CN107935507A - 一种采用二氧化碳养护再生骨料的混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种采用二氧化碳养护再生骨料的混凝土及其制备方法，包括以下原料：水泥、再生骨料、掺合料、矿物添加剂、水和二氧化碳尾气，水泥包括各类硅酸盐类水泥、硫铝酸盐水泥、白水泥和彩色水泥中的至少一种，二氧化碳尾气来源于火电厂、水泥厂或垃圾焚烧厂，再生骨料包括粗骨料和细骨料，粗骨料包括再生粗骨料、天然碎石、卵石和人造轻骨料中的至少一种，细骨料包括河沙、水洗海砂、石英砂和人工制造的各种细砂中的至少一种。本发明首次利用二氧化碳养护处理再生骨料，提高再生骨料的力学性能和耐久性能，一方面使再生骨料在结构混凝土中的利用率大大提高（大于50%）,另一方面大量减低温室气体的排放，充分利用了资源。

Description

一种采用二氧化碳养护再生骨料的混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土领域，具体是一种采用二氧化碳养护再生骨料的混凝土。
背景技术
随着经济的高速发展，在国内的很多大城市，建筑工业产生的废物也已经变为公害。这些废物不仅对环境造成严重的破坏，而且正在和人类争夺生存的空间，严重影响国家的可持续发展。因此，开发减少、回收和利用建筑废物的新技术已迫在眉睫。
建筑废物主要产生于旧建筑物的拆迁和新建筑物的建造过程中，因此，减少建筑物就必须在拆迁和建造工程中，采用先进的管理技术和拆迁建造技术。众所周知，建筑废物一般由混凝土碎块，粘土砖和瓷砖，砂和灰尘，木屑，塑料和废纸，废金属等组成。混凝土碎块通常是建筑废物的最大组成部分，经过破碎筛分的混凝土碎块可以被用来替代混凝土中的天然骨料或者被用来做道路的基础。这一类型回收材料就叫做循环再生骨料。循环再生骨料在一些欧美发达国家的建筑工业中已经成功应用，但是主要应用在非结构混凝土和道路的基础上，在结构混凝土中的应用有限，通常只有混凝土粗骨料的20％是循环再生骨料。这主要是由于循环再生骨料与天然的骨料相比强度低，多孔和有较高的吸水率。这就要求在配制混凝土时多加水来增加其流动度从而导致硬化混凝土的干缩率和蠕变增加。为了克服循环再生骨料再利用的这一困难，混凝土研究人员经过研究已经开发出了利用机压成型的方法制造混凝土隔墙砖和铺路砌块的专利技术。同时研究发现利用常压蒸气养护技术可以提高循环再生骨料在结构混凝土中的利用率。
再生骨料与天然石子骨料相比具有如下缺点：吸水率高，压碎指标低，高空隙率。因此，当再生骨料用来制造混凝土时，会带来混凝土的塌落度难以控制，强度低，弹性模量下降，干缩率和蠕变高以及耐久性下降等弱点，从而导致再生骨料在结构混凝土中的应用非常有限。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用二氧化碳养护再生骨料的混凝土，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种采用二氧化碳养护再生骨料的混凝土，包括以下原料：水泥、再生骨料、掺合料、矿物添加剂、水和二氧化碳尾气，水泥包括各类硅酸盐类水泥、硫铝酸盐水泥、白水泥和彩色水泥中的至少一种，二氧化碳尾气来源于火电厂、水泥厂或垃圾焚烧厂，再生骨料包括粗骨料和细骨料，粗骨料包括再生粗骨料、天然碎石、卵石和人造轻骨料中的至少一种，细骨料包括河沙、水洗海砂、石英砂和人工制造的各种细砂中的至少一种，掺合料包括高岭土粉、硅粉、填充细粉和粉煤灰中的至少一种，水和水泥的重量之比为0.3-0.6:1，水泥和添加剂的总用量为300-600Kg/m3。
作为本发明进一步的方案：人工制造的各种细砂包括玻璃砂和粉碎石砂，填充细粉包括石灰石粉和钛白粉。
所述采用二氧化碳养护再生骨料的混凝土的制备方法，具体步骤如下：步骤一，将再生骨料放入密闭的具有一定压力的养护箱中，通入二氧化碳气体养护一定时间，得到处理后的再生骨料；
步骤二，将水泥、处理后的再生骨料、水、掺合料和矿物添加剂按照比例配合搅拌均匀，得到混凝土；
步骤三，将搅拌均匀的混凝土运送到建筑工地进行浇筑，即可得到成品。
作为本发明进一步的方案：二氧化碳尾气中二氧化碳的质量分数为5- 100％，养护箱的压力为0.1-1.5Ba，养护时间为6-24小时。
再生粗骨料可以取代天然碎石重量的70％-100％，粉煤灰可以取代水泥重量的0-30％，硅灰可以取代水泥重量的5-10％，偏高岭土粉可以取代水泥重量的0-20％。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明首次利用二氧化碳养护处理再生骨料，提高再生骨料的力学性能和耐久性能，一方面使再生骨料在结构混凝土中的利用率大大提高,另一方面大量减低温室气体的排放，充分利用了资源。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
