再生改性（精选七篇）
再生改性 篇1
1 原材料
文中研究的再生混凝土微粉由再生细骨料(粒径0~5 mm,产地为湖北省恩施土家族苗族自治州)经过SMϕ500×500 mm球磨机(上海新建机械厂制造)球磨15 min加工得到。我国《公路沥青路面施工技术规范》对沥青混合料用填料的表观相对密度、含水量、粒度范围、外观、亲水系数、塑性指数和加热安定性等基本性能指标进行了要求。该文对选取填料最为关键的粒度分布、表观相对密度以及亲水系数等3个指标进行考察。再生混凝土微粉在实验室制备完成之后,以我国《公路工程集料试验规程》为依据,对再生混凝土微粉的粒度分布、表观相对密度以及亲水系数进行测定,并与传统的石灰岩矿粉对比,试验结果如表1所示。由表1可知,与石灰岩矿粉相比,再生混凝土微粉的密度较低,亲水系数较高。
2 试验设计
2.1 Na2SiO3溶液改性
再生混凝土微粉是富Ca的物质。如果将再生混凝土微粉放置在Na2SiO3溶液中,溶液中游离的Ca2+可以与SiO32-发生化学反应,生成的CaSiO3是不溶于水的沉淀。
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在无机粉体的表面改性中,利用非均匀沉淀法的无机颗粒材料表面涂覆改性可以通过沉积反应将一些无机物质沉积到粉体颗粒的表面,形成异质包覆层,来改性无机粉体的表面。对再生混凝土微粉的改性,可以利用CaSiO3是不溶于水的沉淀,在Na2SiO3溶液中将CaSiO3沉淀沉积在再生混凝土微粉的表面,达到改性再生混凝土微粉的目的。
在Na2SiO3溶液改性的实验进程中,所用的Na2SiO3溶液是质量分数为5%的Na2SiO3溶液。Na2SiO3溶液的用量以浸没再生混凝土微粉为准。为了保证沉积反应的效果,确保将CaSiO3沉淀沉积在再生混凝土微粉的表面,实验所用的陈化时间是48 h。将陈化的溶液放在烘箱中烘干,然后研磨至粒度满足《公路工程集料试验规程》对填料粒度的要求。
2.2 盐酸改性
再生混凝土微粉中的主要成分是水化的水泥粉,硅酸盐水泥主要的水化产物是水合硅酸钙(mCaO·nSiO2·xH2O)。而且,由于水泥水化在空气中进行的,导致水化过程中,会与空气中的CO2发生反应生成碳酸盐。如果在稀盐酸中投入废弃的混凝土微粉,将会发生化学反应,生成H2SiO3胶状沉淀,同时也会与碳酸盐发生反应生成CO2气体。
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盐酸改性的基本原理是利用盐酸与硅酸盐水泥水化产物的化学反应,对废弃混凝土微粉的表面进行化学改性。由于反应在固体与溶液交界处发生,使反应进行缓慢,生成氯化钙与硅酸,硅酸是粘稠胶状物质,在固体表面附着,阻碍反应进行[4]。所以,因为盐酸对硅酸盐水泥水化产物的可溶解性,利用低浓度的盐酸在短时间内与再生混凝土微粉接触,溶解掉再生混凝土微粉表面的絮状附着物,改善再生混凝土微粉的表面形貌。
盐酸改性试验中,使用的盐酸的质量分数在9%左右。盐酸的用量以浸没再生混凝土微粉为准。为了仅消耗掉再生混凝土微粉表面的絮状附着物,浸没的时间设为15 min,同时用玻璃棒进行搅拌,以达到充分反应的效果。15 min后,迅速将再生混凝土微粉从盐酸溶液中滤出,放在烘箱中烘干,研磨至粒度满足《公路工程集料试验规程》对填料粒度的要求。
2.3 水煮改性
再生混凝土微粉中既含有已水化的水泥产物,也含有部分未水化的水泥。那么,如果将再生混凝土微粉放在100 ℃的沸水中,将未水化部分的水泥充分水化,同样也可以部分改善再生混凝土微粉的性能。所以,水煮改性的主要目的就是将再生混凝土微粉中未水化的水泥充分水化。
水煮改性的具体实验操作是,将再生混凝土微粉放置在沸水中沸腾20 min,然后将再生混凝土微粉放在烘箱中烘干,研磨至粒度满足《公路工程集料试验规程》对填料粒度的要求。
3 结果与讨论
3.1 亲水系数
亲水系数是我国《公路沥青路面施工技术规范》对沥青混合料用填料的基本性能指标的考察要求之一。亲水系数要求小于1,用于评价填料与沥青结合料的亲和性能。亲水系数大于1的填料,表示填料对水的亲和力大于对沥青的亲和力;亲水系数小于1的填料,则表示对沥青的亲和力大于对水的亲和力。以我国《公路工程集料试验规程》为依据,对Na2SiO3溶液改性、盐酸改性、水煮改性的亲水系数进行测定,并与未改性的再生混凝土微粉的亲水系数进行对比。测试结果如表2所示。
从亲水系数的数据中可以看出,盐酸改性的亲水系数数据要优于Na2SiO3溶液改性、水煮改性的亲水系数数据。由于未改性的再生混凝土微粉的亲水系数是0.87,说明经过化学改性,其亲水系数都有所改善。但是显然盐酸改性的亲水系数的改善是最大的,相反,水煮改性是最小的,这说明了再生混凝土微粉的亲水系数较大的主要原因不是存在未水化的水泥,而是其表面形貌中絮状附着物的存在,导致比表面积大的缘故。
3.2 德国矿粉值
德国矿粉值是德国提出的填料性能指标。德国矿粉值试验是通过测量吸收15 g煤油所需填料的数量来间接评价填料的性质,以加入的填料总量(简称德国矿粉值),为该试验的指标。李平等[5]进行试验的相关性分析证实,德国矿粉值主要与填料比表面积相关,两者相关系数达到0.86。德国矿粉试验能够很好地区分不同类型矿粉,与其他试验方法相比,该试验操作简单,不需要复杂的仪器。对化学改性方案得到的改性再生混凝土微粉进行德国矿粉值试验以确定其德国矿粉值,并与未改性的再生混凝土微粉进行比较。测试结果如表3所示。
