一种高强度再生混凝土及其制备方法与流程

本发明涉及混凝土，具体涉及一种高强度再生混凝土及其制备方法。

背景技术：

1、随着城镇化进程的持续推进和基础设施的大规模更新改造，建筑垃圾产生量逐年攀升，建筑垃圾产量逐年增加，大量建筑垃圾的堆存不仅占用宝贵的土地资源，还对周边生态环境造成严重污染。与此同时，天然砂石骨料作为一种不可再生资源，长期大规模开采已导致资源日益枯竭、生态环境遭到破坏。在此背景下，将废弃混凝土加工制成再生骨料并用于制备再生混凝土，已成为建筑垃圾资源化利用的重要途径，对于缓解天然骨料供需矛盾、降低建筑碳排放、推动建筑业绿色可持续发展具有重要意义。

2、再生混凝土是指将废弃混凝土块经破碎、筛分、清洗等工艺处理后得到的再生骨料，部分或全部替代天然骨料配制而成的混凝土。然而，与普通混凝土相比，再生混凝土在性能上存在明显不足。研究表明，再生混凝土具有密度较低、孔隙率较高、吸水率较大等特点，其抗压强度、抗拉强度等关键力学性能指标均显著低于同配合比的普通混凝土。这一性能短板严重制约了再生混凝土在承重结构等工程领域的推广应用。

3、为改善再生混凝土的力学性能，国内外学者开展了大量研究工作，目前已形成了多种技术路线，主要有物理强化和化学强化两类方法。物理强化包括机械研磨法、热处理法、颗粒整形法等，旨在去除或强化骨料表面的附着砂浆；化学强化则包括二氧化碳碳化增强、微生物矿化沉积、纳米材料改性、聚合物浸渍等，通过填充骨料孔隙、修复微裂纹来提升骨料品质。在界面增强层面，采用纳米材料（如纳米sio2、纳米caco3）对界面过渡区进行改性，已被证实能够有效改善界面微观结构与弹性模量。

4、然而，上述现有技术仍存在明显的局限性。物理强化方法往往能耗较高、设备复杂，且对骨料可能造成二次损伤；化学强化方法中部分试剂成本高昂，或处理工艺繁琐，不利于规模化应用。基于此，本发明提供一种再生混凝土，可解决再生混凝土力学强度低的问题。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中提到的问题，本发明的目的在于提供一种高强度再生混凝土及其制备方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种高强度再生混凝土，按照重量份数计，其包括以下原料：

4、硅酸盐水泥：320～380份；

5、再生粗骨料：750～850份；

6、河砂：420～550份；

7、粉煤灰：120～160份；

8、硅灰：10～25份；

9、复合料：5～15份；

10、外加剂：5～10份；

11、水：200～240份。

12、作为本发明的进一步方案，所述再生粗骨料是通过将回收建筑废弃物破碎，选取粒径5～25mm的颗粒，洗净，再经干燥处理获得。

13、作为本发明的进一步方案，所述粉煤灰为ⅰ级粉煤灰或者ⅱ级粉煤灰。

14、作为本发明的进一步方案，所述复合料的制备方法包括以下步骤：

15、配置聚天冬氨酸水溶液，并调节ph为6～7；

16、将经预处理的硅酸铝纤维均匀铺设在接收装置上，采用静电喷涂设备，将聚天冬氨酸水溶液通过喷头雾化，喷涂在硅酸铝纤维表面，喷涂完成后，于80～100℃的温度条件中干燥1～2h，即可。

17、作为本发明的进一步方案，所述聚天冬氨酸水溶液的质量分数为1～5%。

18、本申请控制聚天冬氨酸水溶液的质量分数在1～5%，原因是当聚天冬氨酸水溶液的质量份数低于1%，其成膜连续性差，难以产生良好的包覆效果，高于5%会使得溶液粘度过高，加大施工难度，同时干燥较慢，生产效率降低。