表1列出了粒径为20毫米和10毫米的再生骨料(处理前的吸水率分别为 6.85％和7.92％，比重分别为2386公斤/立方米和2348公斤/立方米)利用不同浓度的二氧化碳在不同压力和不同养护时间条件下处理后按照标准方法测得的再生骨料的物理性质和力学性能。从表1所列的数据可以看出，随着CO2浓度的增加,养护室压力增加和处理时间越长，处理后的再生骨料的比重和压缩碎指标增加，吸水率下降。CO2浓度达100％,压力1.5Ba和养护时间24小时，骨料性能改善效果最佳。但是当压力超过1.0养护时间超过24小时时骨料性能的改变已经变得不明显。
表一用不同浓度PVA和不同方法处理过的再生骨料的性能
实施例2：
表二列出了利用浓度为100％二氧化碳在压力1.0Ba的条件下养护12小时后的再生骨料制造的混凝土的配比，而表三列出了按表二的配比制造的混凝土的力学性能和耐久性能。从表三可以看出利用没有处理的再生骨料(R0-50和R0-
100)混凝土力学性能和耐久性能较差。并且，混凝土的性能随着再生骨料的增加而下降。与没有处理的再生骨料制造的混凝土相比利用CO2处理过的混凝土的28天抗压强度，劈裂强度和弹性模量都有较大的提高，112天干缩率下降，365天蠕变下降。50％再生骨料取代天然骨料制造的混凝土其性能完全达到了结构混凝土的要求。
表二–不同再生骨料含量混凝土的性能
表三–不同再生骨料含量混凝土的配比
实施例三：
表四列出了利用100％二氧化碳在压力1.0Ba的条件下养护24小时后的再生骨料在不同水泥含量，不同水灰比，不同矿物添加剂含量条件下的配比，而表五给出的是按表四的配比制造的混凝土的性能。由表五可以看出，水泥含量增加，水灰比降低，以及添加矿物添加剂高岭粉，或硅灰都可以大大改善再生骨料混凝土的力学性能和耐久性，而添加粉煤灰则会降低混凝土28天强度，但可以改善混凝土的耐久性。
表四–不同水泥含量不同水灰比再生骨料混凝土的配比
表五–不同水泥含量不同水灰比再生骨料混凝土的性能
混凝土碳化后其密实度增加从而其抗压强度增加,但是对钢筋混凝土而言,碳化后由于减低了其PH值会使混凝土中的钢筋容易锈蚀，用碳化养护的方法改善再生骨料的性能不需要耽心钢筋锈蚀的问题。本发明根据再生骨料中含有大量氢氧化钙且其极易与二氧化碳反应生成碳酸钙的原理，基于现有再生骨料混凝土的制造方法，首次提出利用二氧化碳养护法改善再生骨料物理性质和力学性能的概念，适用于结构混凝土及高性能再生骨料混凝土。本发明同时提供该再生骨料结构混凝土的制造方法。将再生骨料放入密闭的可承受一定压力的养护箱中然后通入二氧化碳气体养护一定时间即可减低再生骨料的吸水率并增加其压碎指标，利用二氧化碳处理过的再生骨料制造的混凝土其力学性能和耐久性大大改善，完全可以用作结构混凝土。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种采用二氧化碳养护再生骨料的混凝土，其特征在于，包括以下原料：水泥、再生骨料、掺合料、矿物添加剂、水和二氧化碳尾气，水泥包括各类硅酸盐类水泥、硫铝酸盐水泥、白水泥和彩色水泥中的至少一种，二氧化碳尾气来源于火电厂、水泥厂或垃圾焚烧厂，再生骨料包括粗骨料和细骨料，粗骨料包括再生粗骨料、天然碎石、卵石和人造轻骨料中的至少一种，细骨料包括河沙、水洗海砂、石英砂和人工制造的各种细砂中的至少一种，掺合料包括高岭土粉、硅粉、填充细粉和粉煤灰中的至少一种，水和水泥的重量之比为0.3-0.6:1，水泥和添加剂的总用量为300-600Kg/m3。
2.根据权利要求1所述的采用二氧化碳养护再生骨料的混凝土，其特征在于，所述人工制造的各种细砂包括玻璃砂和粉碎石砂，填充细粉包括石灰石粉和钛白粉。
3.一种如权利要求1-2所述的采用二氧化碳养护再生骨料的混凝土的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一，将再生骨料放入密闭的具有一定压力的养护箱中，通入二氧化碳气体养护一定时间，得到处理后的再生骨料；
步骤二，将水泥、处理后的再生骨料、水、掺合料和矿物添加剂按照比例配合搅拌均匀，得到混凝土拌合料；
步骤三，将搅拌均匀的拌合料运送到建筑工地进行浇筑，即可得到所述的混凝土。
4.根据权利要求3所述的采用二氧化碳养护再生骨料的混凝土的制备方法，其特征在于，所述二氧化碳尾气中二氧化碳的质量分数为5-100%，养护箱的压力为0.1-1.5Ba，养护时间为6-24小时。
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