向。其中废弃混凝土、废弃砖体占比超过70%，将其再生处理后替代天然骨料制备轻质混凝土，可同时实现固废消纳、碳减排与建材轻量化多重目标。

2、当前行业技术研究主要集中在再生骨料改性与成型工艺优化两个方向，但均存在明显的技术瓶颈：

3、第一，再生骨料改性技术存在局限。再生骨料表面附着大量老旧砂浆，孔隙率高、吸水率大，且骨料与水泥基体间的界面过渡区结构疏松、氢氧化钙取向性强，是力学性能与耐久性的薄弱环节。现有改性手段多为单一处理方式：硅烷偶联剂改性可降低骨料吸水率，但对骨料表面微裂纹与孔隙的填补作用有限，界面粘结强度提升幅度不足；水泥净浆裹覆改性可填补骨料表面缺陷，但对吸水率控制效果不佳，且裹浆层与原生骨料结合力弱，易在拌合过程中脱落。本领域长期存在技术偏见，普遍认为单一改性即可满足基本性能要求，双重改性会显著提升工艺成本且性能增益仅为简单叠加，无法带来协同提升效果，因此尚未形成“疏水减水”与“致密补强”协同作用的成熟改性方案，无法同时破解再生骨料“吸水率高”与“界面薄弱”两大核心难题。

4、第二，轻质混凝土成型工艺存在适配性缺陷。装配式墙板工业化生产要求混凝土具备高流态以满足泵送与布料需求，但高流态下轻质骨料易上浮、浆体易离析，发泡引入的气泡易破碎合并，导致构件密度分层、强度均匀性差。传统成型工艺多采用单频恒幅振捣，针对固废基高流态轻质混凝土存在固有物理矛盾：低频大振幅易造成骨料上浮、浆骨分离，形成上下密度差；高频小振幅易导致气泡大量破碎，且边角区域存在振动盲区，密实度不足。部分现有技术提出两阶段振动方案，但均针对普通天然骨料混凝土设计，未考虑固废骨料吸水特性、高流态浆体流变特性与气泡稳定性的耦合影响；且本领域普遍存在“高频振捣必然破坏轻质混凝土气泡结构”的认知局限，因此无法实现“密实度-均匀性-气泡保留率”三者的协同提升。

5、综上，现有技术始终无法突破“高固废掺量-高流动性能-高成型均匀性”三者不可兼得的技术瓶颈，高固废掺量下工作性劣化、界面强度不足、成型质量离散大的问题，已成为制约建筑固废基轻质混凝土规模化应用的核心障碍。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：为了解决上述技术问题，本发明提供界面改性建筑固废高流态轻质混凝土及变频振动密实方法。

2、本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

3、本发明的一个方面提供一种界面改性建筑固废高流态轻质混凝土，包括胶凝材料组分、再生骨料组分、外加剂组分与拌合水，所述再生骨料组分为经双重界面改性处理的改性再生骨料体系，所述外加剂组分包含复合流变调控体系与稳泡发泡体系；

4、按重量份计，各组分用量为：

5、胶凝材料组分300～450份；

6、改性再生骨料体系600～900份；

7、复合流变调控体系3～12份；

8、稳泡发泡体系2～8份；

9、拌合水180～260份；

10、所述双重界面改性处理遵循先硅烷浸泡烘干、后水泥净浆裹覆的工序顺序，在再生骨料基体表面由内向外依次形成硅烷疏水改性层和水泥净浆致密包覆层；硅烷疏水改性层与骨料通过si-o-si共价键结合，硅烷疏水改性层外露氨基与水泥净浆致密包覆层的水泥水化c-s-h凝胶形成配位化学键，产生超出单一改性叠加的协同补强效果。

11、具体来说，双层改性微观协同化学反应机理：

12、内层si-o-si共价接枝反应：氨基硅烷烷氧基水解生成硅羟基，与骨料老旧砂浆表面硅羟基脱水缩合，形成稳定共价疏水层，封堵骨料毛细吸水通道；反应式：≡si-oh(骨料)+ho-si-r-nh2→≡si-o-si-r-nh2+h2o；若先裹水泥，骨料羟基被封堵，无法生成该共价键。

13、中间氨基配位键合层（本发明独有未被现有技术公开）：硅烷外露-nh2与水泥水化c-s-h凝胶负电位点形成配位化学键，将外层水泥包覆层由物理吸附转化为化学锁合，解决搅拌裹浆脱落缺陷；颠倒改性顺序无该配位结构。

14、外层同质水泥硬化壳：水泥浆填充骨料微裂纹，与基体同步水化，大幅削减界面过渡区定向ca(oh)2，itz厚度由58μm降至20～25μm。

15、三重耦合仅在固定改性工序下实现，性能提升高于两种单一改性算术叠加，产生预料不到效果。

16、在一个实施方式中，所述胶凝材料组分按重量份包括如下组分：硅酸盐水泥120～200份、活化建筑固废微粉80～150份、ⅱ级粉煤灰60～100份以及脱硫石膏20～40份；

