【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于建筑材料，具體涉及一種玻璃基細(xì)骨料、uhpc及其制備方法和應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、公開(kāi)該
技術(shù)介紹
部分的信息僅僅旨在增加對(duì)本專利技術(shù)的總體背景的理解，而不必然被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已經(jīng)成為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。
2、超高性能混凝土(ultra-high?performance?concrete，簡(jiǎn)稱uhpc)是一種具有超高強(qiáng)度、高韌性和高耐久性的新型水泥基復(fù)合材料。雖然uhpc因其優(yōu)異的力學(xué)性能、致密性和耐久性被廣泛應(yīng)用。但是uhpc生產(chǎn)依賴于高量的普通硅酸鹽水泥，這導(dǎo)致了顯著的二氧化碳排放和資源消耗。
3、城市化和工業(yè)化的加速發(fā)展導(dǎo)致廢棄玻璃的大量產(chǎn)生，而廢棄玻璃的低回收率和高填埋率對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的壓力。這些廢棄玻璃大多被簡(jiǎn)單填埋或丟棄，既浪費(fèi)了資源，也導(dǎo)致了長(zhǎng)期的生態(tài)負(fù)擔(dān)。因此，將廢棄玻璃資源化利用，用于部分替代uhpc的傳統(tǒng)材料，具有重要意義。這不僅能夠減少?gòu)U玻璃對(duì)環(huán)境的影響，還能降低水泥使用量，從而顯著減少碳足跡。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)的目的在于提供一種玻璃基細(xì)骨料、uhpc及其制備方法和應(yīng)用，廢棄玻璃在經(jīng)過(guò)破碎、研磨和篩分等加工工藝后，可以用作膠凝材料、細(xì)骨料和粗骨料的替代，不但減少了對(duì)天然資源的消耗，還顯著降低了uhpc生產(chǎn)的碳足跡。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)的技術(shù)方案為：
3、第一方面，一種玻璃基細(xì)骨料的制備方法，包括以下步驟：
4、
5、第二方面，上述的玻璃基細(xì)骨料的制備方法制備獲得的玻璃基細(xì)骨料。
6、第三方面，一種基于上述的玻璃基細(xì)骨料的uhpc，包括以下質(zhì)量份的組分：
7、水泥400~500份、改性玻璃粉45~135份、硅灰40~50份、細(xì)骨料500~700份、所述玻璃基細(xì)骨料140~350份、粗骨料700?~900份、玻璃基粗骨料165~330份、鋼纖維30~50份、水120~150份和減水劑5~8份；
8、所述改性玻璃粉的制備原料包括質(zhì)量比例為100：（1~3）的玻璃粉和鋰鹽，所述玻璃基粗骨料的制備原料包括質(zhì)量比例為100：（1~3）的玻璃顆粒和硅烷偶聯(lián)劑。
9、第四方面，上述基于上述的玻璃基細(xì)骨料的uhpc的制備方法，包括以下步驟：
10、s1、將破碎至設(shè)定粒徑范圍的玻璃粉與鋰鹽以100：（1~2）的比例混合后，在700~800℃煅燒0.5~2h，獲得改性玻璃粉；
11、s2、將破碎至設(shè)定粒徑的玻璃顆粒在500~600℃加熱0.5~1.5h，冷卻后以所述玻璃顆粒1~2%質(zhì)量比例的硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面改性，獲得玻璃基粗骨料；
12、s3、將水泥、改性玻璃粉、硅灰、細(xì)骨料、所述玻璃基細(xì)骨料、粗骨料、所述玻璃基粗骨料和混合后加入水和減水劑攪拌均勻；
13、s4、保持?jǐn)嚢锠顟B(tài)添加鋼纖維，攪拌均勻，獲得uhpc漿料；
14、s5、將uhpc漿料澆筑并養(yǎng)護(hù)至設(shè)定齡期。
15、第五方面，上述的uhpc的應(yīng)用，包括：在橋梁、高層建筑、核電站和防護(hù)工程中的應(yīng)用。
16、可選的，包括：高層建筑的核心筒和承重構(gòu)件、地鐵隧道和地下停車場(chǎng)的防水抗?jié)B結(jié)構(gòu)、海洋、地下和寒冷地區(qū)工程。
17、本專利技術(shù)的有益效果為：
