一种基于脲酶诱导碳酸钙法改性混凝土再生骨料的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于脲酶诱导碳酸钙法改性混凝土再生骨料的方法，属于新型建筑材料再生骨料领域，利用脲酶在适宜条件下催化尿素水解发生矿化沉积作用，在再生骨料表面及内部孔隙中形成坚硬的碳酸钙沉淀。酶促反应条件温和，反应迅速，可简单快速地完成混凝土再生骨料改性处理。脲酶分子可深入裂隙深处及微裂隙中，从而全面深层修复再生骨料的孔隙和微裂隙等缺陷，达到改善混凝土再生骨料性能的目的，既健康环保，又可提高建筑垃圾的利用效率，完全符合建筑行业可持续发展的要求。本发明专利技术方法将有益于科学拓展绿色生物技术在废弃混凝土资源化中的应用，减少环境污染，对土建行业可持续发展和节能减排都将起到重要的推动作用。持续发展和节能减排都将起到重要的推动作用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于脲酶诱导碳酸钙法改性混凝土再生骨料的方法


[0001]本专利技术属于新型建筑材料再生骨料领域，涉及一种基于脲酶诱导碳酸钙法改性混凝土再生骨料的方法。

技术介绍

[0002]随着经济发展和城市化进程的不断推进，国民经济飞速发展，作为国民经济支柱之一的土木建筑行业随之迅猛发展。与之而来的是，建筑工业与基础设施建设对基本建筑材料混凝土的需求量越来越大，造成不可再生的砂石等天然骨料过度开采，破坏地区的生态平衡，使资源在不久的将来趋于枯竭。
[0003]与此同时，建筑垃圾产量逐年上升，但建筑垃圾的利用率极低，对于废弃混凝土的处理大部分仍以露天堆放或填埋的方式进行，不但侵占大量土地，而且会引起诸如地下水环境污染、填埋气泄露、污染大气环境等环境问题。面对巨大的建筑垃圾产生量和极低的建筑垃圾利用率的问题，建筑垃圾资源化利用还存在巨大发展空间。
[0004]废弃混凝土作为建筑垃圾重要组成部分，其含有大量的原生砂石，若将废弃混凝土破碎成混凝土再生骨料(简称再生骨料，Recycled Aggregate)加以二次利用，既能缓解天然骨料资源紧缺问题，保护产地的生态环境，又能解决建筑垃圾堆放占地和环境污染等问题。混凝土再生骨料因表层附着砂浆、且原始骨料及骨料
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旧砂浆间界面过渡区存在孔隙和微裂缝，导致其具有高孔隙率、高吸水率等缺点。其中，生物矿化技术采用微生物或生物酶在特定环境中通过自身新陈代谢活动产生碳酸钙沉淀。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服上述现有技术中，混凝土再生骨料具有高孔隙率、高吸水率的缺点，提供一种基于脲酶诱导碳酸钙法改性混凝土再生骨料的方法。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0007]一种基于脲酶诱导碳酸钙法改性混凝土再生骨料的方法，包括如下步骤：
[0008]步骤1)利用脲酶、脲酶稳定剂及矿化剂配制改性液；
[0009]步骤2)对废弃混凝土进行预处理，得到混凝土再生骨料，将混凝土再生骨料浸泡于改性液中，烘干后得到改性混凝土再生骨料。
[0010]优选地，改性液中，脲酶活性为5～15U/mL，脲酶稳定剂的浓度为2～6g/L。
[0011]优选地，脲酶稳定剂为脱脂奶粉。
[0012]优选地，矿化剂包括可溶钙盐和脲酶底物；
[0013]可溶钙盐为硝酸钙、乙酸钙或甲酸钙；
[0014]脲酶底物为尿素。
[0015]优选地，改性液中，可溶钙盐的浓度为0.1～0.5mol/L；
[0016]尿素浓度0.1～0.5mol/L；
[0017]可溶钙盐和尿素的浓度比为1：1。
[0018]优选地，混凝土再生骨料与改性液的投料比为1kg：1.25L。
[0019]优选地，脲酶为植物脲酶或细菌脲酶。
[0020]优选地，预处理具体是指对废弃混凝土依次进行破碎筛分、洗涤和烘干处理。
[0021]优选地，步骤2)中，
[0022]破碎筛分时，选取的再生骨料粒径为10～20mm；
[0023]洗涤时间为12～24h；
[0024]混凝土再生骨料在改性液中的浸泡时间为3～7天；
[0025]烘干温度不超过60℃。
