一种改性再生骨料及其制备方法和透水混凝土及其制备方法与流程

本发明涉及混凝土
技术领域：
，具体涉及一种改性再生骨料及其制备方法和透水混凝土及其制备方法。
背景技术：
：再生骨料来源于建筑废弃物破碎形成的颗粒，其疏松多孔的结构具有较大的吸水率和较差的力学性能，所制备的透水混凝土由于抗冻性较差，限制了在寒冷地区的应用。现有技术多通过在混凝土中添加引气剂，引入微小气泡来缓解水泥基体中水结冰而产生的压力，从而提升混凝土抗冻性，但透水混凝土属干硬性多孔混凝土，由于水灰比较低(0.25～0.35)，且水泥浆用量较少，气泡难以有效引入，抗冻性仍有待提高。也有现有技术通过在水泥浆体中添加诸如硅粉和粉煤灰等外掺物，来提升再生骨料透水混凝土中水泥基体的强度，从而提升再生骨料透水混凝土的抗冻性，但该方法无法有效解决再生骨料高吸水率导致的透水混凝土抗冻性降低。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种改性再生骨料及其制备方法和透水混凝土及其制备方法，本发明制备的改性再生骨料内部含水率低，降低了骨料发生结冰破碎的风险，能够提高再生骨料透水混凝土的抗冻耐久性。为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：本发明提供了一种改性再生骨料的制备方法，包括以下步骤：将再生骨料置于甲基三乙氧基硅烷的含水乳液中，进行改性，得到改性再生骨料。优选地，所述甲基三乙氧基硅烷的含水乳液中甲基三乙氧基硅烷的质量浓度为5～15％。优选地，所述改性的时间为24～48h。优选地，所述改性后，还包括：将改性所得湿骨料在常温下进行干燥。本发明提供了一种改性再生骨料，采用上述技术方案所述制备方法制备得到，包括再生骨料和附着于所述再生骨料表面的硅烷膜。本发明还提供了一种透水混凝土，包括以下重量份数的制备原料：上述技术方案所述制备方法制备得到的改性再生骨料或上述技术方案所述的改性再生骨料3～4份，水泥1份，水0.25～0.35份。本发明提供了上述技术方案所述透水混凝土的制备方法，包括以下步骤：将改性再生骨料和部分水混合，得到饱和再生骨料；将所述饱和再生骨料和水泥、余量水混合，得到透水混凝土。本发明提供了一种改性再生骨料的制备方法，包括以下步骤：将再生骨料置于甲基三乙氧基硅烷的含水乳液中，进行改性，得到改性再生骨料。在本发明中，甲基三乙氧基硅烷(mtes)中的si-oc2h5基团遇水通过脱醇反应水解为硅羟基si-oh，形成甲基硅醇，甲基硅醇中的硅羟基在碱性环境下发生缩合反应，形成si-o-si键，再生骨料中的老旧砂浆均为碱性，为水解和缩合反应提供了环境；同时，硅羟基还可以与再生骨料表面的羟基-oh发生缩合反应，使憎水性硅烷分子附着于再生骨料表面，形成一层的硅烷膜，其中甲基定向排列在再生骨料表面(如图1所示)，起到了憎水的作用，从而有效降低再生骨料的吸水率。以本发明制备的改性再生骨料为骨料制备透水混凝土时，由于改性再生骨料表面具有憎水作用的硅烷膜，能够避免由于水泥浆中的水向骨料表面聚集导致的局部水灰比增高，使得混凝土界面过渡区更加密实，提高透水混凝土的抗冻性和强度。附图说明图1为改性再生骨料的改性过程示意图；图2为本发明实施例1制备的改性再生骨料的扫描电镜图；图3为对比例1提供的再生骨料的扫描电镜图；图4为本发明实施例2制备的透水混凝土界面过渡区域的背散射扫描电镜图；图5为对比例2制备的透水混凝土界面过渡区域的背散射扫描电镜图；图6为实施例2和对比例2制备的透水混凝土界面过渡区域的孔隙率分布图；图7为实施例2和对比例2制备的透水混凝土在冻融循环过程中的质量损失率图；图8为实施例2和对比例2制备的透水混凝土在冻融循环过程中的相对动弹性模量图。