18、1.?專利技術(shù)提出了一種簡(jiǎn)單高效的廢棄玻璃處理工藝，僅需物理破碎、篩分與改性，即可實(shí)現(xiàn)廢棄玻璃在混凝土中的功能化應(yīng)用，無(wú)需復(fù)雜的化學(xué)處理或昂貴的化學(xué)添加劑。無(wú)論是作為細(xì)骨料、粗骨料，還是輔助膠凝材料，均展現(xiàn)出卓越的物理和化學(xué)性能。細(xì)骨料通過(guò)引入均勻的微氣泡結(jié)構(gòu)，賦予了材料內(nèi)養(yǎng)護(hù)功能，有效減少混凝土的自收縮現(xiàn)象；粗骨料經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑改性后，顯著增強(qiáng)了與水泥基體的界面結(jié)合性能；廢棄玻璃粉因其高含量的二氧化硅，展現(xiàn)出優(yōu)異的火山灰活性，能夠與水泥中的氫氧化鈣反應(yīng)生成致密的鈣硅酸鹽水合物（c-s-h），從而顯著優(yōu)化uhpc的微觀結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)其力學(xué)性能和耐久性。基于本專利技術(shù)制備的uhpc在常溫常壓下抗壓強(qiáng)度可達(dá)到甚至超過(guò)120?mpa，能夠滿足橋梁、高層建筑及其他對(duì)高強(qiáng)度和高承載能力要求嚴(yán)苛的工程結(jié)構(gòu)需求。玻璃粉末則憑借其優(yōu)異的火山灰活性，進(jìn)一步提高了混凝土的密實(shí)度和耐久性。廢棄玻璃材料的低吸水率和優(yōu)異的顆粒形態(tài)能夠有效降低混凝土的孔隙率，顯著提升抗?jié)B透性和抗化學(xué)侵蝕能力。同時(shí)，通過(guò)高溫煅燒與多種改性處理，有效抑制了堿-骨料反應(yīng)，避免了因膨脹和裂縫產(chǎn)生的危害，從而確保混凝土在復(fù)雜和惡劣環(huán)境中的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。這進(jìn)一步拓寬了其在高性能建筑材料領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，使得基于廢棄玻璃的uhpc在海洋環(huán)境、地下結(jié)構(gòu)及抗凍融循環(huán)等特殊應(yīng)用場(chǎng)景中，表現(xiàn)出卓越的耐久性能和更長(zhǎng)的使用壽命這些改性特性使得基于廢棄玻璃的超高性能混凝土（uhpc）整體上表現(xiàn)出更高的抗壓強(qiáng)度、抗裂性能及長(zhǎng)期耐久性，滿足了高性能建筑材料的嚴(yán)苛要求。
19、2.?本專利技術(shù)通過(guò)使用廢棄玻璃替代傳統(tǒng)細(xì)骨料（天然河砂）、部分替代水泥作為輔助膠凝材料，以及用作粗骨料代替?zhèn)鹘y(tǒng)粗骨料，實(shí)現(xiàn)了廢棄玻璃的高效資源化利用，減少了天然河砂和礦山骨料的過(guò)度開(kāi)采，有效緩解了自然資源消耗和環(huán)境壓力。同時(shí)，本專利技術(shù)通過(guò)減少水泥用量，大幅降低了水泥生產(chǎn)過(guò)程中能源消耗和二氧化碳排放，顯著減小了超高性能混凝土（uhpc）制備過(guò)程中的碳足跡。此方法不僅降低了生產(chǎn)過(guò)程的復(fù)雜性和成本，還充分實(shí)現(xiàn)了資源循環(huán)利用，減少了廢棄玻璃填埋對(duì)環(huán)境的影響，為綠色建材的工業(yè)化生產(chǎn)提供了低成本、可持續(xù)的解決方案。該專利技術(shù)順應(yīng)綠色建筑材料的發(fā)展趨勢(shì)，推動(dòng)了循環(huán)經(jīng)濟(jì)在建筑領(lǐng)域的深化應(yīng)用。
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1.一種玻璃基細(xì)骨料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：將破碎至設(shè)定粒徑的玻璃在500~600℃加熱1~2h，加熱過(guò)程中按照1~2%的質(zhì)量比例添加醋酸；冷卻后使用1~3%的質(zhì)量比例的納米硅溶膠和1%~2%質(zhì)量比例的鋰鹽進(jìn)行表面改性，獲得玻璃基細(xì)骨料。
2.如權(quán)利要求1所述的玻璃基細(xì)骨料的制備方法，其特征在于，所述醋酸為2~5wt%的水溶液，在加熱至設(shè)定溫度后均勻噴灑；所述納米硅溶膠為20%質(zhì)量濃度，pH值為9的水溶液。
