一种基于再生混凝土骨料的纤维增强地聚合物及其制备方法与流程

2021-01-31 05:01:02|

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本发明涉及一种基于再生混凝土骨料的纤维增强地聚合物及其制备方法,属于建筑工程
技术领域：
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背景技术：
：随着国家城市化不断推进，每年产生了大量的建筑垃圾和废弃物，建筑垃圾已经成为我国城市单一品种排放数量最大、最集中的固体废弃物。目前建筑垃圾约占城市垃圾的30％～40％,造成了严重的生态危机。实现建筑垃圾资源化，尤其是将建筑废弃物重新用于新型建材制造，具有重要的社会效益和经济效益。公开号为cncn201310552737.x的中国专利申请公开了一种基于再生骨料地质聚合物混凝土及其制备方法。该地质聚合物混凝土采用建筑废弃物为骨料，无机矿物聚合物为粘结剂，通过碱激发工艺制备得到。该地质聚合物混凝土虽然能在一定程度上解决再生混凝土骨料再利用的问题，但是仍存在以下不足：1)流变性能可能较低，在施工中存在闪凝的问题；2)脆性较大，抗拉强度较低，存在早期开裂的问题；3)对于粗骨料具有一定的品质要求，无法大规模无差别的利用各种骨料。技术实现要素：本发明提供了一种基于再生混凝土骨料的纤维增强地聚合物及其制备方法，该地聚合物同时具有高抗压强度和高延性，广泛适用于各类建筑材料；通过大体量的使用再生混凝土骨料，提高了该类型砂浆的环保性能。为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：本发明提供了一种基于再生混凝土骨料的纤维增强地聚合物的配比，所述地聚合物基复合材料按照重量份数包括以下组分：还包括按照体积掺量1.5％-2％的聚乙烯纤维。作为优选，所述的再生混凝土骨料为普通建筑废弃再生粗骨料，可包含细骨料，可包含建筑废弃砖块、废弃混凝土及玻璃等。作为优选，所述的石英砂为超细石英砂，其规格为70～110目，粒径为0.1～0.15mm。作为优选，所述的聚乙烯纤维长度为6mm～12mm,直径为12～39μm，弹性模量≥100gpa,极限抗拉强度≥2500mpa,断裂伸长率为2％～6％。作为优选，所述的碱激发溶液为氢氧化钾(或氢氧化钠)与硅酸钠的混合溶液。其中氢氧化钾(或氢氧化钠)的浓度为9mol/l～12mol/l，硅酸钠溶液中硅酸钠的质量分数约为30％。氢氧化钾(或氢氧化钠)溶液与硅酸钠溶液的质量比约为1：1.5。本发明还提供了一种基于再生混凝土骨料的纤维增强地聚合物的制备方法，该方法包括如下步骤：1)按照比例称取各原料；2)将再生混凝土骨料通过球磨机磨成粉末，之后加入偏高岭土形成粉材基质；3)向粉材基质中加入聚乙烯纤维及石英砂干搅混合，之后加入碱激发溶液并注模成型、脱模养护后即得到所述的纤维增强地聚合物。作为优选，步骤2)所述的球磨机是指以40r/min-60r/min的转速研磨6小时左右。作为优选，步骤3)所述的干搅混合是指以100r/min-140r/min的转速干搅2-3min左右；步骤3)所述的加入碱激发溶液湿搅形成地聚合物基体中，湿搅的条件为100r/min-140r/min的转速湿搅100min-140min左右。作为优选，步骤3)所述注模成型、脱模养护是指浇筑模具后振动成型，静置12～24h后脱模，之后在标准养护室养护28天。