CN114956694A - 一种二氧化碳养护再生骨料混凝土 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种二氧化碳养护再生骨料混凝土，所述再生骨料混凝土各组分及质量配比为：改性再生粗骨料750‑900份，改性再生细骨料700‑850份，改性再生微粉40‑60份，水泥350‑450份，矿物掺合料100‑140份，外加剂10‑20份，水100‑140份。通过对再生骨料表面包覆生石灰和细粉掺合料以及二氧化碳养护处理，同时通过混凝土各物料的协同配合，提高了再生骨料混凝土的抗压强度。
Description
技术领域
本发明属于混凝土技术领域，具体涉及一种二氧化碳养护再生骨料混凝土。
背景技术
建筑垃圾是指个人、建设单位或施工单位对各类建筑物、构筑物等进行铺设、建设或拆除过程中残留的弃土、弃料、渣土、淤泥及其他废弃物。随着城市化进程的迅猛发展，随之而来的是每年产生的千万吨甚至上亿吨的建筑垃圾。建筑垃圾问题逐渐演化为一种社会问题，减少、回收及利用建筑垃圾的意义重大。
废弃混凝土通常是建筑垃圾的最大组成部分，经过破碎筛分及一些其他工艺的废弃混凝土可以用来代替混凝土中的天然骨料，由废弃混凝土制备的骨料称为再生混凝土骨料。但是仅仅通过简单破碎和筛分工艺制备的再生混凝土骨料颗粒棱角多、表面粗糙、组分中还含有硬化水泥砂浆，再加上混凝土块在破碎过程中因损伤累积在内部造成大量微裂纹，导致再生混凝土骨料存在孔隙率大、吸水率大、堆积密度小、空隙率大、压碎指标高等问题。
目前可以通过二氧化碳矿化养护对再生混凝土骨料进行增强，例如专利CN104045251A中公开了一种二氧化碳强化再生混凝土骨料的方法，该方法中将废弃混凝土破碎、筛分后得到的再生混凝土细骨料和再生混凝土粗骨料在二氧化碳环境中进行碳化强化，其原理为：
Ca(OH)2+CO2→CaCO3+H2O
C-S-H+CO2→CaCO3+SiO2·nH2O
经二氧化碳强化后的再生混凝土骨料的固相体积增加，孔隙率减小，物理力学性能提高。
专利CN112939538A中公开了一种利用并封存二氧化碳制备再生混凝土制品的方法，该方法中也通过二氧化碳对建筑固体废弃物破碎、筛分后的粗骨料、细骨料和再生微粉进行矿化强化，强化后的粗骨料和细骨料压碎值降低，表观密度提高，吸水率降低。而强化后的再生微粉表观密度提高，吸水率降低，活性提高。
将上述强化后的粗骨料、细骨料和再生微粉与水泥、矿物掺合料、外加剂、纤维和水混合搅拌得到再生混凝土，最后再将再生混凝土在二氧化碳存在下进行矿化养护，得到再生混凝土制品。再生混凝土制品抗压强度≥80MPa，抗压强度提高20％80％。
但是上述公开文件中均为再生粗骨料、再生细骨料与二氧化碳的矿化反应，其对孔隙率的改善有限，对再生骨料混凝土的性能改善不明显，而且还存在碳化速度不理想的问题。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足，本发明提供了一种二氧化碳养护再生骨料混凝土，通过对再生骨料表面包覆生石灰和细粉掺合料以及二氧化碳养护处理，同时通过混凝土各物料的协同配合，提高了再生骨料混凝土的抗压强度。
实现本发明上述目的所采用的技术方案为：
一种二氧化碳养护再生骨料混凝土，所述再生骨料混凝土各组分及质量配比为：改性再生粗骨料750-900份，改性再生细骨料700-850份，改性再生微粉40-60份，水泥350-450份，矿物掺合料100-140份，外加剂10-20份，水100-140份。
所述改性再生粗骨料、改性再生细骨料和改性再生微粉采用以下步骤制得：
(1)将建筑固体废弃物进行破碎、筛分，得到再生粗骨料、再生细骨料和再生微粉；
(2)称取生石灰和细粉掺合料混合均匀，得到表面包裹物料；
(3)将步骤(1)中的再生粗骨料及再生细骨料分别与步骤(2)中的表面包裹物料混合均匀，再分别放入成球机，均匀喷洒水成球，最后分别进行预养护和二氧化碳矿化养护，得到改性再生粗骨料和改性再生细骨料；
(4)将再生微粉直接进行二氧化碳矿化养护，得到改性再生微粉。
所述步骤(2)中的表面包裹物料组成为：生石灰25-45份，细粉掺合料15-70份。
