一种纳米二氧化硅与玄武岩纤维协同增强的再生混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米二氧化硅与玄武岩纤维协同增强的再生混凝土及其制备方法，所述再生混凝土中水泥、水、改性再生粗骨料、天然细骨料、玄武岩纤维、聚羧酸高性能减水剂的质量比为1：0.48～0.52：2.72～2.76：1.45～1.49：0.006～0.018：0.006～0.012，所述再生混凝土的抗压强度达到36.51MPa，劈拉强度达到2.98MPa，抗折强度达到5.27Mpa。此外，再生粗骨料表面存在未反应完的纳米二氧化硅可以与水泥水化产物Ca(OH)2发生反应生成C

【技术实现步骤摘要】
一种纳米二氧化硅与玄武岩纤维协同增强的再生混凝土及其制备方法


[0001]本专利技术涉及再生混凝土领域，具体涉及一种纳米二氧化硅与玄武岩纤维协同增强的再生混凝土及其制备方法。

技术介绍

[0002]近几十年来，建筑业发展迅速，大量的现役混凝土结构物被改造或拆除，产生了大量的废弃混凝土。据不完全统计，全球混凝土使用量超过40亿立方米/年，砂和砾石材料使用量超过80亿吨/年。此外，混凝土行业在温室气体排放中所占的份额约占其全球总量的10％，其中近一半可以直接或间接地与水泥的生产有关。据分析报告统计,平均每新建1万平方米建筑就会产生近600吨的建筑垃圾,每拆除1万平方米的建筑会产生1000吨左右的建筑垃圾。再生混凝土可减少天然骨料的使用以及垃圾填埋场的数量和面积，有利于环境保护和经济发展。在资源和环境的双重压力下，再生混凝土已成为国内外学者研究的热点，理论价值及工程意义重大。
[0003]然而，与天然混凝土相比，再生混凝土的性能较差。主要原因是由于再生粗骨料棱角多、表面粗糙、表面附着大量硬化的水泥砂浆，使得再生骨料出现孔隙率、吸水率、力学强度以及弹性模量严重损失的现象。这些缺陷造成再生混凝土的力学强度及耐久性低于普通混凝土，在一定程度上限制了再生混凝土的推广和应用。因此，为解决再生混凝土的强度低、耐久性差等问题，亟需寻求一种再生混凝土制备方法，使得再生混凝土在实际工程中得到高质量应用。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种纳米二氧化硅与玄武岩纤维协同增强的再生混凝土及其制备方法，该方法能够充分发挥纳米二氧化硅的高活性与填充效应以及玄武岩纤维的增韧阻裂作用，操作简单，实用性强，得到的再生混凝土力学性能和耐久性能优异，解决了上述
技术介绍
中提到的问题。
[0005]为改善再生骨料品质差的问题，选用纳米二氧化硅溶液对其改性，相较于其他纳米材料，其具有显著优点，如粒径尺寸小、比表面积大、化学活性高，极易与再生骨料中残留的氢氧化钙发生化学反应，促进水泥水化，激发再生骨料活性，填充再生骨料孔隙，从而降低骨料的吸水率、孔隙率、压碎指标，极大改善了再生骨料的基本物理性能，进而对再生混凝土的力学性能和耐久性产生了积极影响。
[0006]为改善再生混凝土脆性大、抗拉强度低、易收缩、开裂等缺陷，研究得出纤维的掺入可有效改善混凝土抗裂能力，增强混凝土延性，减少裂缝的出现，从而提高混凝土的力学和耐久性能。玄武岩纤维与其他可以用作再生混凝土增强材料的纤维相比，具有高耐化学性、高耐热性、高机械强度、应用温度范围广、成本低以及环境友好性等优势，掺加玄武岩纤维可有效减轻再生混凝土早期原生微裂缝的产生及发展，显著改善再生混凝土的变形性
能、韧性指数、抗弯强度、耐磨性并减少干缩性能，进而有效提高再生混凝土的延性和耐久性。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种纳米二氧化硅与玄武岩纤维协同增强的再生混凝土，所述再生混凝土包括水泥、水、改性再生粗骨料、天然细骨料、玄武岩纤维及聚羧酸高性能减水剂；所述水泥、水、改性再生粗骨料、天然细骨料、玄武岩纤维、聚羧酸高性能减水剂的质量比为1：0.48～0.52：2.72～2.76：1.45～1.49：0.006～0.018：0.006～0.012，所述再生混凝土的抗压强度达到36.51MPa，劈拉强度达到2.98MPa，抗折强度达到5.27Mpa。
[0008]优选的，所述的改性再生粗骨料由废弃混凝土经过机械破碎筛分、纳米二氧化硅溶液预浸泡、烘干后得到；所述纳米二氧化硅溶液浓度为0～3％，纳米二氧化硅溶液浸泡时间为45～50h；所述改性再生粗骨料取代率为100％。
[0009]优选的，所述的纳米二氧化硅溶液浓度为2％，纳米二氧化硅溶液浸泡时间为48h。上述浓度的纳米二氧化硅溶液可以充分的发挥其填充效应及微粒子效应，从而显著改善再生粗骨料品质差的问题；同时，未反应完全的纳米二氧化硅粒子可通过自身高火山灰活性有效强化再生混凝土的抗压等力学性能。
