魏紅俊,閆洪生,朱亞光,徐培蓁,王新波

化學(xué)強(qiáng)化對(duì)再生粗骨料性能的改性研究

魏紅俊1,閆洪生2,朱亞光3*,徐培蓁3,王新波4

1. 青島市建筑節(jié)能與住宅產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中心, 山東 青島 266061 2. 青島理工大學(xué)工程質(zhì)量檢測(cè)鑒定中心, 山東 青島 266033 3. 青島理工大學(xué)土木工程學(xué)院, 山東 青島 266033 4. 青島市建筑工程管理服務(wù)中心, 山東 青島 266071

簡(jiǎn)單破碎篩分制備的再生粗骨料外表包裹一層舊砂漿，其是導(dǎo)致再生粗骨料吸水率高、壓碎指標(biāo)高，限制推廣應(yīng)用的根本原因。為了改善再生粗骨料的物理性能指標(biāo)，針對(duì)再生粗骨料不利因素，試驗(yàn)配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%、2%、3%的納米SiO2強(qiáng)化劑、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%、3%、5%、7%的Na2SiO3強(qiáng)化劑、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%、2%、3%、4%的HCl強(qiáng)化劑。不同種類不同濃度的強(qiáng)化劑分別對(duì)再生粗骨料進(jìn)行浸泡強(qiáng)化處理，納米SiO2強(qiáng)化劑浸泡強(qiáng)化時(shí)間分別為24 h、48 h、72 h，Na2SiO3強(qiáng)化劑浸泡強(qiáng)化時(shí)間分別為1 h、5 h、10 h，HCl強(qiáng)化劑浸泡強(qiáng)化時(shí)間分別為1 h、2 h、3 h。結(jié)果顯示，強(qiáng)化劑強(qiáng)化處理后再生粗骨料吸水率和壓碎指標(biāo)明顯降低，通過(guò)強(qiáng)化前后再生粗骨料物理性能變化幅度得出：濃度2%強(qiáng)化48 h為納米SiO2最佳強(qiáng)化機(jī)制；濃度7%強(qiáng)化5 h為Na2SiO3最佳強(qiáng)化機(jī)制；濃度3%強(qiáng)化2 h為HCl最佳強(qiáng)化機(jī)制；三種強(qiáng)化劑強(qiáng)化效果順序?yàn)榧{米SiO2＞HCl＞Na2SiO3。

強(qiáng)化劑; 再生粗骨料; 改性

隨著我國(guó)現(xiàn)代化城市建設(shè)、城鎮(zhèn)化建設(shè)進(jìn)程的加快，大量的危舊建筑被拆除和重建，每年新增數(shù)以億噸的建筑垃圾。另外，社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人均生活水平大幅提高，翻新、改裝、重裝家居屋舍儼然已成為一種“時(shí)尚”和“潮流”，基本以5-7年為周期，導(dǎo)致裝飾裝修垃圾排放量與日俱增，似有“垃圾圍城”之勢(shì)[1]。建筑垃圾約為城市垃圾總量的30%～40%，2019年我國(guó)新增35億噸建筑垃圾，2020年堆存總量已達(dá)200億噸，是我國(guó)排放量最大的城市固體廢棄物[2]。

大量的建筑廢棄物任意填埋堆放不僅侵占大量土地面積，還造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。目前天然資源極其匱乏，合理有效的對(duì)建筑垃圾重新利用，減少天然資源開(kāi)采量，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。目前建筑垃圾廣泛的利用方式為：對(duì)建筑垃圾回收，簡(jiǎn)單的破碎和篩分，根據(jù)顆粒大小分成粗骨料和細(xì)骨料，用于替代天然石子和砂子[3]。該種方式得到的再生粗骨料顆粒棱角多，表面包裹有舊砂漿，破碎和篩分過(guò)程會(huì)使再生粗骨料產(chǎn)生微裂縫，多種原因?qū)е略偕止橇洗嬖谖矢摺核橹笜?biāo)高、孔隙率大等缺點(diǎn)[4]。這些不利因素限制了再生粗骨料的使用途徑和范圍，降低了建筑垃圾綜合利用率。

