本发明涉及建筑材料，具体地指一种再生骨料表面强化改性剂及其改性方法。
背景技术：
用建筑垃圾中的废混凝土经破碎、筛分而制成的骨料称为再生骨料。因直接破碎后或简单研磨整形后的再生骨料的表面黏附有一定量的旧水泥砂浆，该旧水泥砂浆导致再生骨料的吸水率、压碎值增大，表观密度、坚固性降低，在再生骨料配制的混凝土中，因旧水泥砂浆与新拌混凝土水泥砂浆之间的界面往往成为混凝土微观结构中的薄弱处，从而使得再生骨料混凝土的性能明显低于天然骨料混凝土性能。
目前对再生骨料表面强化的改性措施主要有：化学溶液浸润强化、浆液填充强化、预吸水填充强化、物理整形强化、原位强化、微生物强化、超声波清洗强化、高浓度二氧化碳强化等方式。
其中，化学溶液浸润强化有：盐酸溶液浸润、草酸溶液浸润、水玻璃溶液浸润、硅烷溶液浸润、聚乙烯醇溶液浸润等；物理整形强化有：简单研磨整形强化、先加热再研磨整形强化、中微波加热机械研磨整形强化等；填充强化有：纳米二氧化硅浆液填充强化、硅灰—粉煤灰体系浆液填充强化、硅灰—矿粉体系浆液填充强化、水泥—稻壳灰—高岭土体系浆液填充强化、再生骨料预吸水填充强化、石墨烯填充强化等；微生物强化主要是微生物菌种矿化沉积强化；再生骨料超声波清洗强化在国外有所研究，在国内尚无相关应用报道；此外，采用高浓度二氧化碳强化改性再生骨料的性能一般介于天然骨料性能与直接破碎的再生骨料性能之间。
大多数单一的化学溶液浸润强化、物理预吸水填充强化、浆液填充强化改性措施，其浸泡过程繁琐，耗时较长，操作困难，可能对再生骨料的表观密度、吸水率、压碎值等指标有较大改善作用，但其对再生骨料混凝土整体性能的提升有限；先加热再研磨整形强化、中微波加热机械研磨整形强化等强化措施能耗较大；石墨烯填充强化、纳米二氧化硅浆液填充强化、超声波清洗强化、微生物菌种矿化沉积强化、高浓度二氧化碳强化等措施技术复杂，成本较高难以推广应用。
因此，需要研发一种操作简单、成本低、对再生骨料进行原位强化的再生骨料表面强化改性剂，从而节省大量浸泡、沥干，再风干或烘干的时间，极大提高再生骨料的表面强化改性效果，并对采用再生骨料配制的混凝土的性能有明显提升作用。
技术实现要素：
本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种操作简单、成本低、对再生骨料进行原位强化的再生骨料表面强化改性剂及其改性方法。
本发明的技术方案为：一种再生骨料表面强化改性剂，其特征在于，包括以下按质量份数计的各组分：
优选的，包括以下按质量份数计的各组分：
更优选的，包括以下按质量份数计的各组分：
进一步的，所述微硅粉中无定形sio2的含量≥92％，平均粒径0.25～0.35μm，比表面积15000～25000m2/kg。
进一步的，所述轻烧氧化镁中mgo的含量≥85％，粒径要求为45μm筛余≤5％，比表面积500～650m2/kg，烧失量≤1％，密度2.9～3.3g/cm3。
进一步的，所述超细铝酸钙粉中al2o3含量为50～55％，cao的含量40～45％，平均粒径0.5μm～0.7μm，比表面积10000～12000m2/kg。
进一步的，所述速溶硅酸钠粉的模数m＝1.9～2.1，氧化钠的含量为25.5～29％，二氧化硅的含量为49～53％，粒径要求为100目通过率≥90％。
进一步的，所述超细粉煤灰的粒径要求为30μm筛余≤5％，比表面积600～750m2/kg，烧失量≤5％。
进一步的，所述超细矿渣粉的密度2.8～2.9g/cm3，比表面积600～800m2/kg，烧失量≤3％。
进一步的，所述超细海泡石粉的密度为2.0～2.5g/cm3，比表面积1000～1200m2/kg，烧失量≤24％。