[0010]上述浸泡时间可以使得粒径极小的纳米二氧化硅颗粒快速有效填充再生粗骨料的孔隙，细化粒径尺寸，降低总孔隙率，使再生粗骨料的吸水率降低，表观密度和堆积密度增大，再生粗骨料的整体物理性能得到显著改善。
[0011]优选的，所述玄武岩纤维为束状，长度为6～18mm，玄武岩纤维单丝直径为7～15μm，抗拉强度为3000～4800MPa，弹性模量为91～110GPa，密度为2.63～2.65g/cm3。
[0012]上述长度的玄武岩纤维长度适中，易于均匀分布在混凝土中，纤维表面附着的水泥浆体会增强纤维和混凝土的接触面积，使得混凝土间的黏结作用增强，从而显著改善再生混凝土的力学强度。
[0013]优选的，所述的水泥为P.O 42.5级普通硅酸盐水泥。
[0014]优选的，所述的改性再生粗骨料为连续级配粗骨料，粒径为5～20mm；所述的天然细骨料为连续级配的天然河砂，粒径为0.075～4.75mm。
[0015]优选的，所述聚羧酸高性能减水剂的减水率为25％。
[0016]为实现上述目的，本专利技术还提供如下技术方案：一种纳米二氧化硅与玄武岩纤维协同增强的再生混凝土的制备方法，包括如下步骤：
[0017]S1、通过对不同浓度纳米二氧化硅溶液浸泡后的改性再生粗骨料进行压碎值、吸水率、表观密度的测定，获得纳米二氧化硅溶液的最佳改性浓度；
[0018]S2、将废弃混凝土经过机械破碎筛分、最佳改性浓度纳米二氧化硅溶液浸泡、烘干后得到改性再生粗骨料；
[0019]S3、按配比准备水泥、水、天然细骨料、改性再生粗骨料、玄武岩纤维、聚羧酸高性能减水剂；
[0020]S4、预先润湿搅拌机筒体，然后将改性再生粗骨料、水泥及天然细骨料投入搅拌机中搅拌均匀；
[0021]S5、将玄武岩纤维均匀分散的加入，干拌60～90s；
[0022]S6、将水、聚羧酸高性能减水剂依次加入搅拌机中搅拌，直至拌合物混合均匀，得
到改性后的再生混凝土。
[0023]优选的，所述步骤S4中的搅拌时间为120～180s；所述步骤S6中的搅拌时间为180～300s。
[0024]优选的，所述步骤S5中玄武岩纤维加入具体是将玄武岩纤维分两次均匀分散的加入，玄武岩纤维体积掺入总量为0.1～0.2％，单次玄武岩纤维体积掺入量为总量的一半，范围为0.05～0.1％。
[0025]上述体积掺量的玄武岩纤维在再生混凝土内部形成乱向的三维支撑体系，并在缺陷处起到相互连接作用，改善了再生混凝土的内部孔结构，降低微裂缝尖端应力，进而抑制微裂缝的发展，进而有效提高了再生混凝土的力学强度。
[0026]分两次加入纤维是为了在拌合再生混凝土过程中，纤维能够更好的分散在水泥基体中，避免出现结团等不良情况造成水泥基体内部出现严重缺陷，影响再生混凝土早期强度的发展。
[0027]本专利技术的有益效果是：
[0028]1)本专利技术可有效节约砂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米二氧化硅与玄武岩纤维协同增强的再生混凝土，其特征在于，所述再生混凝土包括水泥、水、改性再生粗骨料、天然细骨料、玄武岩纤维及聚羧酸高性能减水剂；所述水泥、水、改性再生粗骨料、天然细骨料、玄武岩纤维、聚羧酸高性能减水剂的质量比为1：0.48～0.52：2.72～2.76：1.45～1.49：0.006～0.018：0.006～0.012，所述再生混凝土的抗压强度达到36.51MPa，劈拉强度达到2.98MPa，抗折强度达到5.27Mpa。2.根据权利要求1所述的纳米二氧化硅与玄武岩纤维协同增强的再生混凝土，其特征在于：所述的改性再生粗骨料由废弃混凝土经过机械破碎筛分、纳米二氧化硅溶液预浸泡、烘干后得到；所述纳米二氧化硅溶液浓度为0～3％，纳米二氧化硅溶液浸泡时间为45～50h；所述改性再生粗骨料取代率为100％。3.根据权利要求2所述的纳米二氧化硅与玄武岩纤维协同增强的再生混凝土，其特征在于：所述的纳米二氧化硅溶液浓度为2％，纳米二氧化硅溶液浸泡时间为48h。4.根据权利要求1所述的纳米二氧化硅与玄武岩纤维协同增强的再生混凝土，其特征在于：所述玄武岩纤维为束状，长度为6～18mm，玄武岩纤维单丝直径为7～15μm，抗拉强度为3000～4800MPa，弹性模量为91～110GPa，密度为2.63～2.65g/cm3。5.根据权利要求1所述的纳米二氧化硅与玄武岩纤维协同增强的再生混凝土，其特征在于：所述的水泥为P.O 42.5级普通硅酸盐水泥。6.根据权利要求1所述的纳米二氧化硅与玄武岩纤维协同增强的再生混凝土，其特征在于：所述的改性再生粗骨料为...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑元勋，卓靖博，张亚敏，杜朝伟，王长柱，王少强，吕董岭，张亚辉，杨卫东，万聪，葛广，王博立，吴清远，张海波，乔银峰，郑瑜，
申请(专利权)人：郑州宙晖工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：