為了加大再生粗骨料應(yīng)用范圍，提高建筑垃圾資源化利用率，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者對(duì)再生粗骨料性能改善進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究，提出了多種再生粗骨料強(qiáng)化方法，主要包括物理強(qiáng)化、化學(xué)強(qiáng)化和微生物強(qiáng)化[5,6]。常見(jiàn)的物理強(qiáng)化方法如加熱研磨法、立式偏心研磨、臥式機(jī)械強(qiáng)制研磨、顆粒整形等，均是依靠機(jī)械設(shè)備，對(duì)再生粗骨料進(jìn)行削磨加工，骨料顆粒之間相互摩擦與撞擊，去除外表粘結(jié)的砂漿和棱角，降低再生粗骨料的吸水率和壓碎指標(biāo)，并且得到粒形較好的顆粒[6,7]。但是物理方法改善再生粗骨料的同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生較多的粉料，機(jī)械能耗高，骨料產(chǎn)生機(jī)械損傷。

而化學(xué)強(qiáng)化則是充分利用再生粗骨料表面附著砂漿孔隙率大、吸水率高的特點(diǎn)，采用化學(xué)強(qiáng)化液對(duì)再生粗骨料進(jìn)行噴淋、浸泡等處理，使溶液中的化學(xué)成分與骨料表面砂漿層中Ca(OH)2等成分激發(fā)化學(xué)反應(yīng)[8]，從而對(duì)再生粗骨料砂漿層的孔隙和微裂縫進(jìn)行填充與修復(fù)，起到細(xì)化再生粗骨料孔隙結(jié)構(gòu)，提高密實(shí)度，降低壓碎指標(biāo)和吸水率的目的[9]。Kou SC等利用PVA對(duì)再生骨料進(jìn)行浸泡，浸泡強(qiáng)化后再生骨料孔隙率降低，密實(shí)度增加，吸水率降低[10]。范玉輝等研究了納米SiO2、PVA、水玻璃三種溶液，以及PVA與水玻璃混合的方式對(duì)再生骨料的強(qiáng)化試驗(yàn)，表明濃度0.5%的PVA、濃度5%的水玻璃溶液改性效果最佳[11]。Tam V等人進(jìn)行了HCl、H2SO4和H3PO4溶液浸泡再生粗骨料的試驗(yàn)研究，試驗(yàn)表明，酸處理后再生骨料吸水率大幅度降低[12]。

眾所周知，水泥水化產(chǎn)生大量的Ca(OH)2，附著砂漿中殘留的Ca(OH)2就成了其潛在活性源，水玻璃（Na2SiO3）和活性極高的納米SiO2溶膠可以與再生粗骨料中殘留Ca(OH)2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成水化硅酸鈣（C-S-H）凝膠，填充砂漿的孔隙，提高骨料密實(shí)度，降低再生粗骨料的孔隙率、吸水率和壓碎指標(biāo)[11-14]。而鹽酸（HCl）可以和Ca(OH)2發(fā)生反應(yīng)，生成能溶于水的CaCl2，使骨料外表的砂漿溶解脫落，去除了再生粗骨料的薄弱結(jié)構(gòu)，使再生粗骨料的物理性能有效改善，并且處理后再生粗骨料與新拌水泥的粘結(jié)更加牢固[12]。

故該文選用納米SiO2溶膠、水玻璃（Na2SiO3）和鹽酸（HCl）溶液分別對(duì)再生粗骨料進(jìn)行強(qiáng)化處理，研究三種不同的化學(xué)試劑對(duì)再生粗骨料吸水率、壓碎指標(biāo)等物理性能的改善情況，尋找最佳的骨料強(qiáng)化條件，提高再生粗骨料的性能品質(zhì)，為再生粗骨料的高附加值應(yīng)用提供基礎(chǔ)。

1 材料及方法

1.1 材料

1.1.1 天然及再生粗骨料試驗(yàn)所用天然粗骨料為粒徑4.75～26.5 mm連續(xù)級(jí)配的天然石子。再生粗骨料采用顎式破碎機(jī)對(duì)學(xué)校實(shí)驗(yàn)室和檢測(cè)中心廢棄混凝土試塊進(jìn)行破碎制得，篩分出粒徑小于4.75 mm的舍棄，大于26.5 mm的進(jìn)行二次破碎，最終選用4.75～26.5 mm連續(xù)級(jí)配的再生粗骨料進(jìn)行強(qiáng)化試驗(yàn)研究。天然石子和再生粗骨料如圖1所示。