[0026]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0027]本专利技术公开了一种基于脲酶诱导碳酸钙法改性混凝土再生骨料的方法，利用脲酶在适宜条件下催化尿素水解发生矿化沉积作用，在再生骨料表面及内部孔隙中形成坚硬的碳酸钙沉淀。酶促反应条件温和，反应迅速，可简单快速地完成混凝土再生骨料改性处理。脲酶分子只有12nm左右，可深入裂隙深处及微裂隙中，从而全面深层修复再生骨料的孔隙和微裂隙等缺陷，达到改善混凝土再生骨料性能的目的，既健康环保，又可提高建筑垃圾的利用效率，完全符合建筑行业可持续发展的要求。本专利技术能有效降低再生骨料的吸水率，提高再生骨料水泥基材料的力学和耐久性能。同时，本专利技术方法将有益于科学拓展绿色生物技术在废弃混凝土资源化中的应用，减少环境污染，对土建行业可持续发展和节能减排都将起到重要的推动作用。
[0028]进一步地，加入脱脂奶粉作为脲酶稳定剂，可延缓脲酶分子在含钙离子再生骨料溶液中的失活现象，提高脲酶利用率和碳酸钙产率。
附图说明
[0029]图1为未经处理混凝土再生骨料的实例图；
[0030]图2为本专利技术实施例1制备的改性混凝土再生骨料的实例图；
[0031]图3为本专利技术实施例2制备的改性混凝土再生骨料的实例图；
[0032]图4为本专利技术实施例3制备的改性混凝土再生骨料的实例图；
[0033]图5为本专利技术实施例4制备的改性混凝土再生骨料的实例图。
具体实施方式
[0034]实施例1
[0035]本例所述的脲酶诱导碳酸钙沉积改性混凝土再生骨料过程未添加脲酶稳定剂(0g/L)。改性液成分为：10U/mL细菌脲酶、0.2mol/L尿素、0.2mol/L甲酸钙。
[0036](1)配制含上述浓度的脲酶、脱脂奶粉、尿素和甲酸钙的改性液；
[0037](2)将废弃混凝土破碎筛分，选取再生骨料粒径为10～20mm；
[0038](3)将混凝土再生骨料于自来水中浸渍洗涤24h，除去表面浮灰；
[0039](4)洗涤结束后，将再生骨料40℃低温烘干至恒重；
[0040](5)将烘干的再生骨料浸泡于改性液中，混凝土再生骨料与改性液的投料比为1kg：1.25L，于室温静置改性反应6天；
[0041](6)改性结束后，将改性后的再生骨料从改性溶液中取出，于40℃烘干至恒重。
[0042]改性后混凝土再生骨料的实例图如图2所示。
[0043]改性前后混凝土再生骨料吸水率和质量如表1所示。
[0044]表1.实施例1中改性前后混凝土再生骨料的质量和吸水率
[0045] 质量吸水率改性前再生骨料39.94g5.23％改性后再生骨料41.56g4.33％
[0046]从表1中可知，改性后的混凝土再生骨料质量增加了4.06％，增加量即为生物碳酸钙质量，吸水率降低幅度为17.14％。
[0047]实施例2
[0048]本例所述的脲酶诱导碳酸钙沉积改性混凝土再生骨料过程脲酶稳定剂用量为2g/L，改性液成分为：8U/mL细菌脲酶、2g/L脱脂奶粉、0.5mol/L尿素和0.5mol/L硝酸钙。
[0049](1)配制含上述浓度的脲酶、脱脂奶粉、尿素和硝酸钙的改性液；
[0050](2)将废弃混凝土破碎筛分，选取再生骨料粒径为10～20mm；
[0051](3)将混凝土再生骨料于自来水中浸浸渍洗涤12h，除去表面浮灰；
[0052](4)洗涤结束后，将再生骨料置于60℃烘箱中烘干至恒重；
[0053](5)将烘干的再生骨料浸泡于改性液中，混凝土再生骨料与改性液的投料比为1kg：1.25L，于室温静置改性反应4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于脲酶诱导碳酸钙法改性混凝土再生骨料的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1)利用脲酶、脲酶稳定剂及矿化剂配制改性液；步骤2)对废弃混凝土进行预处理，得到混凝土再生骨料，将混凝土再生骨料浸泡于改性液中，烘干后得到改性混凝土再生骨料。2.根据权利要求1所述的基于脲酶诱导碳酸钙法改性混凝土再生骨料的方法，其特征在于，改性液中，脲酶活性为5～15U/mL，脲酶稳定剂的浓度为2～6g/L。3.根据权利要求1所述的基于脲酶诱导碳酸钙法改性混凝土再生骨料的方法，其特征在于，脲酶稳定剂为脱脂奶粉。4.根据权利要求1所述的基于脲酶诱导碳酸钙法改性混凝土再生骨料的方法，其特征在于，矿化剂包括可溶钙盐和脲酶底物；可溶钙盐为硝酸钙、乙酸钙或甲酸钙；脲酶底物为尿素。5.根据权利要求4所述的基于脲酶诱导碳酸钙法改性混凝土再生骨料的方法，其特征在于，改性...

【专利技术属性】
技术研发人员：王剑云，谢德智，张芮，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：