一种表面改性再生PVC骨料及包含其的砂浆

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种表面改性再生PVC骨料及包含其的砂浆。

背景技术

聚氯乙烯(PVC)目前是我国运用最广泛的塑料之一，其广泛应用于建材、管道、包装薄膜、瓶子、纤维等领域。然而，由于PVC膜材的耐久性较差，使用年限一般在15～25年。膜材在废弃后容易成为难以处理的城市垃圾，严重影响城市的环境以及经济的发展。传统的焚烧处理方式容易产生有害气体，从而威胁人体的健康。因此寻找新型的回收方法和领域成为了近些年来的研究热点，建筑工程领域也成为了回收废旧塑料垃圾的绝佳领域之一。

近年来，随着社会的快速发展以及混凝土建筑需求量的增加，砂石资源遭到了过度开采，进而引发了砂石资源的紧缺。为了缓解砂石资源紧缺的现状，研究新型材料来代替天然砂石骨料成为了热点。利用废旧的塑料来代替砂石资源，既解决了垃圾回收的问题，又缓解了砂石资源短缺的问题，成为“双赢”的解决方案。对其进行深入研究具有重要的科学理论意义和工程实用价值。

然而PVC膜材由于其较强的疏水性、光滑的表面以及与水泥石之间存在较大弹性模量差异，替代河砂后会导致砂浆和混凝土力学性能和工作性能的下降。专利CN201911292818.4公开了一种再生PVC骨料混凝土及其制备方法，其将PVC骨料直接加入混凝土中，然而未对PVC骨料进行改性，从而提高混凝土强度。专利CN202111001088.5公开了一种含再生PVC骨料的混凝土及其制备方法，其通过在PVC混凝土中加入钢纤维，从而提高了PVC混凝土的力学性能，也未能对PVC骨料进行研究，从而提高混凝土强度。因此研究一种PVC骨料改性的方式和优化方法，就能无需添加其他材料从而提高砂浆和混凝土的力学性能，对推动再生PVC混凝土和砂浆的应用具有重要的意义。

发明内容

针对上述技术存在的问题，本发明的目的是提供一种表面改性再生PVC的骨料。

为了实现本发明的目的，本发明采用如下技术方案：

1)改性：将再生PVC骨料置于pH>14的碱溶液中充分浸泡后冲洗晾干；将水泥和水混合搅拌，搅拌过程中缓慢加入再生PVC骨料，使再生PVC表面形成一层水泥壳；

2)养护：将步骤1)处理后的改性再生PVC骨料洒水充分湿润养护；

3)干燥：将步骤2)处理后的再生PVC骨料放置于干燥的环境中干燥，得到表面改性的再生PVC骨料。

以质量份数计，步骤1)所述再生PVC骨料800～1200份、水泥160～240份、水40～60份。

步骤1)中所述pH>14的碱溶液为强碱溶液，比如KOH、NaOH、Ca(OH)

进一步的，碱溶液优选为质量分数为10％～20％的氢氧化钠溶液，更优选为质量分数为10％的氢氧化钠溶液。

步骤1)中所述充分浸泡指浸泡时间为1～24小时；优选为24小时。

步骤1)中所述冲洗指冲洗至洗涤水pH值为7后取出。

步骤1)中优选加入再生PVC骨料后，还继续搅拌5～8分钟，直至再生PVC骨料表面完全被水泥浆包裹覆盖。

步骤2)中优选养护过程中需喷洒均匀，直至改性再生PVC骨料表面充分湿润。养护环境无特别要求，优选在自然环境下。

进一步的，所述充分湿润指洒水养护的时间为3～7天，优选为5～7天。

步骤3)中养护之后的再生PVC骨料应置于干燥的环境中进行干燥处理，干燥采用自然干燥的方式进行，干燥时间为1天。

步骤1)中首先将水泥和水置入容器中搅拌5～10分钟，之后将PVC骨料置入容器中搅拌混合5～8分钟。

所述的再生PVC骨料选用1～4mm的废旧PVC颗粒，优选为2～3mm颗粒。

所述的再生PVC颗粒优选在碱洗前先进行清洗，洗净后在自然环境下干燥1天。

所述的水泥为42.5R的普通硅酸盐水泥。

再生PVC骨料经过碱溶液的浸泡后，可以去除废旧PVC颗粒表面的杂质并且对颗粒表面进行腐蚀，从而使颗粒表面粗糙，更好地与表面的水泥壳结合，提高改性效果。经过改性的再生PVC骨料由于拥有表面粗糙的水泥壳因此具有较好的亲水性，改性后的骨料亲水性得到较大提高，从而改善砂浆的工作性能。表面坚硬的水泥壳会减少再生PVC骨料和水泥石之间的弹性模量差异，同时表面粗糙的水泥壳会取代原本相对光滑的PVC颗粒表面与水泥石进行接触，从而提高砂浆的抗压强度和抗折强度。

本发明还提供一种包含上述改性再生PVC骨料的砂浆，以质量份数计，砂浆由所述的改性再生PVC骨料100～200份、天然细骨料1200～1350份、水泥500份和水300份组成；。