圖1 試驗(yàn)用粗骨料

依據(jù)國(guó)家規(guī)范《建設(shè)用卵石、碎石》（GB/T 14685-2011）[15]和《混凝土用再生粗骨料》（GB/T 25177-2010）[16]的相關(guān)要求和方法，對(duì)試驗(yàn)用天然石子和再生粗骨料進(jìn)行吸水率、壓碎指標(biāo)、表觀密度和堆積密度的測(cè)試，骨料性能如表1所示。

表1 天然及再生粗骨料性能指標(biāo)

通過(guò)表1可知，相對(duì)于天然石子，再生粗骨料的各項(xiàng)性能指標(biāo)都較差，吸水率高達(dá)天然石子的4.5倍，壓碎指標(biāo)比天然石子高出53%。

1.1.2 強(qiáng)化試劑納米SiO2溶膠：溶膠近似透明，型號(hào)為HTSi-11L，SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%，平均粒徑20 nm，pH值為9.7。

水玻璃（Na2SiO3）：無(wú)色透明狀液體，型號(hào)為TPY3411，模數(shù)為3.3。Na2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9.0%，SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為28.8%。

鹽酸（HCl）溶液：GR500 mL的鹽酸試劑，HCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36%。

1.1.3 水試驗(yàn)中所用水均為自來(lái)水。

1.2 再生粗骨料強(qiáng)化方法

再生粗骨料與天然石子最本質(zhì)區(qū)別是再生粗骨料外表面附著一層砂漿體，砂漿層中殘留有Ca(OH)2，納米SiO2、Na2SiO3和HCl易被高吸水率的再生粗骨料吸入附著砂漿孔隙內(nèi)部，并均可與Ca(OH)2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。納米SiO2和Na2SiO3與Ca(OH)2反應(yīng)生成C-S-H凝膠，填充孔隙；HCl與Ca(OH)2發(fā)生反應(yīng)生成能溶于水的CaCl2，使得表面砂漿層剝離脫落，削弱了附著砂漿的不良影響，改善再生粗骨料。

依據(jù)以上原理，三種強(qiáng)化試劑均采用自然浸泡的方式對(duì)再生粗骨料進(jìn)行強(qiáng)化，具體強(qiáng)化機(jī)制如下表述。

（1）將洗去泥土和粉塵的再生粗骨料進(jìn)行烘干，待冷卻降溫至室溫，再將骨料分別倒入不同濃度納米SiO2強(qiáng)化液、Na2SiO3強(qiáng)化液和HCl強(qiáng)化液中，強(qiáng)化液浸沒(méi)骨料2 cm以上，充分?jǐn)嚢韬笞匀唤葜猎O(shè)定時(shí)間。

（2）對(duì)三種原強(qiáng)化試劑進(jìn)行稀釋，配制SiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1%、2%、3%的納米SiO2強(qiáng)化液；Na2SiO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1%、3%、5%、7%的Na2SiO3強(qiáng)化液；HCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1%、2%、3%、4%的HCl強(qiáng)化液。

（3）納米SiO2強(qiáng)化液強(qiáng)化時(shí)間分別為24 h、48 h、72 h；Na2SiO3強(qiáng)化液強(qiáng)化時(shí)間分別為1 h、5 h、10h；HCl強(qiáng)化液強(qiáng)化時(shí)間分別為1 h、2 h、3 h。

（4）再生粗骨料強(qiáng)化到設(shè)定時(shí)間后，從強(qiáng)化液中撈出，自然晾曬干，測(cè)試強(qiáng)化后的物理性能。

圖2 再生粗骨料強(qiáng)化

2 結(jié)果與分析

2.1 選擇最佳強(qiáng)化機(jī)制

吸水率和壓碎指標(biāo)為再生骨料的主要性能指標(biāo)，也是影響再生混凝土性能的關(guān)鍵因素。試驗(yàn)以吸水率和壓碎指標(biāo)的改善程度為依據(jù)，選定不同強(qiáng)化時(shí)間和不同濃度下再生骨料的最優(yōu)強(qiáng)化機(jī)制。再生粗骨料經(jīng)不同強(qiáng)化液不同強(qiáng)化機(jī)制作用下吸水率和壓碎指標(biāo)如表2～7所示。

表2 SiO2不同強(qiáng)化機(jī)制下再生粗骨料吸水率

表3 SiO2不同強(qiáng)化機(jī)制下再生粗骨料壓碎指標(biāo)

表4 Na2SiO3不同強(qiáng)化機(jī)制下再生粗骨料吸水率

表5 Na2SiO3不同強(qiáng)化機(jī)制下再生粗骨料壓碎指標(biāo)