具体实施方式本发明提供了一种改性再生骨料的制备方法，包括以下步骤：将再生骨料置于甲基三乙氧基硅烷的含水乳液中，进行改性，得到改性再生骨料。在本发明中，所述再生骨料来源于拆除后的建筑物废弃物；所述再生骨料的成分优选包括破碎混凝土颗粒和粘土砖颗粒，所述破碎混凝土颗粒和粘土砖颗粒的质量比优选为3：1；所述破碎混凝土颗粒优选包括碎石和砂浆；所述再生骨料的粒径优选为5～10mm。在本发明中，所述甲基三乙氧基硅烷的含水乳液中甲基三乙氧基硅烷的质量浓度优选为5～15％，更优选为10％。在本发明中，所述甲基三乙氧基硅烷的含水乳液的制备方法优选为：将甲基三乙氧基硅烷乳液和水混合，得到所述甲基三乙氧基硅烷的含水乳液。在本发明中，所述甲基三乙氧基硅烷乳液的质量浓度优选为40％；所述甲基三乙氧基硅烷乳液的溶剂优选为不含水的乳化剂。本发明对所述水的添加量没有特殊的限定，以得到符合浓度要求的所述甲基三乙氧基硅烷的含水乳液为宜。本发明对所述混合的具体方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员所熟知的混合方式即可。本发明对所述再生骨料和甲基三乙氧基硅烷的含水乳液的用量比没有特殊的限定，以使甲基三乙氧基硅烷的含水乳液完全覆盖所述再生骨料为宜。在本发明中，所述再生骨料与甲基三乙氧基硅烷的含水乳液中甲基三乙氧基硅烷的质量比优选为10％。在本发明中，所述改性的方式优选为浸泡。在本发明中，所述改性的时间优选为24～48h，更优选为24h。本发明对所述改性的温度没有特殊的要求，在常温条件下即可。在本发明中，所述常温具体指15～35℃。在本发明中，所述改性过程的示意图如图1所示，图1中的ra为再生骨料，本发明将再生骨料置于甲基三乙氧基硅烷的含水乳液中，甲基三乙氧基硅烷(mtes)中的si-oc2h5基团遇水通过脱醇反应水解为硅羟基si-oh，形成甲基硅醇，甲基硅醇中的硅羟基在碱性环境下发生缩合反应，形成si-o-si键，再生骨料中的老旧砂浆均为碱性，为改性提供了环境；同时，硅羟基还可以与再生骨料表面的羟基-oh发生缩合反应，使憎水性硅烷分子附着于再生骨料表面，形成一层的硅烷膜，其中甲基定向排列在再生骨料表面，起到了憎水的作用，从而有效降低了再生骨料的吸水率。完成所述改性后，本发明优选将改性所得湿骨料进行干燥，得到改性再生骨料。在本发明中，所述干燥优选为自然晾干。本发明还提供了一种改性再生骨料，采用上述技术方案所述制备方法制备得到，包括再生骨料和附着于所述再生骨料表面的硅烷膜。在本发明中，所述改性再生骨料的吸水率优选为3.8％。在本发明中，所述硅烷膜的有效成分为聚合的甲基硅烷分子。在本发明中，附着于再生骨料表面的硅烷膜降低了骨料的吸水率，从而降低了再生骨料内部含水量，降低了再生骨料发生结冰破碎的风险，提高了再生骨料透水混凝土的抗冻耐久性。本发明还提供了一种透水混凝土，包括以下重量份数的制备原料：上述技术方案所述制备方法制备得到的改性再生骨料或上述技术方案所述的改性再生骨料3～4份，水泥1份，水0.25～0.35份。以水泥的重量份数为基准，本发明提供的透水混凝土的制备原料包括改性再生骨料3～4份，优选为3份。在本发明中，所述改性再生骨料的粒径优选为5～10mm。以水泥的重量份数为基准，本发明提供的透水混凝土的制备原料包括水0.25～0.35份，优选为0.3份。本发明还提供了上述技术方案所述透水混凝土的制备方法，包括以下步骤：将改性再生骨料和部分水混合，得到饱和再生骨料；将所述饱和再生骨料和水泥、剩余水混合，得到透水混凝土。本发明将改性再生骨料和部分水混合，得到饱和再生骨料。