与现有技术相比，本发明具有以下优势：1、本发明提供的基于再生混凝土骨料的纤维增强地聚合物具有较高的抗压强度，质地较为致密，广泛适用于各种建材领域；2、本发明提供的纤维增强地聚合物中，大体量的使用了再生混凝土骨料，因而具有较强的环保性能；3、本发明提供的纤维增强地聚合物中，偏高岭土具有较强的化学活性，可以在化学反应前期与碱激发溶液发生反应，有效提高了地聚合物的整体抗压强度，并保证了与纤维之间的粘结应力；4、本发明提供的纤维增强地聚合物中，粗骨料粉末的化学活性相对较弱，但可以在化学反应后期与碱激发溶液缓慢反应，保证了砂浆的后期强度；5、本发明提供的纤维增强地聚合物中，石英砂具有较高的细度，可以与基体中的碱性离子缓慢反应，因而进一步增强了地聚合物的后期强度。附图说明图1是本发明提出的基于再生混凝土骨料的纤维增强地聚合物的制备方法流程图。具体实施方式本发明提供了一种基于再生混凝土骨料的纤维增强地聚合物及其制备方法，该地聚合物中偏高岭土组分在早期可以与碱激发溶液发生反应提高早期强度，避免早前强度过低及泛碱的问题；粗骨料粉末和石英砂组分可以在反应后期缓慢发生反应，提高后期强度及密实性。下面结合附图对本发明作进一步的详述，以更好地理解本发明的内容，但本发明并不限于以下实施例。实施例1：本实施实例用于检验不含偏高岭土的再生混凝土骨料地聚合物的抗压，按照重量份数包括以下组分：再生混凝土骨料粉末55份石英砂10份碱激发溶液30份还包括按照体积掺量2％的聚乙烯纤维。再生混凝土骨料为普通建筑废弃再生粗骨料，可包含细骨料，可包含建筑废弃砖块、废弃混凝土及玻璃等。石英砂为超细石英砂，其规格为70～110目，粒径为0.1～0.15mm。聚乙烯纤维长度为6mm～12mm,直径为12～39μm，弹性模量≥100gpa,极限抗拉强度≥2500mpa,断裂伸长率为2％～6％。其制备过程包括如下步骤：1)按照比例称取各原料；2)将再生混凝土骨料通过球磨机磨成粉末，形成粉材基质；3)向粉材基质中加入聚乙烯纤维干搅混合，之后加入碱激发溶液并注模成型、脱模养护后即得到所述的地聚合物。实施例2：本实施实例用于检验含10份偏高岭土的再生混凝土骨料地聚合物的抗压性能，按照重量份数包括以下组分：还包括按照体积掺量2％的聚乙烯纤维。再生混凝土骨料为普通建筑废弃再生粗骨料，可包含细骨料，可包含建筑废弃砖块、废弃混凝土及玻璃等。所述的偏高岭土为普通偏高岭土，其比表面积约为11.1m2/g,堆积密度约为890kg/m3。石英砂为超细石英砂，其规格为70～110目，粒径为0.1～0.15mm。聚乙烯纤维长度为6mm～12mm,直径为12～39μm，弹性模量≥100gpa,极限抗拉强度≥2500mpa,断裂伸长率为2％～6％。其制备过程包括如下步骤：1)按照比例称取各原料；2)将再生混凝土骨料通过球磨机磨成粉末，之后加入偏高岭土形成粉材基质；3)向粉材基质中加入聚乙烯纤维及石英砂干搅混合，之后加入碱激发溶液并注模成型、脱模养护后即得到所述的纤维增强地聚合物。实施例3：本实施实例用于检验含20份偏高岭土的再生混凝土骨料地聚合物的抗压性能，按照重量份数包括以下组分：还包括按照体积掺量2％的聚乙烯纤维。再生混凝土骨料为普通建筑废弃再生粗骨料，可包含细骨料，可包含建筑废弃砖块、废弃混凝土及玻璃等。所述的偏高岭土为普通偏高岭土，其比表面积约为11.1m2/g,堆积密度约为890kg/m3。石英砂为超细石英砂，其规格为70～110目，粒径为0.1～0.15mm。聚乙烯纤维长度为6mm～12mm,直径为12～39μm，弹性模量≥100gpa,极限抗拉强度≥2500mpa,断裂伸长率为2％～6％。其制备过程包括如下步骤：1)按照比例称取各原料；2)将再生混凝土骨料通过球磨机磨成粉末，之后加入偏高岭土形成粉材基质；3)向粉材基质中加入聚乙烯纤维及石英砂干搅混合，之后加入碱激发溶液并注模成型、脱模养护后即得到所述的纤维增强地聚合物。