CN116730644B - 一种苦卤碳化协同强化再生骨料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种苦卤碳化协同强化再生骨料的制备方法，包括以下步骤：(1)喷淋预处理：在4～70℃、0.05～0.6MPa压力下，对再生骨料进行多次苦卤、石灰乳间隔交替喷淋处理，至再生骨料表面湿润；(2)碳化强化：静置2～4小时后通入含二氧化碳的废气，保持时间为4～8小时；(3)浸洗风干：在水中浸洗去除再生骨料表面可溶杂质，风干后即可得到苦卤碳化协同强化再生骨料。本发明的方法对温度、压强、处理时长以及废气中二氧化碳的浓度要求较低，实现了常温、常压、短时间以及直接利用含低浓度二氧化碳废气条件下对再生骨料的有效强化，工艺简单，操作便捷，原料易于获得，有利于降低生产成本，实现工业上的连续生产。
Description
技术领域
本发明属于骨料强化方法，具体为一种苦卤碳化协同强化再生骨料的制备方法。
背景技术
对比天然骨料发现，再生骨料含泥量高，强度低，并且高孔隙率导致其吸水率高，应用范围不广。采用二氧化碳强化再生骨料不仅可以改善再生骨料品质，提高其性能，还能减少二氧化碳排放，节约资源，保护环境，具有广阔的应用与发展前景。
苦卤是一种制盐产业和海水处理的废弃副产物，是一种既丰富又可持续开发利用的液体矿物资源。
现有的二氧化碳强化再生骨料的方法仍存在以下问题：
采用二氧化碳强化再生骨料，可使二氧化碳与再生骨料表层老化砂浆中的氢氧化钙和C-S-H凝胶等有效成分反应，生成碳酸钙和硅胶等强度物质，填充表层老化砂浆中的孔隙和裂隙，以达到提升再生骨料性能的效果。但是在较低压强、较短时间和低浓度二氧化碳的低处理水平下，再生骨料碳化进展缓慢且效果较差。在较高压强、较长时间和高浓度二氧化碳的高处理水平下，虽然再生骨料性能明显提升，但成本较高且不利于工业上连续生产。
因此，为解决碳化强化再生骨料强化效果与处理水平之间的矛盾，有必要研究一种环保的，且能够在常温、常压、短时间、直接利用含低浓度二氧化碳废气的低处理水平下有效提高再生骨料品质的碳化强化再生骨料方法。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明目的是提供一种成本低廉、绿色环保的苦卤碳化协同强化再生骨料的制备方法。
技术方案：本发明所述的一种苦卤碳化协同强化再生骨料的制备方法，包括以下步骤：
（1）喷淋预处理：在4~70℃、0.05~0.6MPa压力下，对再生骨料进行多次苦卤、石灰乳间隔交替喷淋处理，至再生骨料表面湿润；
（2）碳化强化：静置2~4小时后通入含二氧化碳的废气，保持时间为4~8小时；
（3）浸洗风干：在水中浸洗去除再生骨料表面可溶杂质，风干后即可得到苦卤碳化协同强化再生骨料。
进一步地，步骤（1）中，再生骨料为原生混凝土水灰比0.3~0.45、粒径为5~20mm的低品质再生粗骨料。苦卤中镁离子浓度≥2.3mol/L。苦卤中镁离子浓度优选为2.9~3.5mol/L。当苦卤中镁离子浓度小于2.3mol/L时，镁离子浓度过低，难以与氢氧化钙充分反应，导致未参与反应的氢氧化钙残留量较大。石灰乳为氢氧化钙悬浊液，其中氢氧化钙的质量百分数为40%~60%。苦卤和石灰乳体积之比为25:1~35:1，每次喷淋苦卤后，间隔10~30分钟再喷淋石灰乳。交替喷淋的间隔为1~4小时，次数为2~4次。间隔时间小于10分钟，则苦卤难以充分渗透再生骨料表层老化砂浆的孔隙与微裂缝，易导致老化砂浆深层结构的强化效果不理想。
进一步地，步骤（2）中，废气中二氧化碳体积分数为10~20%。若废气中二氧化碳体积分数小于10%，为达到强化效果，碳化强化所需时间大幅延长，且强化效果不佳。若废气中二氧化碳体积分数大于20%，由于二氧化碳气体溶解度有限，二氧化碳体积分数继续提升，强化效果不升反降，也难以缩短碳化时间。废气中二氧化碳体积分数优选为15~20%。
进一步地，步骤（3）中，浸洗时间为30mim~1h。副产物氯化钙易溶于水，含量不高且大部分残留于再生骨料表面，通过浸洗的方式即可基本去除。采用浸洗处理方式的工艺简单、成本低廉，在工业生产实践中应用广泛。