在本发明中，所述部分水的用量优选根据改性再生骨料的吸水率而定，具体的，以所述改性再生骨料完全吸满水为宜，在本发明的具体实施例中，当所述改性再生骨料的吸水率为3.8％时，所述改性再生骨料和部分水的质量比优选为3.8％。本发明对所述混合的具体方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员所熟知的混合方式即可。在本发明中，透水混凝土在设计配合比时，要确定水泥浆(水泥和水)用量，水泥浆的水灰比，以此来设计出需要的强度和透水性能，如果骨料吸收了水泥浆内部的水，会导致水泥浆的实际水灰比低于设计值，从而会导致实际性能不符合与所需的性能，本发明将改性再生骨料与部分水混合，能够确保改性再生骨料不再吸收水泥浆中的水，提高透水混凝土的性能。得到饱和再生骨料后，本发明将所述饱和再生骨料和水泥、余量水混合，得到透水混凝土。在本发明中，所述饱和再生骨料和余量水的质量比优选为3：(0.25～0.35)，更优选为3：0.3。在本发明中，所述混合的时间优选为5～10min，更优选为6min。本发明对所述混合的具体方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员所熟知的混合方式即可。本发明优选将所述饱和再生骨料、水泥和剩余水的混合物进行浇筑，得到透水混凝土。现有技术在以再生骨料为原料制备透水混凝土时，水泥浆在硬化前，由于骨料的界面效应，再生骨料中的水和水泥浆中的水易聚集于再生骨料表面，从而导致局部较高的含水量，随着水泥水化的进行，形成疏松多孔的界面过渡区域(interfacetransitionarea,itz)；本发明提供的改性再生骨料，其表面的硅烷膜因其憎水作用，降低了骨料界面的壁效应，使水分不易聚集在骨料表面，从而降低了该部位的局部含水量，形成了相对质密的界面过渡区域，提升了再生骨料透水混凝土的强度以及抗冻耐久性。下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例1将再生骨料浸泡于质量浓度为10％的甲基三乙氧基硅烷的含水乳液中，待24h后取出自然晾干，得到改性再生骨料。对比例1以实施例1中使用的未改性的再生骨料为对比例1。实施例2将12kg实施例1制备的改性再生骨料和0.59kg水混合均匀，得到饱和再生骨料；将所述饱和再生骨料和4kg水泥、1.2kg水搅拌均匀，浇筑得到透水混凝土。对比例2将12kg对比例1的再生骨料和0.46kg水混合均匀，得到饱和再生骨料；将所述饱和再生骨料和4kg水泥、1.2kg水搅拌均匀，浇筑得到透水混凝土。测试例1测试实施例1制备的改性再生骨料和对比例1的再生骨料的表观密度、堆积密度、紧密堆积密度和室温下吸水率，所得结果见表1。表1实施例1制备的改性再生骨料和对比例1的再生骨料的物理性能由表1可以看出，本发明制备的改性再生骨料含水率低，降低了骨料发生结冰破碎的风险，能够提高再生骨料透水混凝土的抗冻耐久性。测试例2采用扫描电镜检测实施例1制备的改性再生骨料和对比例1的再生骨料表面的形貌，所得结果见图2和图3，其中图2为实施例1制备的改性再生骨料的扫描电镜图；图3为对比例1提供的再生骨料的扫描电镜图。由图2～3可以看出，改性前，再生骨料表面粗糙多孔；改性后，硅烷膜附着于再生骨料表面，形成了致密防水层，降低了吸水率。