以上方案中，微硅粉中sio2的含量、超细铝酸钙粉中al2o3、cao的含量、速溶硅酸钠粉中氧化钠、二氧化硅的含量均为质量百分含量，粒径要求中100目通过率、筛余量均为质量比例。
本发明还提供以上任一所述的再生骨料表面强化改性剂的改性方法，其特征在于，步骤为：
1)称取相应质量份的微硅粉、轻烧氧化镁、超细铝酸钙粉、速溶硅酸钠粉、超细粉煤灰、超细矿渣粉、超细海泡石粉、聚羧酸减水剂混合成再生骨料表面强化改性剂；
2)将直接破碎或简单整形后的再生骨料、表面强化改性剂、水按质量比100：1.5～2.7：5.6～11进行混合，充分搅拌2min，得到改性后的再生骨料。
本发明提供的再生骨料表面强化改性剂是一种无机材料，可用于直接破碎后的再生骨料，尤其适用于经过简单研磨整形后的再生骨料的表面强化。再生骨料表面强化改性剂包括以下八类原材料，均为市售产品，其作用原理为：
1)微硅粉：具有粒径小，比表面积大，可改善粉料级配、填充再生骨料或再生混凝土的微孔及微裂纹，提高再生混凝土的密实性，改善再生混凝土的抗渗性、耐腐蚀性等特点；
2)轻烧氧化镁：填充于再生骨料或再生混凝土的微孔及微裂纹处，以其后期反应产生的延迟膨胀性能使得缺陷处的填充更加密实，增强加固作用更好，且其延时膨胀性能可部分补偿再生混凝土收缩所产生的拉应力，增强再生混凝土的抗裂性能，减少裂缝的产生；
3)超细铝酸钙粉：灰白色粉末，微溶于水，水解生成水化铝酸钙，与氢氧化钙反应生成水化铝酸二钙，水化铝酸二钙一般为介稳相，会逐步转变成水化铝酸三钙的稳定相，其与水泥及其水化产物发生反应生成水化硫铝酸钙为再生骨料及再生混凝土提供早期强度；
4)速溶硅酸钠粉：一方面，溶于水后填充再生骨料或再生混凝土的微孔及微裂纹，提高再生骨料的密实度和强度，增强再生混凝土抗渗性、抗冻性等；另外一方面，作为碱性激发剂，可激发超细粉煤灰、超细矿渣粉等活性掺合料的火山灰活性；
5)超细粉煤灰：粒径较小，比表面积较大，可吸附在孔隙或裂缝附近，被硅酸钠溶液激发后，可生成水化硅酸钙或水化铝酸钙，填充孔隙或裂缝，增强再生骨料性能，提升再生混凝土后期强度及耐久性；
6)超细矿渣粉：粒径较小，比表面积较大，可与超细粉煤灰一起发挥超叠加效应，吸附在孔隙或裂缝附近，被硅酸钠溶液激发后，生成水化硅酸钙和类沸石物质，填充孔隙或裂缝，增强再生骨料性能，提高再生混凝土早期强度及耐久性；
7)超细海泡石粉：粒径小，比表面积大，在碱性溶液中易溶解，可改善粉料级配，与其他粉料一起在微孔及微裂纹处填充后，利用其局部多水环境，增加超细铝酸钙粉的溶解量，使微孔及微裂纹处的水化产物发展更充分，更有利于微孔及微裂纹处早期强度的提高，还能促进其他粉料与水泥水化产生的氢氧化钙充分反应，对孔隙的填充更加充分，有利于骨料的改性增强；此外，其可增加再生混凝土的保水性、黏聚性，降低再生混凝土的收缩，提高再生混凝土的抗渗性、耐腐蚀性和抗裂性；
8)聚羧酸减水剂：减水效率高，可降低改性剂中粉料的吸水率，增加改性剂中粉体的分散性，有利于提高改性剂的填充性；以上八类原材料按一定的比例掺配，使用前加入适量的水分，在常温下搅拌均匀即可制成新型再生骨料表面强化改性剂。
本发明的有益效果为：
(1)使用该再生骨料表面强化改性剂时，无需对再生骨料进行长时间浸泡，工序简单、耗时较短；也不需要对骨料采取加热或微波处理等去除骨料表面黏附的旧水泥砂浆，直接使用改性剂对旧水泥砂浆界面及孔洞、裂缝处进行原位强化，工艺简单，能耗较低。
(2)使用该改性剂进行表面强化处理，相比石墨烯填充强化、超声波清洗强化、微生物菌种矿化沉积强化、高浓度二氧化碳强化等措施，技术难度小，操作简单。