表6 HCl不同強(qiáng)化機(jī)制下再生粗骨料吸水率

表7 HCl不同強(qiáng)化機(jī)制下再生粗骨料壓碎指標(biāo)

依據(jù)表2～7中數(shù)據(jù)，做圖3～8分析強(qiáng)化劑濃度和強(qiáng)化時(shí)間對(duì)再生粗骨料吸水率、壓碎指標(biāo)的影響規(guī)律。

圖3 SiO2不同強(qiáng)化機(jī)制下再生粗骨料吸水率

圖4 SiO2不同強(qiáng)化機(jī)制下再生粗骨料壓碎指標(biāo)

由圖3可知，再生粗骨料的吸水率隨納米SiO2濃度和強(qiáng)化時(shí)間的增加而逐漸降低。由曲線斜率可以看出，納米SiO2濃度由1%增加到2%再生粗骨料吸水率下降程度遠(yuǎn)大于由2%增加到3%骨料吸水率的降低程度，以強(qiáng)化48 h條件為例，2%濃度比1%濃度骨料吸水率降低19.0%，3%濃度比2%濃度骨料吸水率降低4.3%；由曲線相對(duì)位置可以看出，強(qiáng)化時(shí)間從24 h增加到48 h，骨料吸水率降低幅度較大，從48 h增加到72 h骨料吸水率降低幅度較小，以納米SiO2濃度2%為例，強(qiáng)化48 h相比于24 h，骨料吸水率降低16.1%，強(qiáng)化72 h相比于48 h，骨料吸水率降低2.1%。

由圖4可知，經(jīng)納米SiO2強(qiáng)化后再生粗骨料的壓碎指標(biāo)呈現(xiàn)出和吸水率同樣的變化規(guī)律，納米SiO2濃度由1%增加到2%再生粗骨料壓碎指標(biāo)大幅度降低，由2%增加到3%骨料壓碎指標(biāo)降低幅度較小，以強(qiáng)化48 h條件為例，2%濃度比1%濃度骨料壓碎指標(biāo)降低20.0%，3%濃度比2%濃度骨料壓碎指標(biāo)降低2.6%；強(qiáng)化時(shí)間從24 h增加到48 h，骨料壓碎指標(biāo)降低幅度較大，從48 h增加到72 h骨料壓碎指標(biāo)降低幅度較小，以納米SiO2濃度2%為例，強(qiáng)化48 h相比于24 h，骨料壓碎指標(biāo)降低10.1%，強(qiáng)化72 h相比于48 h，骨料吸水率降低1.7%。

圖5 Na2SiO3不同強(qiáng)化機(jī)制下再生粗骨料吸水率

圖6 Na2SiO3不同強(qiáng)化機(jī)制下再生粗骨料壓碎指標(biāo)

納米粒徑級(jí)的SiO2極易進(jìn)入吸水率高的再生粗骨料孔隙內(nèi)部，較好的填充砂漿層的孔隙，同時(shí)高活性的納米SiO2與Ca(OH)2反應(yīng)生成C-S-H凝膠，改善孔隙結(jié)構(gòu)，提高密實(shí)度。增加SiO2濃度和強(qiáng)化時(shí)間使反應(yīng)更充分，但達(dá)到反應(yīng)臨界值時(shí)，再增加SiO2濃度和強(qiáng)化時(shí)間對(duì)再生粗骨料改善程度不再明顯，以最少納米SiO2用量和最短強(qiáng)化周期為成本控制指標(biāo)，綜合再生粗骨料吸水率和壓碎指標(biāo)的改善狀態(tài)，選定納米SiO2濃度2%，強(qiáng)化48 h為納米SiO2最佳強(qiáng)化機(jī)制。

由圖5可知，再生粗骨料吸水率隨Na2SiO3強(qiáng)化液濃度和強(qiáng)化時(shí)間的增加而逐漸降低。由曲線斜率可知，Na2SiO3濃度由1%增加到3%和由5%增加到7%曲線變化平緩，吸水率降低幅度小，Na2SiO3濃度由3%增加到5%曲線走向較陡，吸水率下降幅度大，以強(qiáng)化5 h曲線為例，Na2SiO3濃度由1%增加到3%、由3%增加到5%、由5%增加到7%吸水率分別降低1.6%、8.1%和1.8%。由曲線相對(duì)位置可知，強(qiáng)化時(shí)間從1 h增加到5 h，骨料吸水率降低幅度大于從5h增加到10h的降低程度，以Na2SiO3濃度5%為例，強(qiáng)化5 h相比于1 h，骨料吸水率降低9.5%，強(qiáng)化10 h相比于5 h，骨料吸水率降低1.8%。