3.一種如權(quán)利要求1-2任一所述的玻璃基細(xì)骨料的制備方法制備獲得的玻璃基細(xì)骨料。
4.一種基于如權(quán)利要求3所述的玻璃基細(xì)骨料的UHPC，其特征在于，包括以下質(zhì)量份的組分：水泥400~500份、改性玻璃粉45~135份、硅灰40~50份、細(xì)骨料500~700份、所述玻璃基細(xì)骨料140~350份、粗骨料700?~900份、玻璃基粗骨料165~330份、鋼纖維30~50份、水120~150份和減水劑5~8份；所述改性玻璃粉的制備原料包括質(zhì)量比例為100：（1~3）的玻璃粉和鋰鹽，所述玻璃基粗骨料的制備原料包括質(zhì)量比例為100：（1~
5.如權(quán)利要求4所述的UHPC，其特征在于，所述改性玻璃粉粒徑小于600μm，所述玻璃基細(xì)骨料的粒徑為0.15~4.75mm，所述玻璃基粗骨料的粒徑為4.75~8mm。
6.如權(quán)利要求4所述的UHPC，其特征在于，所述硅烷偶聯(lián)劑為KH550所述水泥為強(qiáng)度等級(jí)52.5級(jí)或52.5R級(jí)的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥；所述細(xì)骨料為天然河砂；粗骨料為碎石；所述鋼纖維為平直型黃銅鍍鋅鋼纖維。
7.一種如權(quán)利要求4-6任一所述的UHPC的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
8.如權(quán)利要求7所述的UHPC的制備方法，其特征在于，S1中，改性玻璃粉冷卻后根據(jù)粒徑進(jìn)行分級(jí)，獲得設(shè)定粒徑的改性玻璃粉；
9.如權(quán)利要求7所述的UHPC的制備方法，其特征在于，?S3中，混合后低速攪拌2~3min，加水后低速攪拌3~5min；S4中，保持中速攪拌的狀態(tài)，篩入鋼纖維；S5中，澆筑前高速攪拌1~2min，養(yǎng)護(hù)過(guò)程在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下進(jìn)行。
10.一種如權(quán)利要求4-6任一所述的UHPC的應(yīng)用，其特征在于，包括在橋梁、高層建筑、核電站和防護(hù)工程中的應(yīng)用。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種玻璃基細(xì)骨料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：將破碎至設(shè)定粒徑的玻璃在500~600℃加熱1~2h，加熱過(guò)程中按照1~2%的質(zhì)量比例添加醋酸；冷卻后使用1~3%的質(zhì)量比例的納米硅溶膠和1%~2%質(zhì)量比例的鋰鹽進(jìn)行表面改性，獲得玻璃基細(xì)骨料。
2.如權(quán)利要求1所述的玻璃基細(xì)骨料的制備方法，其特征在于，所述醋酸為2~5wt%的水溶液，在加熱至設(shè)定溫度后均勻噴灑；所述納米硅溶膠為20%質(zhì)量濃度，ph值為9的水溶液。
3.一種如權(quán)利要求1-2任一所述的玻璃基細(xì)骨料的制備方法制備獲得的玻璃基細(xì)骨料。
4.一種基于如權(quán)利要求3所述的玻璃基細(xì)骨料的uhpc，其特征在于，包括以下質(zhì)量份的組分：水泥400~500份、改性玻璃粉45~135份、硅灰40~50份、細(xì)骨料500~700份、所述玻璃基細(xì)骨料140~350份、粗骨料700?~900份、玻璃基粗骨料165~330份、鋼纖維30~50份、水120~150份和減水劑5~8份；所述改性玻璃粉的制備原料包括質(zhì)量比例為100：（1~3）的玻璃粉和鋰鹽，所述玻璃基粗骨料的制備原料包括質(zhì)量比例為100：（1~3）的玻璃顆粒和硅烷...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉科，郭緯，龐鍇，谷傳耀，李景龍，張峰領(lǐng)，張靖航，孟翔宇，閻晨旭，蘇同春，鄭秀芳，王文博，徐展洪，趙汝洋，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：濟(jì)南大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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