从德国矿粉值的数据中可以看出,盐酸改性的德国矿粉值最小,明显小于Na2SiO3溶液改性、水煮改性的德国矿粉值。Na2SiO3溶液改性、水煮改性的德国矿粉值明显大于未改性的再生混凝土微粉的德国矿粉值。由于德国矿粉值表征矿粉对煤油的吸附能力,显然经过盐酸改性的再生混凝土微粉对煤油的吸附能力最大,Na2SiO3溶液改性、水煮改性反而使再生混凝土微粉对煤油的吸附能力变弱。
3.3 亚甲蓝值
亚甲蓝值试验的目的是确定填料中是否存在膨胀性粘土矿物并确定其含量的整体指标。试验原理是向填料与水搅拌制成的悬浊液中不断加入亚甲蓝溶液,每加入一定量的亚甲蓝溶液后,亚甲蓝为填料所吸附,用玻璃棒沾取少许悬浊液滴到滤纸上观察是否有游离的亚甲蓝放射出的浅蓝色色晕,判断集料对染料溶液的吸附情况。李平等[6]研究了路用沥青混合料中填料亚甲蓝试验,得出结论为填料亚甲蓝值与胶浆低温性能具有密切联系,可以作为填料的低温性能控制指标。以我国《公路工程集料试验规程》为依据,对化学改性方案得到的改性再生混凝土微粉进行亚甲蓝实验并与未改性的再生混凝土微粉进行比较。测试结果见表4。
从亚甲蓝值的实验结果中可以看出,盐酸改性的亚甲蓝值最小,明显小于Na2SiO3溶液改性、水煮改性的亚甲蓝值。Na2SiO3溶液改性、水煮改性的亚甲蓝值明显大于未改性的再生混凝土微粉的亚甲蓝值。所以盐酸改性的再生混凝土微粉的亚甲蓝值是最优的。
3.4 表观相对密度
以我国《公路工程集料试验规程》为依据,用李氏瓶法测量化学改性方案得到的改性再生混凝土微粉的表观相对密度,并与未改性的再生混凝土微粉进行比较。测试结果如表5所示。
由于表观相对密度只要满足我国《公路沥青路面施工技术规范》的要求就可以了,我国要求填料的表观相对密度不小于2.50 g/cm3,所以所有的改性方案全部满足我国规范的要求。
4 结 语
综合以上4个性能指标的对比,可以发现文中所列举的3种改性方法均能满足我国的规范要求。其中,因盐酸改性的亲水系数、德国矿粉值和亚甲蓝值的实验结果都要优于Na2SiO3溶液改性和水煮改性,从而使再生混凝土微粉拥有了更好的与沥青之间的粘附性以及胶浆低温性能,因此我们认为盐酸改性是3种化学改性方案中的最优方案。
参考文献
[1]王智威.高品质再生骨料的生产工艺[J].混凝土,2006(9):48-50.
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[3]Chen Meizhu,Lin Juntao,Wu Shaopeng.Potential of Recycled Fine Aggregates Powder as Filler in Asphalt Mixture[J].Construction and Building Materials,2011,25:3909-3914.
[4]张广斌,孙丽.化学方法溶解水合硅酸钙凝胶和水泥石研究[J].科技风,2010,(13):242-243.
[5]李平,王秉纲,张争奇.矿粉对沥青混合料胶浆粘度和施工温度影响的研究[J].公路交通科技,2008,25(9):61-64.
再生改性 篇2
Cr3+改性膨润土除酚效果及再生研究
Cr3+改性膨润土铬含量明显增加,层间距扩大,实验条件下处理对苯二酚废水,最大去除率可达90%以上.在强酸强碱及吸附不同浓度的对苯二酚条件下,铬离子基本不溶出.在25℃、pH值为8的`条件下,吸附平衡浓度达国家工业废水第二类污染物一级排放标准时,改性土的饱和吸附量为88mg/g.铬改性膨润土可通过加热、酸、碱再生.碱再生效果好于酸再生.铬改性土处理每kg酚只需7元,成本远低于活性炭及有机膨润土.
作 者：王扬 郑红 李海云 吴祖义 梁树平Wang Yang Zheng Hong Li Haiyun Wu Zhuyi LIANG Shuping 作者单位：中国地质大学材料科学与工程学院,北京,100083刊 名：非金属矿 ISTIC PKU英文刊名：NON-METALLIC MINES年，卷(期)：200528(4)分类号：X7关键词：Cr3+改性膨润土 对苯二酚 吸附 再生 经济技术评价
再生改性 篇3
1 工程背景及再生方案的确定
工程位于辽宁省抚顺市的国道202线清原段,原路面结构为3cm SBS改性沥青混凝土+5cm普通沥青混凝土+25cm水泥稳定砂砾+20cm天然砂砾垫层。原路面在2004年进行了一次中修罩面,现路面上出现了网裂、轻微车辙等病害。路面宽度12m。根据现有路面情况我市决定委托辽宁省三鑫公司进行路面主行车道现场热再生。
1.1 改性沥青路面现场热再生方案
国道202线原路面上面层为3cm SBS改性沥青混凝土,经专家论证决定采用再生3cm+1cm SBS改性沥青混凝土新料的施工方案。针对以上方案进行热再生配合比设计。
1.1.1 再生剂的确定
(1)经过抽提试验,确定原路沥青混合料油石比为5.3%。
(2)原路中抽提出的沥青试验结果见表1。
(3)添加再生剂后的指标(旧路沥青为SBS改性沥青)
再生剂采用三鑫公司生产的再生剂,添加再生剂后的指标如表2。
1.1.2 再生沥青混合料级配的确定
根据原路混合料的筛分结果,结合AC-13矿料级配范围确定掺加5% 10～16mm碎石,20% 0～5mm碎石,原路混合料的掺配比例为75%。
1.1.3 沥青混合料试验
根据马歇尔试验结果,结合AC-13混合料技术要求,确定再生沥青混合料最佳油石比为5.2%,从而确定新加混合料的油石比为4.5%。
1.1.4 沥青混合料配合比检验结果