测试例3采用背散射电镜扫描和图像处理技术，提取实施例2和对比例2制备的透水混凝土界面过渡区域的孔隙率，结果见图4～6，其中，图4为实施例2制备的透水混凝土界面过渡区域的背散射扫描电镜图，图4的左侧图为改性再生骨料的原始背散射扫描电镜图像，图4的右侧图为改性再生骨料外水泥基体中的孔隙分布图；图5为对比例2制备的透水混凝土界面过渡区域的背散射扫描电镜图，图5的左侧图为未改性再生骨料的原始背散射扫描电镜图像，图5的右侧图为未改性再生骨料外水泥基体中的孔隙分布图；表2为实施例2和对比例2制备的透水混凝土界面过渡区域的孔隙率；图6为实施例2和对比例2制备的透水混凝土界面过渡区域的孔隙率分布图。由图4～6和表2可以看出，采用改性后的再生骨料界面过渡区孔隙率较低，有利于提升再生骨料透水混凝土强度和抗冻耐久性。表2实施例2和对比例2制备的透水混凝土界面过渡区域的孔隙率距骨料边缘距离(mm)对比例2实施例2521.3702115.881641018.5542214.820521516.0904213.546242014.4155612.707822513.9723112.140273013.6583911.131193513.1047510.82894012.7452510.717434512.0269511.01597测试例4参照《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法标准》(gb/t50082-2009)，试验采用快冻法，以透水混凝土在冻融循环过程中的质量损失和相对动弹性模量作为评价其冻融耐久性能的指标，测定实施例2制备的透水混凝土在水冻水融条件下的抗冻性能。将100mm×100mm×400mm的棱柱体试件放入定制钢模具中，在冻融试验开始前将所有透水混凝土试件预先浸泡至水中4h，使得试件达到饱和状态。使用temi880可程式恒温恒湿试验机，设定循环程序，调节环境温度和循环时间，使得在一次冻融循环过程中，试件在低温-20℃时被完全冻住，然后升温至5℃直至完全解冻，操作步骤如下所述：(1)冻融循环试验时每组配合比以3个棱柱体试件为一组，评价指标取3个试件的算术平均值作为测定值，冻融试验前测定试件的初始质量w0和初始自振频率f0；(2)每进行25次冻融循环后取出试件，自然晾干6h，观察试件的外观形貌，测定第t次循环后试件的质量wt和自振频率ft，然后将试件浸泡水中4h再放入仪器进行下一次循环试验；(3)当试件的质量损失达到5％或相对动弹性模量下降到60％时，终止冻融循环试验；其中质量损失率的计算公式如式i所示，相对动弹性模量的计算公式如式ii所示。实验结果如表3～4和图7～8所示，由表3～4和图7～8可以看出，再生骨料表面硅烷改性组的试件在冻融循环过程中质量损失最小，相对动弹性模量降低幅度最少，在经历200次冻融循环后，相较于对照组，其质量损失减小54.7％，相对动弹性模量增大26.1％，冻融耐久性得到明显提高。表3实施例2和对比例2制备的透水混凝土在冻融循环过程中的质量损失率冻融循环次数对比例2质量损失率(100％)实施例2质量损失率(100％)000251.743610.46334502.326390.63973753.115151.340781003.479771.645741254.310851.98171506.392332.882311758.043583.29855表4实施例2和对比例2制备的透水混凝土在冻融循环过程中的相对动弹性模量测试例5根据国标gb/t50081-2002测试实施例2和对比例2制备的透水混凝土的立方体抗压强度，实施例2的透水混凝土强度为11.32mpa，对比例2的透水混凝土强度为9.88mpa，说明采用本发明制备的改性再生骨料能够提高透水混凝土的强度。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。当前第1页12