17、所述活化建筑固废微粉为建筑拆除垃圾经破碎、粉磨、机械活化后得到的微粉，比表面积为400～550m²/kg。

18、在一个实施方式中，所述改性再生骨料体系包括改性再生粗骨料与改性再生细骨料，改性再生粗骨料与改性再生细骨料的质量比为1:1.5～1:2.5；所述改性再生粗骨料粒径为5～16mm，改性再生细骨料粒径为0.15～5mm，均来源于建筑拆除垃圾中的再生砖与再生混凝土骨料。

19、在一个实施方式中，所述双重界面改性处理按以下步骤实施：

20、第一步、将筛分后的再生骨料置于质量浓度0.8%～1.2%的氨基硅烷偶联剂乙醇溶液中浸泡15～30min，取出后在105℃下烘干，在骨料表面形成硅烷疏水改性层；

21、第二步、将疏水改性后的骨料浸入水灰比0.45～0.55的硅酸盐水泥净浆中裹覆10～20s，取出沥干表面浮浆，在硅烷疏水改性层外侧形成水泥净浆致密包覆层。

22、在一个实施方式中，所述复合流变调控体系按重量份包括组分：聚羧酸高效减水剂2.5～8份、高分子复合稳泡剂0.3～2.5份以及缓凝组分0.2～1.5份；

23、所述稳泡发泡体系为物理发泡剂与稳泡助剂的复配物，发泡倍率为15～25倍。

24、本发明的第二个方面提供一种界面改性建筑固废高流态轻质混凝土的变频振动密实方法，包括布料、振动密实、静置成型步骤，所述振动密实采用三级变频工艺，具体包括以下步骤：

25、s1、布料：将拌合完成的高流态轻质混凝土均匀浇筑入模，布料厚度与模具型腔高度匹配；

26、s2、低频预振：采用30～50hz振动频率进行预振处理，振动时间10～20s，使混凝土浆体填充模具边角，粗骨料初步就位；

27、s3、中频密实：提升振动频率至50～80hz，振动时间20～30s，完成浆体密实与大气泡排出；

28、s4、高频排气：进一步提升振动频率至80～120hz，振动时间5～10s，细化并排出内部微小气泡；

29、s5、静置成型：振动完成后移至标准养护环境静置初凝。

30、具体来说，三级变频流变动力学匹配机理：

31、低频预振：拌合后浆体存在絮凝网状结构，高屈服应力；低频温和剪切破碎絮凝，重力驱动骨料下沉，无强剪切避免轻质骨料上浮；

32、中频密实：絮凝解体后浆体粘度下降，中等振动能量填充间隙、排出≥1mm大气泡，稳定闭孔不受破坏；

33、高频短时排气：0.1～0.8μm微泡浮力极低，高频共振促使微泡聚并上浮；仅短时施加高能量，不会持续撕裂泡壁，兼顾微泡排出与闭孔保留；高频前置会直接打碎大量气泡，构件分层严重。

34、在一个实施方式中，步骤s2至s4的振动加速度逐级递增，低频阶段振动加速度为0.5～1.0g，中频阶段为1.0～2.0g，高频阶段为2.0～3.0g。

35、在一个实施方式中，振动过程采用底部主振与侧部辅振相结合的方式，侧部振动振幅为底部振动振幅的1/2～2/3。

36、在一个实施方式中，针对厚度大于150mm的墙板构件，采用分层布料分层振动的方式，每层布料厚度不超过150mm，每层依次完成s2至s4的振动工序。

37、在一个实施方式中，振动全程采用加速度传感器实时监测模内各点位振动参数，通过闭环控制调整振动频率与振幅，控制模内各点振动强度偏差≤10%。

38、本发明的有益效果如下：

39、1、协同改性突破性能瓶颈，高固废掺量下性能协同提升。双重界面改性通过“疏水减水+致密补强”的协同效应，使再生骨料24h吸水率降低40%以上，界面过渡区致密性显著提升，界面粘结强度提升35%以上；混凝土固废总掺量可达70%以上，初始坍落度220～260mm，1h经时损失不超过20mm，干密度800～1200kg/m³条件下28d抗压强度较未改性方案提升30%以上，突破了“高固废掺量必然导致性能劣化”的技术偏见。

40、2、流变-稳泡协同调控，成型稳定性显著增强。复合流变调控体系与稳泡发泡体系匹配设计，使浆体离析率不超过5%，振动过程中气泡保留率不低于85%，解决了高流态轻质混凝土易离析、易破泡的共性难题，完全适配工业化泵送、布料与快速成型生产节奏。

41、3、三级变频破解工艺矛盾，成品均匀性大幅提升。三级变频振动工艺基于流变演化规律定制参数，实现了“骨料就位-浆体密实-微泡排出”的精准分级控制；成型后构件上下层密度差不超过3%，强度离散系数不超过5%，较传统单频工艺均匀性提升60%以上，彻底解决了欠振与过振的固有矛盾，保障装配式构件的尺寸精度与性能一致性。

42、4、低碳环保落地性强，产业推广价值高。方案可依托现有再生骨料生产线与预制构件生产线改造实施，无需新增大型核心设备，工艺成本增加不超过8%；每吨产品消纳建筑固废约0.8吨，水泥用量降低30%以上，兼具显著的环境效益、经济效益与工程应用价值。