2 沥青路面现场热再生的施工工艺
2.1 原路面状况调查和分析
(1)基本情况的调查:
路面的平整度、路面面层厚度的均匀性、基层情况、原有路面材料调查、道路养护及交通量等。
(2)数据采集及整理。
主要有:路面车辙的测量、原路面的平整度、原路面的养护情况、原路面的相关技术数据(包括原混合料的级配、旧沥青品质、油石比、理论密度)等。
2.2 现场热再生技术方案
再生混合料的配合比设计包括:热再生方案、添加的新沥青混合料的配合比及添加数量、再生剂的配方及添加比例等。一般采用马歇尔方法进行设计,用Superpave设计理念进行验证,同时检验低温抗裂性能与高温稳定性指标。
2.3 施工前的准备
施工前场准备:施工前场是质量、安全、管理的重点与难点。施工、操作、管理、交管等人员必须提前到位,明确分工;施工机械、人员的安全标识必须配备齐全;各种警告、警示、限速等标志标牌必须提前到位,其它施工前准备工作也必须提前完成。
2.4 施工工艺流程
任务接受→施工准备→交通管制→起点终点预处理→1#加热机预热→2#加热机预热→再生铣刨(添加沥青或再生剂)→新旧混和料拌和→摊铺(单层)→接缝处理→碾压→恢复标线→开放交通
3 施工时应注意的问题
3.1 交通管制
(1)交通管制、夜间值班与前场安全工作必须有专门的交管人员负责。
(2)每天施工时必须提前在拟作业路段按规范要求设置各类标志标牌和锥形标。
(3)交管人员必须在保护区内不间断巡查,发现标志损坏、移位等及时修复。
(4)加强交通管制,严格禁止社会车辆进入施工保护区,并认真做好交警、路政、施工三方协调工作,各负其责。
(5)作业结束待路面冷却后,交管人员应逆车流方向拆除设置的标志标牌等。
(6)施工车辆和设备要有醒目的标志,所有施工人员必须穿反光标识服,并在保护区内作业。施工作业应持有路政部门颁发的施工许可证。
(7)作业机械夜间应顺序停放在紧急停靠带上,在停放区必须加密设置交通标志,且需设有标志灯车、照明设备,有专人负责值守。
(8)对交管区内出现的违规行为,交管人员必须及时提醒并制止。
(9)在施工作业区出现堵车现象时,交管人员根据情况应及时疏导车辆通行。
3.2 起点终点预处理
因再生铣刨鼓为品字形设置,为保证接缝顺直为直线,需对再生施工段落起点及终点进行预处理,控制宽度等于再生宽度,控制深度等于面层厚度,长度为2m,采用人工切缝、凿除处理。
3.3 加热机预热
(1)加热宽度应比再生宽度两侧各多5cm。
(2)起点处加热应确保温度达到施工要求,1#加热机应采用往复多次及低功率、长时间加热的方式进行。
(3)终点处加热同起点处,2#加热机采用往复多次及低功率、长时间加热的方式进行,以确保加热温度。
(4)两台加热机间隔根据施工时的气温、风力等控制在10～20m之间,2#机与主机的间隔在10～15m之间。
(5)两台加热机应保持与主机之间的联络,根据主机的行进速度控制速度及间隔。
(6)加热过程中应及时根据主机反馈的信息调整加热功率。
3.4 再生铣刨
宽度及深度按设计要求,按方案要求添加沥青混合料或再生剂。要保证铣刨无夹层,纵向接缝顺直。铣刨找平采用拖杠两侧纵坡仪控制。
3.5 拌和
添加新料数量要准确,控制拌和速度,确保新旧混和料拌和均匀。
3.6 摊铺
(1)松铺系数取1.18～1.20,以原路面为基准面。
(2)摊铺找平采用两侧纵坡仪控制。行进速度3～4m/min。
(3)摊铺过程中应加强接缝处的控制,确保新老路面平顺连接。
(4)接缝时要铲除遗留在路面的集料,并用竹扫帚将接缝处大料撬除,用细料填充。
3.7 接缝处理
公路维修工程既要保证维修路段的内在质量,也应高度重视新老路面结合的平顺,确保车辆行经此处时无颠簸、跳车感。因此纵、横缝必须做到平整、密实、粘结良好、无高差、无离析。
3.8 碾压
一般采用一台双钢轮压路机和一台胶轮压路机进行碾压。面层碾压时,双钢轮压路机初压2遍(第1遍稳压,第2遍高频低振、前进不振后退振),复压5遍,终压2遍。
(1)压路机应按规定路线行走,不准在接缝处出现啃边。
(2)碾压应以慢而均匀的速度进行,初压2.5km/h左右,复压4km/h左右,终压4～5km/h左右,重叠为轮宽的1/2。
(3)初压应紧跟摊铺进行,但不得出现推移、发裂等现象。
(4)应先碾压横缝再压纵缝,逐次向中心推移。
(5)接缝出现局部蜂窝、离析处及时用细料填补复压。
(6)胶轮碾压时,应用沾有柴油、洗涤剂和水混和液的拖把涂抹轮胎,防止粘轮。
(7)碾压过程中,必须有专人照看,防止出现粘轮现象,特别是上面层碾压时。
3.9 开放交通
每一作业段工序全部结束且沥青混凝土路面温度冷却至50℃以下时,才可拆除标志,开放交通。标志拆除前,必须将作业区内的所有废料清除干净,不得将废料和垃圾丢弃到边坡、边沟和中间分隔带。拆除标志时,应逆车流方向进行并注意人身安全。
4 结 语
过去沥青路面大修时铣刨的废料,通常是在垃圾场填埋或只作简单处理,既造成了环境污染,也造成了资源浪费。而沥青混合料的再生利用技术可较好地解决这一问题,沥青路面现场热再生技术一定会为我国高等级路面养护技术的进步和效益的提高发挥出应有的作用。
摘要：改性沥青路面现场热再生技术是一项应用于改性沥青混凝土路面的维修技术,对该项技术施工工艺及施工中应注意的问题进行了介绍。
水泥浆改性的再生混凝土粗骨料分析 篇4