由圖6可知，再生粗骨料壓碎指標(biāo)隨Na2SiO3強(qiáng)化液濃度和強(qiáng)化時(shí)間的增加而逐漸降低。由曲線斜率可知，隨Na2SiO3濃度增加，骨料壓碎指標(biāo)基本勻速降低，以強(qiáng)化5 h曲線為例，Na2SiO3濃度由1%增加到3%、由3%增加到5%、由5%增加到7%壓碎指標(biāo)分別降低4.6%、4.0%和3.5%。由曲線相對(duì)位置可知，強(qiáng)化時(shí)間從1 h增加到5 h，骨料壓碎指標(biāo)降低幅度明顯大于從5 h增加到10 h的降低幅度，以Na2SiO3濃度5%為例，強(qiáng)化5 h相比于1 h，骨料壓碎指標(biāo)降低5.3%，強(qiáng)化10 h相比于5 h，骨料壓碎指標(biāo)無(wú)降低。

Na2SiO3在CO2條件下硬化析出硅酸凝膠，可黏合骨料細(xì)微裂縫，同時(shí)與砂漿層中Ca(OH)2反應(yīng)，生成水硬性C-S-H凝膠，填充細(xì)化孔隙結(jié)構(gòu)，從而提高骨料的密實(shí)度，降低吸水率和壓碎指標(biāo)。通過(guò)逐漸增加Na2SiO3濃度和強(qiáng)化時(shí)間的方式，尋找Na2SiO3與Ca(OH)2完全反應(yīng)的臨界值，綜合分析圖5、圖6不同濃度Na2SiO3和不同強(qiáng)化時(shí)間對(duì)再生粗骨料吸水率和壓碎指標(biāo)的改善程度，選定Na2SiO3濃度7%，強(qiáng)化5h為Na2SiO3最佳強(qiáng)化機(jī)制。

圖7 HCl不同強(qiáng)化機(jī)制下再生粗骨料吸水率

圖8 HCl不同強(qiáng)化機(jī)制下再生粗骨料壓碎指標(biāo)

由圖7可知，再生粗骨料吸水率隨HCl強(qiáng)化液濃度和強(qiáng)化時(shí)間的增加而逐漸降低。由曲線斜率可知，增大HCl濃度，吸水率曲線斜率有增大趨勢(shì)，以強(qiáng)化2 h曲線為例，HCl濃度由1%增加到2%、由2%增加到3%、由3%增加到4%吸水率分別降低5.1%、5.4%和9.4%，降低幅度逐漸增大。由曲線相對(duì)位置可知，強(qiáng)化時(shí)間由1 h增加到2 h骨料吸水率降低幅度明顯大于2 h增加到3 h的降低幅度，以HCl濃度2%為例，強(qiáng)化時(shí)間2 h比1h吸水率降低5.1%，強(qiáng)化3 h比2 h吸水率降低1.8%。

由圖8可知，經(jīng)HCl強(qiáng)化后再生粗骨料壓碎指標(biāo)呈現(xiàn)出和吸水率類似的變化規(guī)律。由曲線斜率可知，增大HCl濃度，壓碎指標(biāo)曲線斜率有增大趨勢(shì)，以強(qiáng)化2 h曲線為例，HCl濃度由1%增加到2%、由2%增加到3%、由3%增加到4%壓碎指標(biāo)分別降低2.1%、4.9%和8.9%，降低幅度逐漸增大。由曲線相對(duì)位置可知，強(qiáng)化時(shí)間由1 h增加到2 h骨料壓碎指標(biāo)明顯降低，強(qiáng)化2 h和3 h的骨料壓碎指標(biāo)基本一致，無(wú)明顯降低。

HCl與再生粗骨料砂漿層中的Ca(OH)2發(fā)生反應(yīng)，生成CaCl2溶于水，使得再生粗骨料表面砂漿層脫落，圖7和8中，強(qiáng)化時(shí)間1 h增加到2 h骨料性能改善程度明顯，而由2 h增加到3 h，骨料性能改善幅度較小。分析原因，較短的強(qiáng)化時(shí)間1 h，未能使HCl與Ca(OH)2徹底反應(yīng)，只融解脫落少量的砂漿；強(qiáng)化時(shí)間增加到2 h，反應(yīng)基本徹底，大部分砂漿層脫落融解，再增加時(shí)間到3 h，對(duì)再生粗骨料性能改善程度不大。