(3)该改性剂为采用常规原料制备而成的粉体，包装简便，运输便利，成本适中，加水搅拌后即可使用，方便推广应用。
(4)采用改性剂对简单整形再生粗骨料进行强化后配制的混凝土与采用天然骨料配制的混凝土的各项性能几乎接近，其改性处理效果相当显著。
具体实施方式
下面结合实施例进一步阐述本发明内容，但是本发明并不限于下述实施例。实施例1～5中再生骨料表面强化改性剂配方如下表1所示(数据单位为质量份数)。
表1
实施例1
本发明提供的一种再生骨料表面强化改性剂，包括以下按质量份数计的各组分：微硅粉15份、速溶硅酸钠粉1.8份、轻烧氧化镁23份、超细铝酸钙粉11份、超细粉煤灰57份、超细矿渣粉38份、超细海泡石粉1.0份、聚羧酸减水剂0.8份。
以上原料组分均为市售产品：
微硅粉为四川朗天资源综合利用有限公司产混凝土用微硅粉，无定形sio2的含量为93.25％，平均粒径为0.3μm，密度2200kg/m3，比表面积20000m2/kg；
轻烧氧化镁为武汉三源特种建材有限公司生产，其mgo的含量为88.3％，45μm筛余为3％，比表面积为550m2/kg，烧失量为0.8％，密度3.0g/cm3，活性反应时间为127s，7d胶砂限制膨胀率为0.032％；
超细铝酸钙粉为巩义市富中冶金材料厂生产，其al2o3的含量为51％，cao的含量为45％，平均粒径为0.6μm，比表面积为11000m2/kg；
速溶硅酸钠粉为佛山中发水玻璃厂生产的水玻璃粉，模数为2.0，氧化钠的含量为27％，二氧化硅的含量为51％，100目通过率为93％；
超细粉煤灰为江苏德玛超细粉体科技有限公司生产，其30μm筛余为3％，比表面积700m2/kg，烧失量5％，需水量比95％，28d活性指数95％；
超细矿渣粉为山东康晶新材料科技有限产s140，其密度2.9g/cm3，比表面积800m2/kg，烧失量1％，3d活性指数140％，28d活性指数110％；
超细海泡石粉为灵寿县健石矿物粉体厂生产，其密度为2.3g/cm3，硬度2.5，比表面积1025m2/kg，烧失量20％，有害矿物量2％，ph值8.1，水分11％。
聚羧酸减水剂为西卡高性能聚羧酸粉体减水剂，比重0.7g/cm3，23℃时40％溶液的ph值为8.5，氯离子含量0.06％，碱含量2.1％。
本实施例改性剂的改性方法为，步骤为：
1)称取相应质量份的微硅粉、轻烧氧化镁、超细铝酸钙粉、速溶硅酸钠粉、超细粉煤灰、超细矿渣粉、超细海泡石粉、聚羧酸减水剂混合成再生骨料表面强化改性剂；
2)将再生骨料(直接破碎后或简单研磨整形)、表面强化改性剂、水按质量比100：1.5：5.6进行混合，充分搅拌2min，得到改性后的再生骨料。
实施例2
本发明提供的一种再生骨料表面强化改性剂，包括以下按质量份数计的各组分：微硅粉30份、速溶硅酸钠粉5.3份、轻烧氧化镁30份、超细铝酸钙粉16份、超细粉煤灰95份、超细矿渣粉76份、超细海泡石粉2.0份、聚羧酸减水剂1.2份。
以上原料组分均为市售产品：
微硅粉为四川朗天资源综合利用有限公司产混凝土用微硅粉，无定形sio2的含量为93.85％，平均粒径为0.35μm，密度2250kg/m3，比表面积15000m2/kg；
轻烧氧化镁为武汉三源特种建材有限公司生产，其mgo2的含量为85.8％，45μm筛余为3.5％，比表面积为580m2/kg，烧失量为1.0％，密度2.9g/cm3，活性反应时间为136s，7d胶砂限制膨胀率为0.035％；
超细铝酸钙粉为巩义市富中冶金材料厂生产，其al2o3的含量为53％，cao的含量为42％，平均粒径为0.5μm，比表面积为10000m2/kg；