进入21世纪以来, 伴随着中国经济跨越式的高速发展和国民生产力的不断提高, 建国以后乃至改革开放初期以来所兴建的一部分建筑由于其使用时间较长同时建筑相关功能性也越来越不能满足现今生活、工作需要, 不可避免的会面临着拆除、新建的局面。随之而来的, 是在对既有老旧建筑物的拆除过程中, 必然会产生出来大量的建筑垃圾, 而这其中, 又以废弃混凝土所占份额最大。一般传统的处理方法多数采用的是堆放或填埋, 这种做法不仅占用大量的耕地, 而且未能对仍存在使用价值的废弃混凝土循环利用, 对于环境保护绿色价值和社会发展经济价值均有着一定的不利影响。因此, 如何将这些废弃混凝土重新循环利用, 变成可再生的混凝土不仅对国民建筑产业、经济发展有着重大的实际意义, 同时也符合环保、集约、可再生的健康发展模式。
而由于再生混凝土骨料获得途径的独特性, 在重复利用的过程中自身或多或少的会存在着某些方面的不足与瑕疵, 导致再生混凝土力学性能相比于基准混凝土有着一定的差异。因此, 如何对再生混凝土的基本性质进行提高, 使其与基准混凝土差异越来越小, 甚至消失, 成为了一个迫在眉睫同时有着巨大前景的研究课题[1], 为了提高再生骨料方面的一些材料性能, 基于目前研究成果, 采取了对再生粗骨料进行水泥浆浸泡处理的方式, 研究此方法对再生粗骨料的改性效果, 希望对再生混凝土未来的研究与应用有一定实际意义与学术价值。
2 试验概况
2.1 试验设计
本次试验采用的再生粗骨料来源于沈阳建筑大学结构实验室, 该废弃混凝土强度为C30, 其立方体抗压强度为38.5 MPa。该再生混凝土人工破碎后经过清洗、分级, 选取粒径大小为5 mm~20 mm的再生粗骨料作为试验材料。水泥采用工源牌P.S32.5R矿渣硅酸盐水泥。减水剂为聚羧酸类减水剂。
为了选出较优的水灰比浸泡再生骨料, 查阅相关文献资料[2,3]选出三种不同水灰比浸泡骨料, 测量浸泡后骨料的压碎指标, 从而选出最优的水灰比水泥砂浆。试验结果如表1所示。
%
从表1可见:水灰比为0.38的水泥浆浸泡好的骨料压碎指标比水灰比为0.40的水泥浆浸泡好的骨料压碎指标低0.2个百分点;水灰比为0.42的水泥浆浸泡好的骨料压碎指标高于规范[4]中规定的16%。同时从经济效益及施工方面综合考虑选择水灰比为0.40的水泥浆。
2.2 试验方法
考虑到再生骨料需要进行大批量浸泡处理, 所以采用混凝土搅拌机对再生骨料浸泡。按照水灰比为0.4的水泥浆, 掺入水泥质量为0.2%的减水剂, 将再生骨料倒入搅拌机中搅拌, 每搅拌3 min~5 min时, 静放浸泡3 min~5 min, 如此循环2次~3次, 浸泡中的骨料如图1所示。当再生骨料与水泥浆充分的粘结之后, 将浸泡好的骨料分批量倒出, 撒上一层细砂, 防止裹有水泥浆的骨料凝结成大体积的水泥石块, 等待水泥浆硬化之后将其与砂子筛分, 并对其浇水养护, 如图2所示。
浸泡前再生粗骨料外形介于碎石与卵石之间, 表面有很多棱角和微裂缝, 表面附着大量水泥浆, 并且质地很脆;浸泡后的骨料外形如同卵石, 同时水泥浆表面粘有少量细砂, 裹有水泥浆的厚度有1 mm左右, 厚的地方达到2 mm。
本次测试的主要内容有:3 d, 7 d, 28 d的压碎值指标;28 d的骨料堆积密度和表观密度;28 d的骨料吸水率;150×150×150立方体试块28 d后的抗压强度。
3 试验结果与分析
3.1 压碎值指标
试验中筛取10.0 mm~20.0 mm标准粒级进行压碎值指标试验。每份取2 kg的试样3份备用, 装入压碎指标仪, 在试验机上3 min~5 min内均匀加载至200 k N, 每组试验做三次, 分别测出未浸泡骨料的压碎指标和浸泡后3 d, 7 d, 28 d压碎值指标。压碎指标按照式 (1) 进行计算:
其中, δα为压碎值指标, %;m0为试样的质量, g;m1为压碎试验后筛除试样的质量, g。实验结果如表2, 表3所示。
通过表1, 表2可以看出未浸泡骨料的压碎值指标为17.4%, 与浸泡3 d的骨料值相差为0.01, 说明浸泡3 d的骨料与水泥浆并未粘结得很好, 水泥强度并未有较大的提高, 而且与水泥标号、品种等有关, 导致凝结硬化较慢, 早期强度低;浸泡7 d的压碎值指标明显有所降低;28 d压碎值指标已经满足规定的要求。
%
3.2 堆积密度和表观密度
对于再生骨料表观密度普遍认为可以达到天然骨料的85%以上, 但由于原生混凝土的强度等级、使用时间与环境、配合比、骨料的粒径与级配等多种不确定因素, 使得再生粗骨料的表观密度和堆积密度受到较大影响, 离散性较大。因此, 与天然粗骨料相比, 再生粗骨料的堆积密度与表观密度均有所降低, 分析其原因主要是因为其表面水泥砂浆的含量较高[5]。
试验中使用烘箱对浸泡后的粗骨料进行烘干, 求其算数平均值作为测定值。表4为所测得的堆积密度和表观密度的数据。
kg/m3
从表4中可以看出, 浸泡后的骨料其堆积密度有所提高。但是表观密度稍有降低, 考虑到浸泡后再生骨料的表观密度降低的原因可能有:一是浸泡过程中水泥浆并未渗入再生骨料表面的孔隙里。二是水泥颗粒的表观密度和水泥块的表观密度有差异, 其原因是水泥水化放热导致水泥凝结成块时膨胀, 从而有大量孔隙存在。
3.3 吸水率
试验中采用自来水浸泡24 h的未处理的再生粗骨料吸水率为2.20%;水泥浆浸泡后并正常养护28 d的吸水率为1.71%。与其他文献[5]的试验结果相比较, 未浸泡处理的骨料吸水率远小于其值。根据日本的再生骨料标准, 在混凝土生产中, 不推荐使用吸水率超过7%的再生粗骨料。从该吸水率试验的结果来看, 浸泡后的再生骨料吸水率得到有效的降低, 并且达到要求。
3.4 再生混凝土试块的抗压强度