經(jīng)4%濃度HCl強(qiáng)化后，再生粗骨料吸水率和壓碎指標(biāo)下降最多，然而該濃度的強(qiáng)化液與骨料反應(yīng)程度大，與砂漿層反應(yīng)剩余的HCl還繼續(xù)與內(nèi)部石子反應(yīng)，產(chǎn)生大量的泥砂，大幅度減少再生粗骨料質(zhì)量，造成資源浪費(fèi)，故不選擇4%濃度為最優(yōu)強(qiáng)化條件，而選擇HCl濃度3%，強(qiáng)化2 h為HCl最佳強(qiáng)化機(jī)制。

2.2 強(qiáng)化前后再生粗骨料與天然石子性能對(duì)比

利用上一小節(jié)分析得出的三種不同強(qiáng)化液的最佳強(qiáng)化機(jī)制分別對(duì)再生粗骨料進(jìn)行強(qiáng)化處理。用同樣的試驗(yàn)方法對(duì)三種強(qiáng)化液處理后的再生粗骨料進(jìn)行物理性能測(cè)試，不同強(qiáng)化液強(qiáng)化后骨料性能如表8所示。

表8 強(qiáng)化后再生粗骨料性能指標(biāo)

為直觀表現(xiàn)不同強(qiáng)化液對(duì)再生粗骨料性能的改善狀況，結(jié)合表1和表8作圖如下所示：

圖9 不同粗骨料性能對(duì)比

由圖9可知，經(jīng)三種強(qiáng)化液強(qiáng)化處理后，再生粗骨料的性能均得到有效改善，尤其吸水率和壓碎指標(biāo)降低幅度明顯，納米SiO2、Na2SiO3和HCl強(qiáng)化后再生粗骨料吸水率分別降低29.9%、16.4%和20.9%，壓碎指標(biāo)分別降低29.7%、16.4%和18.2%，表觀密度和堆積密度也有不同程度的提高。納米SiO2對(duì)再生粗骨料的改善效果優(yōu)于其他兩種強(qiáng)化液。

3 結(jié)論

通過(guò)三種強(qiáng)化劑，設(shè)置不同強(qiáng)化時(shí)間、不同強(qiáng)化劑濃度，對(duì)再生粗骨料進(jìn)行強(qiáng)化試驗(yàn)，由強(qiáng)化處理后再生粗骨料性能指標(biāo)的變化幅度確定最佳強(qiáng)化機(jī)制，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得出以下主要結(jié)論：

（1）相對(duì)于天然石子，再生粗骨料的性能較差，吸水率高達(dá)天然石子的4.5倍，壓碎指標(biāo)比天然石子高出53%；

（2）納米SiO2、Na2SiO3和HCl對(duì)再生粗骨料均有較好的強(qiáng)化效果，使再生粗骨料的吸水率和壓碎指標(biāo)大幅度降低，三種強(qiáng)化液強(qiáng)化效果順序?yàn)榧{米SiO2＞HCl＞Na2SiO3。納米SiO2濃度2%，強(qiáng)化48h為納米SiO2最佳強(qiáng)化機(jī)制；Na2SiO3濃度7%，強(qiáng)化5h為Na2SiO3最佳強(qiáng)化機(jī)制；HCl濃度3%，強(qiáng)化2h為HCl最佳強(qiáng)化機(jī)制；

（3）通過(guò)納米SiO2、Na2SiO3、HCl最佳強(qiáng)化條件處理后再生粗骨料吸水率分別降低29.9%、16.4%和20.9%，壓碎指標(biāo)分別降低29.7%、16.4%和18.2%，表觀密度和堆積密度得到提高，接近于天然骨料水平。

[1] 段珍華,黃冬麗,肖建莊,等.建筑裝修垃圾成分調(diào)研及資源化處置模式探討[J/OL].環(huán)境工程:1-13[2021-07-02]. http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2097.x.20201225.1559.002.html.