速溶硅酸钠粉为佛山中发水玻璃厂生产的水玻璃粉，模数为1.9，氧化钠的含量为25.5％，二氧化硅的含量为49％，100目通过率为95％；
超细粉煤灰为江苏德玛超细粉体科技有限公司生产，其30μm筛余为5％，比表面积600m2/kg，烧失量4％，需水量比94％，28d活性指数90％；
超细矿渣粉为山东康晶新材料科技有限产s140，其密度2.8g/cm3，比表面积600m2/kg，烧失量3％，3d活性指数115％，28d活性指数105％；
超细海泡石粉为灵寿县健石矿物粉体厂生产，其密度为2.0g/cm3，硬度2.0，比表面积1000m2/kg，烧失量24％，有害矿物量3％，ph值9.0，水分12％。
聚羧酸减水剂为西卡高性能聚羧酸粉体减水剂，比重0.69g/cm3，23℃时40％溶液的ph值为8.7，氯离子含量0.1％，碱含量3.0％。
本实施例改性剂的改性方法为，步骤为：
1)称取相应质量份的微硅粉、轻烧氧化镁、超细铝酸钙粉、速溶硅酸钠粉、超细粉煤灰、超细矿渣粉、超细海泡石粉、聚羧酸减水剂混合成再生骨料表面强化改性剂；
2)将再生骨料(直接破碎后或简单研磨整形)、表面强化改性剂、水按质量比100：2.7：11进行混合，充分搅拌2min，得到改性后的再生骨料。
实施例3
本发明提供的一种再生骨料表面强化改性剂，包括以下按质量份数计的各组分：微硅粉19份、速溶硅酸钠粉2.8份、轻烧氧化镁26份、超细铝酸钙粉13份、超细粉煤灰76份、超细矿渣粉57份、超细海泡石粉1.5份、聚羧酸减水剂1.0份。
以上原料组分均为市售产品：
微硅粉为四川朗天资源综合利用有限公司产混凝土用微硅粉，无定形sio2的含量为94.15％，平均粒径为0.25μm，密度2150kg/m3，比表面积25000m2/kg；
轻烧氧化镁为武汉三源特种建材有限公司生产，其mgo2的含量为89.1％，45μm筛余为5％，比表面积为500m2/kg，烧失量为0.9％，密度3.1g/cm3，活性反应时间为148s，7d胶砂限制膨胀率为0.031％；
超细铝酸钙粉为巩义市富中冶金材料厂生产，其al2o3的含量为50％，cao的含量为40％，平均粒径为0.7μm，比表面积为10500m2/kg；
速溶硅酸钠粉为佛山中发水玻璃厂生产的水玻璃粉，模数为2.1，氧化钠的含量为29.0％，二氧化硅的含量为53％，100目通过率为90％；
超细粉煤灰为江苏德玛超细粉体科技有限公司生产，其30μm筛余为3.5％，比表面积650m2/kg，烧失量5％，需水量比93％，28d活性指数96％；
超细矿渣粉为山东康晶新材料科技有限产s140，其密度2.85g/cm3，比表面积650m2/kg，烧失量2.5％，3d活性指数135％，28d活性指数115％；
超细海泡石粉为灵寿县健石矿物粉体厂生产，其密度为2.5g/cm3，硬度2.5，比表面积1100m2/kg，烧失量21％，有害矿物量2.5％，ph值8.1，水分11％。
聚羧酸减水剂为西卡高性能聚羧酸粉体减水剂，比重0.71g/cm3，23℃时40％溶液的ph值为8.3，氯离子含量0.08％，碱含量2.1％。
本实施例改性剂的改性方法为，步骤为：
1)称取相应质量份的微硅粉、轻烧氧化镁、超细铝酸钙粉、速溶硅酸钠粉、超细粉煤灰、超细矿渣粉、超细海泡石粉、聚羧酸减水剂混合成再生骨料表面强化改性剂；
2)将再生骨料(直接破碎后或简单研磨整形)、表面强化改性剂、水按质量比100：2.1：8.3进行混合，充分搅拌2min，得到改性后的再生骨料。
实施例4