试验中选取浸泡的再生骨料和未浸泡的再生骨料, 按100%的再生骨料掺量制成的150×150×150试块, 混凝土的配合比见表5。
试验结果如图3所示。
由图3可知28 d抗压强度评定值分别为33.4 MPa和22.8 MPa, 其强度分别达到设计强度值的111%和76%, 由此可见浸泡处理的骨料配制的混凝土比未浸泡骨料配制的混凝土强度值高46.5%, 且浸泡后骨料配制的混凝土强度值能够满足设计要求。
4 结语
通过对再生骨料的水泥砂浆浸泡处理, 其材料方面的性能得到较多的改善, 得到如下结论:
1) 用掺入减水剂的水泥浆浸泡骨料, 养护28 d后, 其压碎指标值满足《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》中的要求。
2) 处理后的骨料相对于未处理骨料的堆积密度提高了约7%, 但表观密度降低, 望以后通过在浸泡骨料时进行加压处理, 使得水泥浆能大量的渗入骨料表面的孔隙里, 或加入有效的外加剂方法提高浸泡后的再生骨料的表观密度, 从而对混凝土的密实度有所提高。
3) 再生骨料的吸水量较大, 通过对再生骨料的处理, 可以有效的减少其吸水率, 在不增加用水量的同时, 保证混凝土有较好的和易性。
4) 浸泡处理后的粗骨料制成试块, 其抗压强度有较大的提高, 相对于未浸泡的再生粗骨料其提高了46.5%。
摘要：对再生粗骨料采取水泥浆浸泡的处理方式, 研究了此方法对再生粗骨料的改性效果, 研究表明:经过浸泡处理后的再生粗骨料的堆积密度提高, 吸水率降低, 用浸泡后的粗骨料制成的试块抗压强度有较大的提高。
关键词：再生混凝土,再生粗骨料,改性,材料性能
参考文献
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再生改性 篇5
尽管我国的建筑行业总体规模远大于一些发达国家, 但再生混凝土研究却刚刚起步。再生骨料及再生混凝土技术的推广与应用不仅可以解决废弃混凝土处理困难及由此造成的生态环境日益恶化的问题, 还可以改善城市人民的生活质量, 减少自然资源的损耗[1]。目前, 再生骨料混凝土新技术已成为世界各国共同关心的课题, 已是国内外工程界和学术界关注的热点和前沿问题之一。近年来, 混凝土企业正由规模型逐渐向绿色环保型发展, 将废弃混凝土加工成再生骨料, 用于生产再生混凝土不但可缓解天然骨料资源紧张的问题, 而且可减少废弃混凝土占地堆放造成的环境污染, 同时对实现混凝土产业的可持续发展具有重要意义[2]。
2 原材料及试验方法
2.1 原材料
水泥:江西省万年青生产的P.O42.5普通硅酸盐水泥和贵州宇丰熔料有限公司生产的42.5铝酸盐水泥;粉煤灰:二级粉煤灰, 45μm筛余18.6%, 需水量比为100%, 密度是2.52kg/m3;矿渣:新余钢铁厂冶炼生铁时排放的粒化高炉矿渣, 密度为2.86g/cm3, 28d活性指数97.1%, 流动度比100%;骨料:再生粗骨料来自C30强度以上废弃混凝土, 用破碎机破碎成最大粒径不超过20mm的骨料颗粒, 天然粗骨料采用5-20mm粒径连续级配的碎石, 细骨料采用细度模数为2.8的天然河沙;减水剂:聚羧酸高效减水剂, 固含量10%, 减水率20%。
2.2 试验方法
(1) 再生粗骨粒的改性强化。采用水胶比1.0的铝酸盐水泥净浆浸泡再生粗骨料, 其强化技术的原理是: (1) 铝酸盐水泥水化产生的凝胶状水化产物填充骨料表面附着砂浆的孔隙, 修复再生骨料破碎因机械损伤产生的裂缝; (2) 铝酸盐水泥早强快硬, 使再生骨料表面得到增强, 提高其密实度; (3) 再生骨料强化后棱角减少, 颗粒形貌相对圆润, 吸水率有所降低。改性强化后的再生粗骨料与天然粗骨料和再生粗骨料进行对比, 三种粗骨料性能指标见表1。
(2) 混凝土工作性和力学性能试验方法。再生混凝土工作性按照《普通混凝土拌合物试验方法标准》 (GB/T 50080-2002) 国家标准规定执行。再生混凝土力学性能按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》 (GB/T 50081-2002) 国家标准规定执行。
3试验结果及分析
3.1再生混凝土配合比设计
试验设计强度等级C30、坍落度180±20mm的再生混凝土, 配制再生混凝土之前对再生粗骨料进行预湿工艺处理。混凝土配合比设计结果如表2所示。
将再生粗骨料以一定比例替代天然粗骨料配制成再生混凝土, 由于5-10mm粒级粗骨料与10-31.5mm粒级粗骨料以2∶8的比例搭配具有较低的空隙率, 同时能够达到GB/T 25177-2010《混凝土用再生粗骨料》所要求的技术指标, 因此上述基准混凝土 (再生骨料掺量为0%) 和各种再生混凝土中的粗骨料都是由质量比为2∶8的5-10mm粒级粗骨料和10-31.5mm粒级粗骨料搭配而成。
3.2 再生混凝土的工作性
试验测试改性再生混凝土中再生粗骨料取代率为30%、40%、50%、70%和100%时对再生混凝土坍落度、粘聚性和保水性的影响规律, 其测试结果见表3和图1。
从表3和图1可以看出, 经过改性后的再生粗骨料配制的混凝土工作性有一定的提升, 混凝土拌合物的坍落度、粘聚性和保水性均满足设计要求。混凝土坍落度随着改性再生粗骨料取代率的增加而呈增大的趋势, 当改性再生粗骨料取代率在70%以上时, 混凝土坍落度变化幅度较小。这主要是因为经过铝酸盐水泥改性后的再生粗骨料表面颗粒形貌变得相对圆润了, 并填补了骨料裂缝以及骨料与旧水泥浆界面的缺陷, 改善了混凝土拌合物的工作性[3]。
