一种基于早期碳化和早期干湿循环耦合作用的固废不锈钢渣再生混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术属于建筑材料技术领域，具体涉及一种基于早期碳化和早期干湿循环耦合作用的固废不锈钢渣再生混凝土及其制备方法，该再生混凝土包括连续级配的天然骨料、改性的再生粗骨料、细砂、纳米TiO2微粉、Ⅱ级粉煤灰、S95级矿粉、P.042.5普通硅酸盐水泥、引气型减水剂、不锈钢渣、PVA纤维和水。该混凝土由上述材料经干拌法搅拌、振捣密实、标准养护得到混凝土试块，再对试块进行早期碳化和早期干湿循环耦合作用而制得。本发明专利技术均采用固废材料，不仅高效利用了工业废弃料，还能显著节约成本，制备方法工艺简单；而且利用了二氧化碳气体，保护环境，抑制温室效应。本发明专利技术的混凝土具有抗压强度高、密度大、耐腐蚀、抗冻、早强的特点。早强的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于早期碳化和早期干湿循环耦合作用的固废不锈钢渣再生混凝土及其制备方法


[0001]本专利技术属于建筑材料
，具体涉及一种基于早期碳化和早期干湿循环耦合作用的固废不锈钢渣再生混凝土及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前，随着基础设施建设对混凝土的消耗不断增多，自然资源枯竭的问题日益突出，同时由于城市的更新迭代，导致大量的建筑垃圾应时而生；利用建筑垃圾缓解资源过度消耗可实现绿色建筑可持续发展，再生骨料为建筑废弃混凝土进行破碎筛分得到，但是普通的再生骨料混凝土由于再生骨料与新骨料粘结力较低、孔隙较大等原因耐久性常常不尽人意。通过改性再生骨料的方法强化骨料，或通过掺入外加剂的方法填充混凝土孔隙，或通过加入催化剂加快水泥水化时间，来提高再生混凝土强度是现如今科研学者常用的办法。
[0003]利用多种固废协同作用，并通过早期碳化和早期干湿循环耦合作用，Ⅱ级粉煤灰的掺入，可减少水泥用量，且粉煤灰水化放热量很少，从而减少了水化放热；S95级矿粉的掺入能使混凝土密实性变好，不锈钢渣氧反应形成一层很薄的氧化膜，能防止混凝土试件在空气中进一步氧化，并且当氧化膜遭到破坏时，暴露出的钢表面会重新形成这种“钝化膜”，起保护作用，且不锈钢渣是碳化的主要来源，为早期碳化下碳储存提供了有利条件。
[0004]有研究表明，混凝土试件在干湿循环下，试件强度呈现先上升后下降的趋势；在二氧化碳养护下，试件强度也呈现先上升后下降的趋势，因此早期碳化和早期干湿循环对混凝土试件强度增长是有利的，专利(CN111217566B)利用二氧化碳养护石膏，提高石膏强度，但一般情况下，碳化时间越久，相应地也会出现碳化损伤，本专利技术基于早期碳化和早期干湿循环耦合作用来提高混凝土强度。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术中存在的不足，本专利技术旨在提出一种基于早期碳化和早期干湿循环耦合作用下固废不锈钢渣再生混凝土强度提高的方法。本专利技术通过对再生粗骨料进行改性，并将制备的混凝土试样辅之以早期碳化和早期干湿循环耦合作用，以达到提高再生混凝土强度的效果。
[0006]本专利技术所采用的技术方案是：
[0007]一种基于早期碳化和早期干湿循环耦合作用的固废不锈钢渣再生混凝土，包括以下重量份的原料：229份改性后的再生粗骨料、918份天然骨料、673份细砂、226份P.O 42.5普通硅酸盐水泥、38
‑
114份Ⅱ级粉煤灰、38
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114份S95级矿粉、0.76
‑
1.52份纳米TiO2微粉、3.8份引气型减水剂、11.47
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22.94份不锈钢渣、30.4
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60.8份PVA纤维、174份水。
[0008]进一步的技术方案为，所述改性后的再生粗骨料为将C15
‑
C80级别的废弃混凝土破碎得到骨料，接着进行机械活化(放入自震动筛选机反复震动旋转)，去除容易脱落的颗粒，再用网筛按照规范《混凝土用再生粗骨料》(GB/T25177
‑
2010)和《建筑用卵石、碎石》
(GB/T 14685
‑
2011)要求进行筛分，得到粒径为5
‑
20mm的连续级配的一级配粗骨料，然后将该粗骨料浸泡于3.5wt％
‑
5wt％Na2SO4和2wt％NaOH的混合溶液中，浸泡24h后取出放入50℃烘箱烘干6小时，以提升骨料性能；
[0009]所述天然骨料为5
‑
20mm的连续级配的青石，按照规范《混凝土用再生粗骨料》(GB/T 25177
‑
2010)和《建筑用卵石、碎石》(GB/T 14685
‑
2011)要求进行筛分；
[0010]所述细砂为非沿海地带的水洗河砂，细度模数0.7
‑
1.5(即平均粒径在0.25mm以下)；
[0011]所述P.O 42.5普通硅酸盐水泥，强度等级不低于42.5MPa，比表面积大于280m2/kg；