所述步骤(3)中的表面包裹物料与再生粗骨料、再生细骨料的质量比分别为70％-85％和10％-25％，成球时水与表面包裹物料的质量比为0.20-0.30。
所述二氧化碳矿化养护的条件为：通入二氧化碳的浓度为20-100wt％，气压为0.1-1.5MPa，温度为80-100℃，养护时间为12-24h。
所述预养护的条件为：自然条件下养护3-7d，其中养护温度25±5℃、湿度40±10％RH。
所述步骤(1)中的建筑固体废弃物为建筑施工、改造修缮和拆除产生的废弃混凝土或砖块中的至少一种。
所述步骤(2)中的细粉掺合料为粉煤灰、渣土中的至少一种。
所述矿物掺合料为硅灰，或者硅灰与锰铁矿渣微粉的混合物，或者硅灰与钢渣微粉的混合物。
所述外加剂为减水剂、消泡剂、引气剂中的至少一种。
与现有技术相比，本发明提供的二氧化碳养护再生骨料混凝土具有以下优点：
(1)本发明中通过先将再生粗骨料和再生细骨料进行生石灰和细粉掺合料的混合包覆，再进行二氧化碳矿化养护得到改性再生粗骨料和改性再生细骨料，通过将再生微粉进行二氧化碳矿化养护得到改性再生微粉，将这些改性后的物料与水泥、矿物掺合料以及外加剂等进行混合得到再生骨料混凝土，矿物掺合料的比表面积大，有良好的分散性和吸附性，同时，矿物掺合料还具有火山灰活性，能够提高水泥与改性再生骨料界面间的强度，另外，矿物掺合料中含有硅灰，能够增加混凝土体系中的硅含量，在后续的水化反应中增加水化硅酸钙的生成，从而提高再生骨料混凝土的强度。
(2)本发明中利用建筑固体废弃物生成的再生骨料作为内核，使用生石灰、细粉掺合料包覆再生骨料的表面，其中生石灰中含有大量的CaO，在骨料碳化过程中能吸收较多的CO2来提高骨料的强度，碳化速度快，细粉掺合料可以提高再生骨料界面的不平整度，对再生骨料界面进行强化，有利于与新水泥砂浆黏结制备再生骨料混凝土；另外生石灰、细粉掺合料包覆再生骨料的表面，会形成类似的壳层结构，再将经包裹后的骨料进行二氧化碳养护，提高再生骨料强度，降低压碎值。
而且生石灰和细粉掺合料在包裹过程中活性粉末能够进入到再生骨料的孔隙中，二氧化碳强化时，再生骨料、生石灰和细粉掺合料三者共同吸收二氧化碳发生碳化强化反应，填充再生骨料的孔隙，减少骨料的孔隙率。
(3)本发明实现了建筑固废的资源化利用，并减少了二氧化碳排放，具有较大经济效应和社会效应。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
本实施例中所提供的二氧化碳养护再生骨料混凝土各组分及质量配比为：改性再生粗骨料850份，改性再生细骨料800份，改性再生微粉50份，水泥400份，矿物掺合料120份，外加剂15份，水120份；其中矿物掺合料为硅灰和锰铁矿渣微粉的混合物，两者之间的质量比为2:1。
其中改性再生粗骨料、改性再生细骨料和改性再生微粉采用以下步骤制得：
(1)将建筑固体废弃物进行破碎、筛分，得到再生粗骨料、再生细骨料和再生微粉；
(2)称取生石灰和细粉掺合料混合均匀，得到表面包裹物料；
(3)将步骤(1)中的再生粗骨料及再生细骨料分别与步骤(2)中的表面包裹物料混合均匀，再分别放入成球机，均匀喷洒水成球，最后分别进行预养护和二氧化碳矿化养护，得到改性再生粗骨料和改性再生细骨料；
(4)将再生微粉直接进行二氧化碳矿化养护，得到改性再生微粉。
其中预养护条件为：养护时间3d。
二氧化碳矿化养护条件为：二氧化碳浓度20wt％，气压0.5Mpa，养护时间12h。
所制得的再生骨料混凝土3d抗压强度43.5Mpa，28d抗压强度达到86.4Mpa。
实施例2
本实施例与实施例1基本一致，区别之处在于二氧化碳矿化养护条件不同。
二氧化碳矿化养护条件为：二氧化碳浓度100wt％，气压1.0Mpa，养护时间12h。
所制得的再生骨料混凝土3d抗压强度48.5Mpa，28d抗压强度达到90.1Mpa。
实施例3
本实施例与实施例1基本一致，区别之处在于二氧化碳矿化养护条件不同。
二氧化碳矿化养护条件为：二氧化碳浓度100wt％，气压1.5Mpa，养护时间12h。
所制得的再生骨料混凝土3d抗压强度45.5Mpa，28d抗压强度达到87.1Mpa。
对比例1
本对比例与实施例1基本一致，区别之处在于混凝土配方中未添加矿物掺合料。