3.3 再生混凝土的力学性能
表4和图2显示的是经铝酸盐水泥改性后的再生粗骨料对混凝土抗压强度的影响规律。从图2可以看出, 改性再生粗骨料配制的混凝土抗压强度有明显提高。随着改性再生粗骨料取代率的提高, 混凝土的抗压强度先增大后减小, 改性再生粗骨料取代率在70%时, 混凝土的3d、7d和28d抗压强度增长幅度最大, 分别为11%、15%和13%;而当改性再生粗骨料的取代率为100%时, 混凝土各龄期的抗压强度值均高于天然粗骨料配制的混凝土。
由于改性后再生粗骨料的表观密度较未改性的再生粗骨料有明显增大, 吸水率和压碎指标显著下降, 铝酸盐水泥水化产物在一定程度上填充了骨料的孔隙和破碎过程中的微裂缝, 改性再生粗骨料的性能得到提升, 强化了再生粗骨料与旧水泥砂浆直接的界面性能, 使再生粗骨料的缺陷得到改善, 提高了再生混凝土的强度。
3.4 再生混凝土的耐久性能
3.4.1 再生混凝土的碳化性能
从表5可以看出, 改性再生粗骨料配制的混凝土碳化深度均较小, 7d碳化深度的降幅随着其取代率的提高而增大, 而28d碳化深度随着改性再生粗骨料取代率的提高而下降的幅度越来越显著, 且均低于天然粗骨料配制的原生混凝土的碳化深度。图3表明, 经改性后的再生粗骨料取代率对混凝土的碳化深度的变化影响显著;在改性再生粗骨料取代率高于40%的时, 再生混凝土的早期碳化深度即低于基准混凝土的碳化深度, 而不同取代率的再生混凝土的后期碳化深度在大幅下降, 这也验证了改性技术对再生粗骨料的增强作用[4]。
3.4.2 再生混凝土的收缩性能
从表6和图4可以看出, 再生混凝土的收缩率随着龄期的延长而增加, 混凝土70%左右的收缩率主要集中在28天之前, 当龄期到60天之后, 混凝土的收缩率相对趋于稳定。当再生粗骨料取代率为40%, 所配制的再生混凝土28天收缩率最小, 为224×10-6。总体观察, 改性再生粗骨料配制的混凝土28天的收缩率在247×10-6~330.4×10-6之间, 处在设计施工可以接受的范围之内。
4 结论
(1) 再生混凝土制备过程中, 改性再生粗骨料需要提前预湿, 以避免再生粗骨料较高吸水率对混凝土造成的不利影响;改性后的再生粗骨料配制的混凝土工作性和力学性能跟基准混凝土相比基本不变。
(2) 与基准混凝土相比, 改性再生粗骨料配制的混凝土早期碳化深度略低于基准混凝土, 而28天碳化深度显著减小, 且碳化深度的降幅随着改性再生粗骨料取代率的增大而增大;改性再生粗骨料的早期收缩率相对降低, 60天龄期后混凝土的收缩率趋于稳定。
参考文献
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再生改性 篇6
本文对甘蔗渣进行了化学改性, 并将改性产物应用于糖液的脱色中, 为甘蔗糖厂甘蔗渣的有效利用和创造环境友好型吸附剂进行了有意义的探讨。
1 试验材料与方法
1.1 材料与试剂
甘蔗渣和赤砂糖均由广西永鑫华糖集团有限公司提供。环氧氯丙烷、乙二胺、碳酸氢钠、丙酮均为分析纯。
1.2 主要仪器设备
TU-1901紫外可见分光光度计, 北京普析通用仪器有限责任公司;WYA-Z自动阿贝折射仪, 上海精科;FW100万能粉碎机, 上海微型电机厂;DHG-9140A电热鼓风干燥箱, 上海恒科学仪器有限公司;JB90-D电动搅拌机, 江苏省金坛市金南仪器厂;HH-2数显恒温水浴锅, 常州奥华仪器有限公司;SHZ-DIII循环水式真空泵, 巩义予华有限责任公司。
1.3 试验方法
1.3.1 改性甘蔗渣吸附剂的制备
用粉碎机将甘蔗渣进行粉碎, 然后过80目筛, 取过筛的甘蔗渣加入20% (w/w) 的NaOH溶液中, 常温下搅拌3h, 过滤, 用去离子水反复洗涤干净, 60℃下干燥12h得预处理甘蔗渣。
将10g预处理甘蔗渣加入1 000mL圆底三颈烧瓶中, 并依次加入500mL 5%的NaOH溶液和40mL环氧氯丙烷, 在50℃条件下搅拌5h, 将生成产物抽滤, 再加入200mL去离子水中充分搅拌, 然后加入27%的乙二胺 (w/w, 相对于溶液中水分) 和1.5%的碳酸氢钠 (w/w, 相对于溶液中水分) , 在80℃下反应5h, 所得产物经过滤, 用丙酮, 去离子水, 丙酮轮流洗至产物为中性, 最后将抽滤所得产品在60℃下干燥12h得到改性甘蔗渣吸附剂, 备用。
1.3.2 改性甘蔗渣吸附剂对糖液脱色条件的优化
试验用糖液 (锤度为10°Brix) 的配置:称取10g赤砂糖加入90g去离子水中, 充分搅拌均匀, 备用。
1.3.2. 1 改性甘蔗渣吸附剂添加量对糖液脱色作用的影响
称取1.0、3.0、5.0、7.0和9.0g的改性甘蔗渣吸附剂, 分别加入100mL糖液中, 调节混合液pH值至7, 放入80℃水浴锅中磁力搅拌30min (250r/min) , 抽滤, 将滤液迅速冷却至20℃, 测定脱色率。
1.3.2. 2 温度对糖液脱色作用的影响
称取改性甘蔗渣吸附剂5.0g, 分别加入100mL糖液中, 调节混合液pH值7, 放入25～100℃水浴锅中磁力搅拌30min (250r/min) , 抽滤, 将滤液迅速冷却至20℃, 测定脱色率。
1.3.2. 3 时间对糖液脱色作用的影响
称取改性甘蔗渣吸附剂5.0g, 分别加入100mL糖液中, 调节混合液pH值至7, 放入80℃水浴锅中磁力搅拌反应0～60min (250r/min) , 抽滤, 将滤液迅速冷却至20℃, 测定脱色率。
1.3.2. 4 脱色率的计算