[2] 魯官友.新固廢法力推“建筑垃圾分類處理、回收利用和全過(guò)程管理”[N].中國(guó)建材報(bào),2020-09-18(04)

[3] 胡旭晗,肖杰,楊和平,等.再生粗集料化學(xué)強(qiáng)化試驗(yàn)研究[J].中外公路,2019,39(1):256-260

[4] 孫躍東,肖建莊.再生混凝土骨料[J].混凝土,2004(6):33-36

[5] 索倫,彭鵬,趙燕茹.再生粗集料強(qiáng)化試驗(yàn)研究[J].材料導(dǎo)報(bào),2015,29(S1):362-365

[6] 張曉彤.微生物礦化沉積改性再生骨料及其機(jī)理研究[D].青島:青島理工大學(xué),2016

[7] 吳旭彪,周廣利.再生粗集料改性技術(shù)研究現(xiàn)狀綜述[J].公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版),2020,16(4):147-150

[8] 閆洪生.納米SiO2強(qiáng)化再生粗骨料混凝土力學(xué)性能的試驗(yàn)研究[D].青島:青島理工大學(xué),2018

[9] Xuan D, Zhan B, Poon C. Assessment of mechanical properties of concrete incorporating carbonated recycled concrete aggregates [J]. Cement and Concrete Composites, 2016,65:67-74

[10] Kou SC, Poon CS. Properties of concrete prepared with PVA–impregnated recycled concrete aggregates [J].Cement & Concrete Compos-ites, 2010(32):649-654

[11] 范玉輝,牛海成,張向?qū)?納米SiO2改性再生混凝土試驗(yàn)研究[J].混凝土,2017(7):92-95

[12] Tam V, Tam C, Le K. Removal of cement mortar remains from recycled aggregate using presoaking approaches [J]. Resources, Conservation and Recycling, 2007,50(1):82-101

[13] 楊志遠(yuǎn).納米二氧化硅改善再生骨料混凝土性能研究[D].深圳:深圳大學(xué),2018

[14] 楊飛華,郝利煒,程海麗.水玻璃改性廢混凝土再生粗骨料對(duì)混凝土強(qiáng)度及抗凍性影響試驗(yàn)研究[J].江西建材,2015(12):43-45

[15] 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).建設(shè)用卵石、碎石:GB/T 14685-2011[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2011

[16] 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).混凝土用再生粗骨料:GB/T 25177-2010 [S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2010

Research on the Modification of Chemical Reinforcers to Reclaimed Coarse Aggregates

WEI Hong-jun1, YAN Hong-sheng2, ZHU Ya-guang3, XU Pei-zhen3, WANG Xin-bo4

1.266061,2.2660333.266033,4.266071,

The surface of recycled coarse aggregate prepared by simple crushing and screening is covered with a layer of old mortar, which is the fundamental reason for the high water absorption rate and crushing index of recycled coarse aggregate and the limitation of its popularization and application. In order to improve the physical properties of reclaimed coarse aggregate, nano-SiO2reinforcer with mass fraction of 1%, 2% and 3%, Na2SiO3reinforcer with mass fraction of 1%, 3%, 5% and 7%, HCl reinforcer with mass fraction of 1%, 2%, 3% and 4% were formulated in view of adverse factors of reclaimed coarse aggregate. The regenerated coarse aggregate was soaked and strengthened by different kinds of intensifiers with different concentrations. The strengthening time of nano-SiO2intensifier was 24 h, 48 h, 72 h, Na2SiO3intensifier was 1 h, 5 h, 10 h, HCl intensifier was 1 h, 2 h, 3 h, respectively. The results showed that water absorption rate and crushing index of reclaimed coarse aggregate decreased significantly after strengthening with fortifier. According to the variation range of physical properties of reclaimed coarse aggregate before and after strengthening, the optimal strengthening mechanism of nano-SiO2was 2% for 48 h. The best strengthening mechanism of Na2SiO3was 7% for 5 h. The best strengthening mechanism of HCl was 3% for 2 h. The order of strengthening effect of the three enhancers is nano-SiO2> HCl > Na2SiO3.

Reinforcer; reclaimed ccoarse aggregate; modification

TU521

A

1000-2324(2021)06-1009-08

2021-07-02

2021-09-23

國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(51578342);中國(guó)博士后科學(xué)基金資助項(xiàng)目(2015M582418)

魏紅俊(1964-),女,高級(jí)經(jīng)濟(jì)師,研究方向?yàn)榻ㄖ?jié)能與可再生能源利用. E-mail:dicaichu@126.com

通訊作者:Author for correspondence. E-mail:zygqd@sina.com