所制得的再生骨料混凝土3d抗压强度39.6Mpa，28d抗压强度达到83.5Mpa。
对比例2
将建筑固体废弃物进行破碎、筛分，得到再生粗骨料、再生细骨料和再生微粉。按照再生粗骨料850份、再生细骨料800份、再生微粉50份、水泥400份、矿物掺合料120份、外加剂15份、水120份比例混合均匀，得到再生骨料混凝土。
所制得的再生骨料混凝土3d抗压强度32.5Mpa，28d抗压强度达到78.5Mpa。
对比例3
将建筑固体废弃物进行破碎、筛分，得到再生粗骨料、再生细骨料和再生微粉。将再生粗骨料、再生的细骨料和再生微粉进行二氧化碳矿化养护，养护条件为：二氧化碳浓度100wt％，气压1.0Mpa条件下养护12h。将养护完成后的再生粗骨料850份、再生细骨料800份、再生微粉50份与水泥400份、矿物掺合料120份、外加剂15份、水120份比例混合均匀，得到再生骨料混凝土。
所制得的再生骨料混凝土3d抗压强度36.5Mpa，28d抗压强度达到82.5Mpa。
由上述实施例和对比例可知，二氧化碳矿化强化再生骨料/微粉、提高了再生混凝土制品的力学性能，提升了建筑固体废弃物的利用效率，利用并封存了二氧化碳。同时，经过表面包覆的再生骨料制备的再生混凝土具有更加优越的性能，而且在二氧化碳养护再生骨料时，再生骨料混凝土的性能随二氧化碳浓度增加而提高，对应的再生骨料混凝土抗压强度提高。同时，矿物掺合料的添加也对再生骨料混凝土强度的提升大有裨益。
Claims (10)
1.一种二氧化碳养护再生骨料混凝土，其特征在于：所述再生骨料混凝土各组分及质量配比为：改性再生粗骨料750-900份，改性再生细骨料700-850份，改性再生微粉40-60份，水泥350-450份，矿物掺合料100-140份，外加剂10-20份，水100-140份。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳养护再生骨料混凝土，其特征在于：所述改性再生粗骨料、改性再生细骨料和改性再生微粉采用以下步骤制得：
(1)将建筑固体废弃物进行破碎、筛分，得到再生粗骨料、再生细骨料和再生微粉；
(2)称取生石灰和细粉掺合料混合均匀，得到表面包裹物料；
(3)将步骤(1)中的再生粗骨料及再生细骨料分别与步骤(2)中的表面包裹物料混合均匀，再分别放入成球机，均匀喷洒水成球，最后分别进行预养护和二氧化碳矿化养护，得到改性再生粗骨料和改性再生细骨料；
(4)将再生微粉直接进行二氧化碳矿化养护，得到改性再生微粉。
3.根据权利要求2所述的二氧化碳养护再生骨料混凝土，其特征在于：所述步骤(2)中的表面包裹物料组成为：生石灰25-45份，细粉掺合料15-70份。
4.根据权利要求2所述的二氧化碳养护再生骨料混凝土，其特征在于：所述步骤(3)中的表面包裹物料与再生粗骨料、再生细骨料的质量比分别为70％-85％和10％-25％，成球时水与表面包裹物料的质量比为0.20-0.30。
5.根据权利要求2所述的二氧化碳养护再生骨料混凝土，其特征在于：所述二氧化碳矿化养护的条件为：通入二氧化碳的浓度为20-100wt％，气压为0.1-1.5MPa，温度为80-100℃，养护时间为12-24h。
6.根据权利要求2所述的二氧化碳养护再生骨料混凝土，其特征在于：所述预养护的条件为：自然条件下养护3-7d，其中养护温度25±5℃、湿度40±10％RH。
7.根据权利要求2所述的二氧化碳养护再生骨料混凝土，其特征在于：所述步骤(1)中的建筑固体废弃物为建筑施工、改造修缮和拆除产生的废弃混凝土或砖块中的至少一种。
8.根据权利要求2所述的二氧化碳养护再生骨料混凝土，其特征在于：所述步骤(2)中的细粉掺合料为粉煤灰、渣土中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的二氧化碳养护再生骨料混凝土，其特征在于：所述矿物掺合料为硅灰，或者硅灰与锰铁矿渣微粉的混合物，或者硅灰与钢渣微粉的混合物。
10.根据权利要求1所述的二氧化碳养护再生骨料混凝土，其特征在于：所述外加剂为减水剂、消泡剂、引气剂中的至少一种。
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