糖液色值的测定按照ICUMSA方法2[6]。通过如下公式进行色值的计算:
式中:A560为用560nm波长测得样液的吸光度;b为比色皿厚度, cm;c为样液固溶物含量, g/mL;c=折光锤度×相应视密度 (20℃) /100。
通过如下公式进行脱色率的计算:
式中:IU0为脱色前糖液的色值;IU1为脱色后糖液的色值。
1.3.3 扫描电镜分析
对甘蔗渣以及改性甘蔗渣进行扫描电镜分析, 观察改性前后其表面形态上的变化。
1.3.4 改性甘蔗渣吸附剂的再生试验
以0.1mol/L的HCl溶液作为再生试剂对达到吸附饱和状态的改性甘蔗渣吸附剂进行再生处理。将HCl溶液加入吸附饱和的改性甘蔗渣吸附剂中, 在室温条件下搅拌2h (250r/min) , 过滤, 用去离子水将再生的吸附剂洗至中性, 然后将吸附剂过滤并于60℃的烘箱中干燥12h, 并用于再次吸附试验。
2 结果与讨论
2.1 改性甘蔗渣吸附剂对糖液脱色条件的优化
2.1.1 改性甘蔗渣吸附剂添加量对糖液脱色效果的影响
改性甘蔗渣吸附剂的添加量直接影响到糖液的脱色效果。一般情况下吸附剂的浓度越高, 它与一定量的糖液中带有负电荷的色素物质接触并发生吸附反应的机会就越大, 因而会有利于反应的进行。但是如果加入的吸附剂量过多, 又往往会带入一些杂质而影响了糖液的纯度, 因此, 吸附剂的标准添加量被认为是影响脱色率的重要的指标。
改性甘蔗渣吸附剂的添加量对糖液脱色率的影响如图1所示。
由图1可知:随着改性甘蔗渣吸附剂添加量由1.0～5.0g, 吸附剂对糖液的脱色率明显的增大。这可能是因为:随着吸附剂添加量的增大, 溶液中可供色素物质吸附的比表面积以及可利用的吸附位点增大, 所以脱色率随吸附剂添加量的增加而增大, 并且当吸附剂的添加量达到5.0g时, 糖液中的色素几乎全部被吸附。但是当吸附剂的添加量大于5.0g时, 糖液的脱色率几乎不再增加, 维持在一个较高水平线, 这说明在这一过程中, 可利用的吸附位点已经不再是吸附作用的限制因素[7]。因此, 改性甘蔗渣吸附剂最佳添加量是5.0g。
2.1.2 温度对糖液脱色效果的影响
同一般的物理和化学反应一样, 改性甘蔗渣吸附剂对糖液的脱色率也随着温度的升高而提高, 但由于过高的温度可能会造成改性甘蔗渣吸附剂结构的改变, 尤其是对吸附活性基团的影响, 这将大大降低其吸附效率, 影响吸附剂的使用周期。
反应温度对糖液脱色效果的影响如图2所示。
当温度在25～100℃时, 随着温度的升高, 脱色率显著上升, 并且脱色率在60℃时达到最大值;而当温度继续增大, 脱色率随着温度的升高而迅速下降。这可能是因为适当的温度有助于吸附作用的进行, 但是当温度过高时, 糖液在高温情况下发生副反应生成了一些色素物质, 反而增加了溶液中的色素物质, 使脱色率降低。因此, 改性甘蔗渣吸附剂对糖液脱色的最佳反应温度为60℃。
2.1.3 吸附时间对糖液脱色效果的影响
吸附时间在改性甘蔗渣对糖液中有色物质的吸附过程中有重要的影响, 它是评价吸附剂吸附效率及实际可行性的重要参数[8]。图3为改性甘蔗渣对糖液的脱色率与吸附时间的曲线图, 为了获得完整的吸附过程, 吸附时间范围定为0～60min。
由图3可知:当吸附时间从0～30min, 以脱色率迅速提高为特征, 大部分的色素都在这个阶段被吸附;继续吸附时间延长, 大于30min以后, 此时脱色率变化不大, 说明吸附剂达到吸附饱和的状态。所以, 糖汁脱色的最佳吸附时间为30min。这可能解释为, 第一阶段中, 高的脱色率可以被解释为改性甘蔗渣上存在的大量可利用的吸附位点;在第二阶段中, 因为吸附剂上活性位点吸附色素后而处于饱和状态, 所以脱色率增加缓慢。因此, 改性甘蔗渣吸附剂对糖液脱色的最佳吸附时间为30min。
2.1.4 改性甘蔗渣吸附剂对糖液脱色的最佳脱色工艺
综上所述, 改性甘蔗渣吸附剂对糖液脱色的最佳脱色工艺参数为:改性甘蔗渣吸附剂添加量是5.0g、温度为60℃和接触时间30min。并且在最佳脱色工艺参数条件下, 改性甘蔗渣吸附剂对糖液的脱色率达到最大值, 为58.63%。
2.2 改性甘蔗渣吸附剂的扫描电镜分析
用扫描电镜观察未处理的甘蔗渣和改性甘蔗渣的表面形态, 结果如图4所示。未处理的甘蔗渣的表面有明显的无规则裂痕, 这是因为甘蔗渣在机械力作用下, 粉碎后产生较多的颗粒和无规则破痕 (图4a) ;经过改性后, 所得改性甘蔗渣吸附剂表面变得粗糙, 纤维的表面出现了折痕, 比表面积明显增大, 如图4b所示, 从而增加改性甘蔗渣对糖液中色素物质的吸附容量, 为吸附作用提供有利的条件[9]。
2.3 改性甘蔗渣吸附剂的再生试验结果
再生试验有利于探索吸附剂的可循环利用次数。再生试验使用0.1mol/L HCl溶液作为再生剂, 再生多次后吸附剂的脱色率和再生率如图5所示, 其中最初的 (图中第0次) 吸附剂的再生率被认为是100%, 试验测得的脱色率为53.74%。由图5可知:通过第1次再生后, 吸附剂的脱色率为52.74%, 再生率达到了98.14%;该吸附剂再经过随后的再生、吸附、再生循环试验, 其脱色率和再生率均保持了较高的水平;当经过9次再生后, 尽管吸附剂的再生率有所下降, 但是再生的吸附剂仍然具有较高的脱色率和再生率, 因此改性甘蔗渣吸附剂可被重复用于糖液的脱色过程中。
3 结论