实施例4：本实施实例用于检验不含聚乙烯纤维的再生混凝土骨料地聚合物的抗弯性能，按照重量份数包括以下组分：再生混凝土骨料为普通建筑废弃再生粗骨料，可包含细骨料，可包含建筑废弃砖块、废弃混凝土及玻璃等。所述的偏高岭土为普通偏高岭土，其比表面积约为11.1m2/g,堆积密度约为890kg/m3。石英砂为超细石英砂，其规格为70～110目，粒径为0.1～0.15mm。其制备过程包括如下步骤：1)按照比例称取各原料；2)将再生混凝土骨料通过球磨机磨成粉末，之后加入偏高岭土形成粉材基质；3)向粉材基质中加入石英砂干搅混合，之后加入碱激发溶液并注模成型、脱模养护后即得到所述的地聚合物。实施例5：本实施实例用于含1％体积掺量聚乙烯纤维的再生混凝土骨料地聚合物的抗弯性能，按照重量份数包括以下组分：还包括按照体积掺量1％的聚乙烯纤维再生混凝土骨料为普通建筑废弃再生粗骨料，可包含细骨料，可包含建筑废弃砖块、废弃混凝土及玻璃等。所述的偏高岭土为普通偏高岭土，其比表面积约为11.1m2/g,堆积密度约为890kg/m3。石英砂为超细石英砂，其规格为70～110目，粒径为0.1～0.15mm。聚乙烯纤维长度为6mm～12mm,直径为12～39μm，弹性模量≥100gpa,极限抗拉强度≥2500mpa,断裂伸长率为2％～6％。其制备过程包括如下步骤：1)按照比例称取各原料；2)将再生混凝土骨料通过球磨机磨成粉末，之后加入偏高岭土形成粉材基质；3)向粉材基质中加入聚乙烯纤维及石英砂干搅混合，之后加入碱激发溶液并注模成型、脱模养护后即得到所述的纤维增强地聚合物。实施例6：本实施实例用于含2％体积掺量聚乙烯纤维的再生混凝土骨料地聚合物的抗弯性能，按照重量份数包括以下组分：还包括按照体积掺量2％的聚乙烯纤维再生混凝土骨料为普通建筑废弃再生粗骨料，可包含细骨料，可包含建筑废弃砖块、废弃混凝土及玻璃等。所述的偏高岭土为普通偏高岭土，其比表面积约为11.1m2/g,堆积密度约为890kg/m3。石英砂为超细石英砂，其规格为70～110目，粒径为0.1～0.15mm。聚乙烯纤维长度为6mm～12mm,直径为12～39μm，弹性模量≥100gpa,极限抗拉强度≥2500mpa,断裂伸长率为2％～6％。其制备过程包括如下步骤：1)按照比例称取各原料；2)将再生混凝土骨料通过球磨机磨成粉末，之后加入偏高岭土形成粉材基质；3)向粉材基质中加入聚乙烯纤维及石英砂干搅混合，之后加入碱激发溶液并注模成型、脱模养护后即得到所述的纤维增强地聚合物。分别对实施例1～3所制备的地聚合物砂浆立方块按照砌体结构设计规范(gb50003—2011)的要求，完成抗压试验，抗压强度的平均值如表1所示。此外，分别对实施例4～6所制备的地聚合物砂浆薄板按照混凝土材料设计规范(aci318-05)的要求，完成三点弯曲试验，抗弯强度的平均值如表2所示。表1不同实施案例的抗压强度检测内容实施例1实施例2实施例3抗压强度(mpa)11.421.537.1表2不同实施案例的抗弯强度检测内容实施例1实施例2实施例3抗弯强度(mpa)3.15.68.3表1的试验结果表明，未掺加偏高岭土的再生混凝土骨料地聚合物28天抗压强度较低。相比之下，实施案例3中的地聚合物28天抗压强度高达37.1mpa，表明通过适当掺加偏高岭土可以大幅度提高地聚合物的抗压强度。表2的试验结果表明，未掺加聚乙烯纤维的再生混凝土骨料地聚合物28天抗弯强度较低。相比之下，实施案例6中的地聚合物28天抗弯强度高达8.3mpa，表明通过适当掺加聚乙烯纤维可以大幅度提高地聚合物的抗弯强度及延性。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3

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