本发明提供的一种再生骨料表面强化改性剂，包括以下按质量份数计的各组分：微硅粉17份、速溶硅酸钠粉2.5份、轻烧氧化镁25份、超细铝酸钙粉12份、超细粉煤灰68份、超细矿渣粉44份、超细海泡石粉1.2份、聚羧酸减水剂0.9份。
以上原料组分均为市售产品：
微硅粉为四川朗天资源综合利用有限公司产混凝土用微硅粉，无定形sio2的含量为93.45％，平均粒径为0.32μm，密度2190kg/m3，比表面积21500m2/kg；
轻烧氧化镁为武汉三源特种建材有限公司生产，其mgo的含量为86.5％，45μm筛余为3.5％，比表面积为650m2/kg，烧失量为0.8％，密度3.3g/cm3，活性反应时间为125s，7d胶砂限制膨胀率为0.035％；
超细铝酸钙粉为巩义市富中冶金材料厂生产，其al2o3的含量为55％，cao的含量为41％，平均粒径为0.65μm，比表面积为11500m2/kg；
速溶硅酸钠粉为佛山中发水玻璃厂生产的水玻璃粉，模数为2.1，氧化钠的含量为28.5％，二氧化硅的含量为52％，100目通过率为92％；
超细粉煤灰为江苏德玛超细粉体科技有限公司生产，其30μm筛余为4.5％，比表面积620m2/kg，烧失量4.5％，需水量比95％，28d活性指数95％；
超细矿渣粉为山东康晶新材料科技有限产s140，其密度2.9g/cm3，比表面积750m2/kg，烧失量3.0％，3d活性指数145％，28d活性指数120％；
超细海泡石粉为灵寿县健石矿物粉体厂生产，其密度为2.4g/cm3，硬度2.1，比表面积1200m2/kg，烧失量19％，有害矿物量2.3％，ph值7.0，水分10％。
聚羧酸减水剂为西卡高性能聚羧酸粉体减水剂，比重0.70g/cm3，23℃时40％溶液的ph值为8.5，氯离子含量0.09％，碱含量2.4％。
本实施例改性剂的改性方法为，步骤为：
1)称取相应质量份的微硅粉、轻烧氧化镁、超细铝酸钙粉、速溶硅酸钠粉、超细粉煤灰、超细矿渣粉、超细海泡石粉、聚羧酸减水剂混合成再生骨料表面强化改性剂；
2)将再生骨料(直接破碎后或简单研磨整形)、表面强化改性剂、水按质量比100：1.8：7.0进行混合，充分搅拌2min，得到改性后的再生骨料。
实施例5
本发明提供的一种再生骨料表面强化改性剂，包括以下按质量份数计的各组分：微硅粉25份、速溶硅酸钠粉4.4份、轻烧氧化镁27份、超细铝酸钙粉15份、超细粉煤灰87份、超细矿渣粉65份、超细海泡石粉1.8份、聚羧酸减水剂1.1份。
以上原料组分均为市售产品：
微硅粉为四川朗天资源综合利用有限公司产混凝土用微硅粉，无定形sio2的含量为92.75％，平均粒径为0.29μm，密度2280kg/m3，比表面积23500m2/kg；
轻烧氧化镁为武汉三源特种建材有限公司生产，其mgo2的含量为87.8％，45μm筛余为4.5％，比表面积为610m2/kg，烧失量为0.7％，密度3.2g/cm3，活性反应时间为135s，7d胶砂限制膨胀率为0.033％；
超细铝酸钙粉为巩义市富中冶金材料厂生产，其al2o3的含量为54％，cao的含量为42％，平均粒径为0.59μm，比表面积为12000m2/kg；
速溶硅酸钠粉为佛山中发水玻璃厂生产的水玻璃粉，模数为2.0，氧化钠的含量为27.5％，二氧化硅的含量为51％，100目通过率为94％；
超细粉煤灰为江苏德玛超细粉体科技有限公司生产，其30μm筛余为3.0％，比表面积750m2/kg，烧失量3.0％，需水量比95％，28d活性指数97％；
超细矿渣粉为山东康晶新材料科技有限产s140，其密度2.80g/cm3，比表面积600m2/kg，烧失量2.8％，3d活性指数120％，28d活性指数105％；