本文在不同脱色条件下研究了改性甘蔗渣吸附剂对糖液的最佳脱色参数, 结果为:改性甘蔗渣吸附剂添加量是5.0g、温度为60℃和吸附时间30min, 在最佳脱色工艺参数条件下, 改性甘蔗渣吸附剂对糖液的脱色率达到最大值, 为58.63%;扫描电镜分析表明甘蔗渣经过剧烈的改性化学反应后, 其表面发生了明显的变化;用盐酸溶液对饱吸后的吸附剂进行再生后, 还可循环使用, 循环使用9次后再生率仍然保持在85%以上, 因此改性甘蔗渣吸附剂可被重复用于糖液的脱色过程中。
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再生改性 篇7
关键词：再生混凝土,水玻璃,再生骨料,抗冻性
混凝土作为用量最大的人造建筑材料对自然资源的消耗及对环境造成的负面影响早已引起了人们的广泛关注。将废弃混凝土加工为再生骨料用以制作再生骨料混凝土是解决以上问题的科学和有效的途径。但与天然骨料相比, 由于再生骨料表面包裹着相当数量的水泥砂浆, 加之混凝土块在解体、破碎等过程中由于损伤积累等使再生骨料内部存在大量微细裂纹, 这些因素都使再生骨料具有孔隙率高、吸水性大、强度低等特征, 因此, 用部分或全部再生骨料配制的再生混凝土的强度与用天然骨料配制的同配比混凝土相比有不同程度的下降, 尤其是配制中高强度的混凝土时, 再生骨料的低强度特性将使所配制的再生混凝土有明显的下降[1], 国内已有不少文献[2,3,4,5]报导了对再生骨料的强化试验研究工作, 并取得了一定的效果, 但所用改性剂主要为水泥基复合材料, 存在凝结硬化慢等缺点, 文献[6]研究表明, 用浓度为5%的水玻璃浸泡混凝土再生骨料1h时, 可使得再生骨料混凝土的抗压强度得到提高, 浓度超过5%时, 不同龄期和浸泡时间时强度均存在下降趋势, 说明再生混凝土的强度与水玻璃的浓度有着密切的关系, 但对于混凝土这种工程中重要的结构材料来说, 仅考察强度是不够的, 其耐久性更是混凝土应用中极其重要的性能之一, 特别是抗冻性的优劣是决定混凝土耐久性的重要方面, 因此, 本文参考该文献, 减小了水玻璃的浓度间隔, 研究了水玻璃在低浓度下对再生混凝土强度的影响, 并着重考察了水玻璃对再生混凝土抗冻性的影响。
1 原材料
1.1 水泥
强度等级42.5, 实测抗折强度6.9MPa, 实测抗压强度46.7MPa。
1.2 骨料
混凝土再生粗骨料:粒径为5~30 mm, 表观密度为2.6 g/cm3, 堆积密度为1350 kg/m3, 含水率为2.3%。
细骨料:细度模数为2.6, 表观密度为2.5 g/cm3, 堆积密度为1565 kg/m3, 含水率为0.6%的天然河砂。
1.3 水
自来水。
1.4 水玻璃
模数为3.1, 比重为1.22 g/cm3。
2 再生粗骨料的改性处理
分别配制重量百分比为1%、3%、5%、7%的水玻璃溶液, 然后将混凝土再生粗骨料于常温下在以上浓度的水玻璃溶液中浸泡1h后, 捞出并晾干备用。
3 再生骨料混凝土的配制、试验及其性能
混凝土拌合物的水灰比为0.56, 砂率为32%, 采用人工拌和, 试件尺寸为100mm×100mm×100mm, 采用自然养护 (温度20℃, 相对湿度87%) 。
以不同浓度水玻璃溶液浸泡过的再生骨料配制的混凝土试件, 养护28d后, 经冻融循环50次后, 测定抗压强度值 (表1中的“冻融后”) , 并与对比试件 (表1中的“冻融前”) 比较, 并计算其强度损失率。
以水玻璃浸泡改性的再生骨料配制的混凝土的配合比及性能如表1所示。
4 结果与分析
4.1 水玻璃改性混凝土再生骨料对混凝土抗压强度的影响
由表1及图1、图2可以看出经过水玻璃浸泡的再生粗骨料配制的再生混凝土强度与用未改性的再生骨料配制的混凝土相比都有不同程度的提高。随着水玻璃浓度的提高, 各龄期再生混凝土的抗压强度先是呈现大幅度的提高, 随之又呈现下降的趋势, 当水玻璃浓度为3%时混凝土的抗压强度增加幅度最高, 7d、28d、60d的抗压强度分别提高了30.6%, 27.1%, 17.8%。与文献[6]中水玻璃浓度为5%相比 (7d、28d、60d时强度提高率分别为66%, 21%, 19%) , 除7d之外, 28d、60d强度的提高率基本相当, 即, 降低水玻璃的成本, 仍然可以达到强化再生骨料从而提高再生混凝土强度的目的。
4.2 水玻璃改性混凝土再生骨料对混凝土抗冻性的影响
由表1可以看出经冻融后的混凝土的强度均有不同程度的下降, 这符合普通混凝土的受冻规律, 但随着水玻璃浓度的提高, 再生混凝土冻融强度损失率越来越降小, 这表明加大水玻璃的浓度有益于提高混凝土的抗冻性, 原因可能是因为水玻璃 (Na2On Si O2) 硬化时析出的硅酸凝胶, 可堵塞再生骨料的毛细孔, 从而改善再生骨料孔隙结构;同时因水玻璃与原混凝土中水泥的水化产物Ca (OH) 2反应, 可生成水硬性硅酸钙胶体填充再生骨料的孔隙而使骨料的密实度提高, 随着水玻璃溶液浓度的提高, 析出的硅酸凝胶数量增多, 对骨料毛细孔的堵塞作用增强, 骨料的致密程度提高, 这可能会改善混凝土的孔壁强度, 从而在混凝土受冻时, 提高其抗冻性。这些需要后续的研究中通过仪器分析等手段加以证实。
5 结论
(1) 用浓度为3%的水玻璃溶液于常温下浸泡混凝土再生骨料1h时, 再生混凝土的抗压强度可得到较大的提高, 7d、28d、60 d的抗压强度分别可提高30.6%, 27.1%, 17.8%。
(2) 用水玻璃浸泡改性混凝土再生骨料配制的再生混凝土水玻璃溶液浓度的提高, 有利于提高再生混凝土的抗冻性。
参考文献
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