19、作为本发明的进一步方案，所述硅酸铝纤维的预处理方法为：

20、将硅酸铝纤维加入氨水中，分散均匀，加热处理30～60min，接着降至室温，加入双氧水，搅拌8～12h，取出，洗净，干燥完全。

21、作为本发明的进一步方案，所述加热温度为50～60℃。

22、作为本发明的进一步方案，所述喷涂时的电压控制为12～25kv，喷头与接收装置的距离为10～30cm。

23、作为本发明的进一步方案，所述外加剂为萘系减水剂或者聚羧酸减水剂中的任意一种。

24、需要说明的是，在上述技术方案中，首先使用氨水对硅酸铝纤维表面进行刻蚀，在硅酸铝纤维表面形成凹凸结构，使纤维比表面积显著增大，更为关键的是，蚀刻过程会在纤维表面引入活性硅羟基与铝氧基，这些活性基团可为后续与聚天冬氨酸的结合提供更多的氢键位点。接着添加双氧水，可进一步在纤维表面引入含氧官能团增加表面活性位点的密度，实现去除硅酸铝纤维纤维表面杂质并引入活性位点。

25、在后续干燥过程中，聚天冬氨酸分子链中的羧基能与硅酸铝纤维表面的羟基产生氢键，使聚天冬氨酸分子链通过氢键作用实现在硅酸铝纤维表面的稳定包覆与结合，制得复合料。

26、本发明的第二个方面，提供一种高强度再生混凝土地制备方法，包括以下步骤：

27、将各原料按照重量份数称取配齐；

28、将硅酸盐水泥、再生粗骨料、河砂、粉煤灰、硅灰和复合料加入混料机中混合均匀后，继续加入外加剂和水，搅拌混合，即可。

29、本发明的有益效果：

30、本发明制备的复合料可通过物理增强与化学活化的双重机制，增强混凝土的力学强度。一方面，硅酸铝纤维作为无机纤维增强材料，具有较高的抗拉强度和弹性模量。经聚天冬氨酸包覆改性后，不仅可实现在混凝土中的均匀分散，还能使其在混凝土基体中的锚固能力大幅提升，进而在混凝土内部形成三维乱向分布的网络结构，能够有效阻碍混凝土内部微裂缝的扩展及宏观裂缝的形成。当混凝土受外力或收缩应力作用时，纤维跨越裂缝界面传递应力，起到桥接阻裂作用，有效传递和分散荷载应力，显著提高混凝土的力学强度。

31、另一方面，聚天冬氨酸分子链中含有大量羧基活性官能团，其分子链中的羧基具有强亲水性，能够有效降低混凝土孔隙液的表面张力，减少毛细管收缩应力，从而抑制混凝土因干燥收缩而产生的开裂，还可通过其羧基与水泥水化产物（如水化硅酸钙）发生界面相互作用，促进水泥颗粒的均匀分散和水化反应的充分进行，使水泥的水化反应能够在硅酸铝纤维表面进行，有效降低硅酸铝纤维与水泥基体的界面空隙，从而进一步提高混凝土的密实度和强度。同时，聚天冬氨酸对混凝土具有一定的缓凝作用，有助于延长水泥水化放热周期，降低水化温升速率，减少因温度应力引发的早期开裂风险。

32、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

1.一种高强度再生混凝土，其特征在于，按照重量份数计，其包括以下原料：

2.根据权利要求1所述的一种高强度再生混凝土，其特征在于，所述再生粗骨料是通过将回收建筑废弃物破碎，选取粒径5～25mm的颗粒，洗净，再经干燥处理获得。

3.根据权利要求1所述的一种高强度再生混凝土，其特征在于，所述粉煤灰为ⅰ级粉煤灰或者ⅱ级粉煤灰。

4.根据权利要求1所述的一种高强度再生混凝土，其特征在于，所述复合料的制备方法包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种高强度再生混凝土，其特征在于，所述聚天冬氨酸水溶液的质量分数为1～5%。

6.根据权利要求4所述的一种高强度再生混凝土，其特征在于，所述硅酸铝纤维的预处理方法为：

7.根据权利要求6所述的一种高强度再生混凝土，其特征在于，所述加热温度为50～60℃。

8.根据权利要求4所述的一种高强度再生混凝土，其特征在于，所述喷涂时的电压控制为12-25kv，喷头与接收装置的距离为10-30cm。

9.根据权利要求1所述的一种高强度再生混凝土，其特征在于，所述外加剂为萘系减水剂或者聚羧酸减水剂中的任意一种。

10.一种如权利要求1所述的高强度再生混凝土地制备方法，其特征在于，包括以下步骤：