改性再生PVC复合砂浆中再生PVC骨料等体积替代天然细骨料的替代率为10％～20％，优选为10％。

在一个实施方式中，改性再生PVC砂浆中的水泥为42.5R的普通硅酸盐水泥。

在一个实施方式中，改性再生PVC砂浆中的天然细骨料为细度模数为2.41的天然河砂。

有益效果

相对于现有技术，本发明提供的再生PVC骨料在经过改性后，由于亲水性的提高、表面粗糙度的提高以及弹性模量差异的减小，改性再生PVC砂浆的稠度得到了改善，抗压强度和抗折强度得到了显著提高。

具体实施方式

以下结合具体实例来对本发明做进一步说明，下述各实施例仅用于说明本发明而非对本发明的限制。

基准实例：

参照《砌筑砂浆配合比设计规程》(JGJT98-2019)，采用500份42.5R普通硅酸盐水泥、1500份细度模数为2.41的天然河砂和300份的水配制未掺改性再生PVC骨料的普通砂浆。

参照《建筑砂浆基本性能试验方法》(JGJT70-2009)对砂浆稠度以及实验3天、7天和28天的抗压强度和抗折强度进行测试，结果见表1、表2和表3。

改性再生PVC骨料制备

实施例1：

(1)将粒径2～3mm的再生PVC颗粒进行清洗，清净后在自然环境下干燥1天。

(2)将清洗干净的再生PVC颗粒置于10％氢氧化钠溶液中浸泡24小时，随后取出清洗，直至洗涤水PH值为7后取出，在自然环境下干燥1天。

(3)将240份42.5R的普通硅酸盐水泥和60份的水置入容器中进行搅拌，搅拌时间为5～10分钟。之后，将1200份步骤(2)中处理的再生PVC颗粒加入水泥浆中进行搅拌混合，搅拌时间为5分钟，再生PVC颗粒表面完全包裹上水泥浆后取出。

(4)将步骤(3)制备的再生PVC颗粒置于自然环境中进行洒水养护，洒水养护时间为7天，保证骨料表面充分湿润；之后将养护的再生PVC颗粒置于干燥的环境中干燥1天，得到表面改性的再生PVC骨料。

实施例2

与例1不同之处在于选用1～2mm再生PVC颗粒，步骤2)中再生PVC颗粒用20％氢氧化钠溶液中浸泡24小时，步骤3)中将800份步骤(2)中处理的再生PVC颗粒加入水泥浆中进行搅拌混合，搅拌时间为8分钟。

砂浆制备

参照《砌筑砂浆配合比设计规程》(JGJT98-2019)

实施例1

利用改性再生PVC骨料等体积替代10％的天然细骨料制备改性再生PVC砂浆。将500份42.5R普通硅酸盐水泥、1350份细度模数为2.41的天然河砂和300份的水缓慢置入容器中进行搅拌混合，搅拌时间为3～5分钟；之后，将100份改性再生PVC骨料置入容器中进行搅拌混合，搅拌时间为5～8分钟。得到改性再生PVC砂浆。

实施例2：

改性再生PVC骨料等体积替代天然细骨料的替代率为20％。采用500份42.5R普通硅酸盐水泥、1200份细度模数为2.41的天然河砂、200份改性再生PVC骨料和300份水配制改性再生PVC复合砂浆。

参照《建筑砂浆基本性能试验方法》(JGJT70-2009)对改性再生PVC砂浆稠度以及实验3天、7天和28天的抗压强度和抗折强度进行测试，结果见表1、表2和表3。

对比例1：

(1)将粒径2～3mm的废旧再生PVC颗粒进行清洗，冲洗干净后取出，在自然环境下干燥1天，制得未改性的再生PVC骨料。

(2)参照《砌筑砂浆配合比设计规程》(JGJT98-2019)，利用未改性再生PVC骨料等体积替代10％的天然细骨料制备未改性再生PVC复合砂浆。将500份42.5R普通硅酸盐水泥、1350份细度模数为2.41的天然河砂和300份的水缓慢置入容器中进行搅拌，搅拌时间为3～5分钟。之后，将100份未改性再生PVC骨料置入容器中进行搅拌混合，搅拌时间为5～8分钟，一种未改性再生PVC砂浆即制备完毕。

(3)参照《建筑砂浆基本性能试验方法》(JGJT70-2009)对未改性PVC复合砂浆稠度以及3天、7天和28天的抗压强度和抗折强度进行测试，结果见表1、表2和表3。

对比例2：

其余与对比例1相同，不同之处在于未改性PVC骨料等体积替代天然细骨料的替代率为20％。采用500份42.5R普通硅酸盐水泥、1200份细度模数为2.41的天然河砂、200份未改性PVC骨料和300份水配制改性PVC复合砂浆。

表1

从表1稠度数据可以看出，本发明的稠度数据更接近于基准实例的普通砂浆稠度数据，具有良好的稠度。

表2

从表2所列抗压强度数据看，本发明的实施例抗压强度无论实验3天、7天还是28天均优于未添加改性PVC骨料的砂浆，并且抗压强度还比普通砂浆优异，表明本发明技术方案取得了提高抗压强度的有益效果。

表3

从表3所列抗折强度数据看，本发明实施例数据无论实验3天、7天还是28天均优于对比例未添加改性PVC骨料砂浆的数据，并且还优于普通砂浆抗折强度数据，说明本发明的技术方案取得了提高砂浆抗折强度的有益效果。