[0012]所述Ⅱ级粉煤灰主要化学成分包括SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO等；SiO2含量为45％
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60％、Al2O3含量为20％
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35％、Fe2O3含量为5％
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10％、CaO含量约为5％、烧失量约为5％
‑
30％，化学成分中硅、铝和铁的氧化物的含量是评定粉煤灰在混凝土中应用的主要指标，所述Ⅱ级粉煤灰中硅、铝和铁的氧化物的含量之和达75％以上；
[0013]所述S95级矿粉为碱性矿粉，例如石灰石矿粉，粒径小于0.075mm，其活性钙、硅、铝等无机物的总含量大于30％，活性指数28天≥95％；
[0014]所述纳米TiO2微粉，亦称钛白粉，直径在100nm以下，外观为白色疏松粉末，比表面积为80
‑
200m2/g，纳米TiO2作为催化剂能激活并生成具有高催化活性的游离基，能产生很强的光氧化及还原能力；
[0015]所述减水剂为引气型减水剂，减水率为25％，含气量3％
‑
5％；
[0016]所述不锈钢渣为工业不锈钢废料边角料回收利用，不锈钢渣矿物组成以γ
‑
2CaO
·
SiO2(γ
‑
C2S)为主，还含有少量的α
‑
2CaO
·
SiO2(α
‑
C2S)、β
‑
2CaO
·
SiO2(β
‑
C2S)和3CaO
·
SiO2(C3S)，具有超高耐磨性和耐腐蚀性。
[0017]本专利技术还提供了一种基于早期碳化和早期干湿循环耦合作用的固废不锈钢渣再生混凝土的制备方法，该方法包括以下步骤：
[0018]步骤1：将上述重量份的引气型减水剂加入水中，边加边进行搅拌，制得减水剂分散液；
[0019]步骤2：每10g PVA纤维溶解在100mL蒸馏水中并在80℃搅拌2h来制备PVA水溶液；将纳米TiO2水溶液(每100mL蒸馏水中加入0.25g纳米TiO2微粉)超声处理1h后，边搅拌边逐滴添加到PVA水溶液中，得到纳米TiO2/PVA复合材料溶液；将所得溶液转移到皮氏培养皿中，并在室温下干燥3小时以上，以形成稳定的纳米TiO2/PVA复合膜，获得稳定的粘稠状纳米TiO2/PVA复合材料溶液；
[0020]步骤3：将上述重量份的改性再生粗骨料、天然骨料、细砂、Ⅱ级粉煤灰、S95级矿粉和50％的P.O 42.5普通硅酸盐水泥加入搅拌机中，进行2min干料预拌合，转速为47r/min；
[0021]步骤4：将步骤2所得的粘稠状纳米TiO2/PVA复合材料溶液以及70
‑
90％步骤1的减水剂分散液倒入步骤3的搅拌机中搅拌1min，再将不锈钢渣分散地撒入搅拌机中，最后将剩余的水泥和减水剂分散液倒入搅拌机中进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于早期碳化和早期干湿循环耦合作用的固废不锈钢渣再生混凝土，包括如下重量份的原料：229份改性后的再生粗骨料、918份天然骨料、673份细砂、226份水泥、38
‑
114份粉煤灰、38
‑
114份矿粉、0.76
‑
1.52份纳米TiO2微粉、3.8份引气型减水剂、11.47
‑
22.94份不锈钢渣、30.4
‑
60.8份PVA纤维、174份水。2.根据权利要求1所述的固废不锈钢渣再生混凝土，其特征在于，所述改性的再生粗骨料为将C15
‑
C80级别的废弃混凝土破碎得到骨料，接着将该骨料放入自震动筛选机反复震动旋转，再进行筛分试验，得到粒径为5
‑
20mm的连续级配的一级配粗骨料，然后将该粗骨料浸泡于3.5wt%
‑
5wt% Na2SO4和2wt% NaOH的混合溶液中，浸泡24h后取出放入50℃烘箱烘干6小时，得到改性的再生粗骨料。3.根据权利要求1所述的固废不锈钢渣再生混凝土，其特征在于，所述天然骨料为5
‑
20mm的连续级配的青石。4.根据权利要求1所述的固废不锈钢渣再生混凝土，其特征在于，所述细砂为非沿海地带的水洗河砂，细度模数0.7
‑
1.5。5.根据权利要求1所述的固废不锈钢渣再生混凝土，其特征在于，所述水泥选用P.O 42.5普通硅酸盐水泥。6.根据权利要求1所述的固废不锈钢渣再生混凝土，其特征在于，所述粉煤灰选用Ⅱ级粉煤灰。7.根据权利要求1所述的固废不锈钢渣再生混凝土，其特征在于，所述矿粉选用S95级矿粉。8.根据权利要求1所述的固废不锈钢渣再生混凝土，其特征在于，所述纳米TiO2微粉的直径在100nm以下，比表面积为80
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200m2/g。9.根据权利要求1所述的固废不锈钢渣再生混...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟楚珩，施佳楠，周金枝，张驰，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：