超细海泡石粉为灵寿县健石矿物粉体厂生产，其密度为2.2g/cm3，硬度2.0，比表面积1070m2/kg，烧失量21％，有害矿物量2.5％，ph值7.8，水分11％。
聚羧酸减水剂为西卡高性能聚羧酸粉体减水剂，比重0.69g/cm3，23℃时40％溶液的ph值为8.4，氯离子含量0.08％，碱含量2.5％。
本实施例改性剂的改性方法为，步骤为：
1)称取相应质量份的微硅粉、轻烧氧化镁、超细铝酸钙粉、速溶硅酸钠粉、超细粉煤灰、超细矿渣粉、超细海泡石粉、聚羧酸减水剂混合成再生骨料表面强化改性剂；
2)将再生骨料(直接破碎后或简单研磨整形)、表面强化改性剂、水按质量比100：2.4：9.6进行混合，充分搅拌2min，得到改性后的再生骨料。
性能检测
以天然骨料配制成的c40普通混凝土的性能测试结果为对比例1，以直接破碎的再生粗骨料100％取代对比例1中天然粗骨料配制再生混凝土，其性能测试结果为对比例2，以简单研磨整形后的再生粗骨料100％取代对比例1中天然粗骨料配制再生混凝土，其性能测试结果为对比例3；以实施例1-5制得的改性后的再生骨料(直接破碎后或简单研磨整形)100％取代对比例1中天然粗骨料配制再生骨料混凝土，实施例1～5及对比例1～3所配制混凝土的主要性能参数测试结果如表2所示：
表2
从表2对比例1～2可以看出，采用直接破碎再生粗骨料100％取代天然粗骨料配制的再生混凝土与天然骨料混凝土的性能相比，其28d抗压强度下降了约15％，28d劈裂抗拉强度下降了约20％，28d干燥收缩增加了37.5％，28d抗氯离子渗透性能增加了约28％，因此采用直接破碎再生骨料配制再生混凝土的性能较差，不宜采用直接破碎再生骨料来配制再生混凝土。
从对比例1和对比例3可以看出，采用简单整形再生粗骨料100％取代天然粗骨料配制的再生混凝土与天然骨料混凝土的性能相比，其28d抗压强度下降了约6％，28d劈裂抗拉强度下降了约13％，28d干燥收缩增加了约19％，28d抗氯离子渗透性能增加了约20％，与直接破碎再生粗骨料相比，采用简单整形再生粗骨料配制的再生混凝土其各项性能均有明显提升。
从实施例1～5可知，对直接破碎再生粗骨料采用改性剂强化处理后100％取代天然粗骨料配制的混凝土性能与采用简单整形再生粗骨料配制的混凝土性能相差不大。对简单整形再生粗骨料采用改性剂强化处理后100％取代天然粗骨料配制的混凝土，相比简单整形再生骨料和直接破碎再强化改性再生骨料100％取代天然粗骨料配制的混凝土，其各项性能均有明显提高，尤其是对采用最优配比配制(实施例3)的改性剂强化简单整形再生骨料100％取代天然骨料配制的混凝土，其28d抗压强度仅下降了约2.6％，28d劈裂抗拉强度仅下降了约1.9％，28d干燥收缩仅增加了约3.1％，28d抗氯离子渗透性能仅增加了约2.6％，由此可见，采用改性剂对简单整形再生粗骨料进行强化后配制的混凝土与采用天然骨料配制的混凝土的各项性能几乎接近，其改性处理效果相当显著。
因此，本发明中用于再生骨料表面强化的改性剂具有能耗低、技术简单、成本适中、可操作性强、耗时短、改性效果显著的特点，对直接破碎的再生骨料进行强化改性配制的混凝土性能与简单整形再生骨料配制的混凝土性能相当，特别适用于简单物理整形再生骨料的强化改性，能强化再生骨料黏附的旧砂浆界面，填充再生骨料本身的微孔与裂缝，明显提高采用再生骨料配制的再生混凝土性能。该发明对再生骨料混凝土的推广应用具有重要的社会和经济效益。
本发明所列举的各组分原材料，以及本发明各组分原材料的上下限、区间取值，都能实现本发明，在此不一一列举实施例。