制备原理：苦卤中含有的镁元素通常以六水合氯化镁的形式存在，可与再生骨料表层老化砂浆以及石灰乳中的氢氧化钙反应生成二水合氯化钙和氢氧化镁，并由于毛细效应保留在老化砂浆的孔隙和微裂缝中。通入二氧化碳后，二氧化碳溶于老化砂浆的孔隙和微裂缝中的水生成碳酸氢根离子、碳酸根离子，与二水合氯化钙在碳化的条件下反应生成微粒碳酸钙填补在孔隙和微裂缝中，并生成二氧化碳，二氧化碳、溶液中的碳酸根离子与石灰乳中的氢氧化钙以及老化砂浆中的氢氧化钙、C-S-H凝胶等有效成分进一步反应，以之前生成的碳酸钙微粒为成核点生成碳酸钙与硅胶等强度物质，使微粒碳酸钙不断发育，逐步填补孔隙与微裂缝，使再生骨料表面老化砂浆的微观结构更加密实，从而提升再生骨料的性能。由于苦卤以及副产物氢氧化镁均呈碱性，可促使二氧化碳溶解度增大，进一步促进反应发生。由于副产物氯化钙易溶于水，含量不高且大部分残留于再生骨料表面，通过浸洗的方式即可基本去除。
其中，在喷淋预处理阶段，通过控制喷淋处理次数、喷淋处理时间间隔、每次喷淋处理中喷淋苦卤与石灰乳的时间间隔、苦卤和石灰乳的体积之比，可使苦卤和石灰乳中的有效成分充分参与反应，并充分渗透再生骨料表层老化砂浆的孔隙和微裂缝。在碳化强化阶段，二氧化碳的体积分数和碳化时间主要影响微粒碳酸钙的形成与发育。若二氧化碳体积分数过低或碳化时间过短，则微粒碳酸钙生成较少且发育缓慢；若二氧化碳体积分数过高，易生成大直径碳酸钙晶须，堵塞老化砂浆表层孔隙和微裂缝，导致老化砂浆深层结构强化效果不佳。故只有在本发明给定的参数范围条件的协同作用下，才能充分保证再生骨料的强化效果。
所涉及的方程式如下：
。
有益效果：本发明和现有技术相比，具有如下显著性特点：
1、苦卤碳化协同强化再生骨料的制法对温度、压强、处理时长以及废气中二氧化碳的浓度要求较低，实现了常温、常压、短时间以及直接利用含低浓度二氧化碳废气条件下对再生骨料的有效强化，工艺简单，操作便捷，原料易于获得，有利于降低生产成本，实现工业上的连续生产；
2、能够有效地提高再生骨料的表观密度、降低再生骨料的吸水率和压碎值，提高再生骨料的品质，有利于拓展再生骨料的应用范围，实现建筑废弃资源再利用。
3、能够有效利用工业废气对再生骨料进行强化，可减少二氧化碳废气的排放和天然骨料的使用，处理再生骨料排出的废气、废料中不含有害物质，有利于工业和建筑废弃物的循环利用和资源保存，绿色环保。
4、发掘了制盐业、海水处理废产物苦卤在建筑固废资源化利用领域的应用潜力，可有效提高苦卤资源的利用效率，有利于实现资源的综合化利用。
该方法工艺简单、成本低廉、绿色环保，且有利于工业上连续生产，不仅能够有效利用固体建筑废料和制盐业、海水处理废产物，又能实现常温、常压、短时间以及直接利用含低浓度二氧化碳废气条件下对再生骨料性能的有效提升。
附图说明
图1是本发明再生骨料的微观形貌变化示意图，其中，（a）为原始再生骨料，（b）为喷淋预处理后的再生骨料，（c）为碳化强化中的再生骨料，（d）为碳化强化后的再生骨料。
具体实施方式
以下各实施例中，苦卤为盐城市灌东盐场苦卤。废气为实验室制备的不同比例空气、二氧化碳混合气体以模拟含二氧化碳废气。
实施例1
一种苦卤碳化协同强化再生骨料的制备方法，包括以下步骤：
（1）采用水灰比为0.35的原生砂浆试块，由颚式破碎机进行再生骨料的破碎生产。筛分后选取9.5~13.2 mm粒径范围的再生骨料进行冲洗除，去表面的粉尘等杂物得到干净的低品质再生粗骨料。苦卤中镁离子浓度为2.942mol/L。石灰乳采用生石灰与水制得的氢氧化钙悬浊液，其中氢氧化钙的质量百分数为50wt%。测试再生骨料初始的表观密度为2534kg/m3，吸水率为7.835%，压碎值为28.86%，详见下表1。
（2）喷淋预处理：在25℃、0.1MPa压力下，对再生骨料进行4次苦卤、石灰乳间隔交替喷淋处理，每次喷淋处理之间间隔2小时，至再生骨料表面湿润；每次喷淋处理中包括一次苦卤喷淋和一次石灰乳喷淋，每次喷淋苦卤后，间隔10分钟再喷淋石灰乳。苦卤和石灰乳体积之比为35:1。
（3）碳化强化：在于步骤（2）相同的温度、压力下，静置2小时，随后通入含二氧化碳15vol%的废气，保持时间为6小时。
（4）浸洗风干：在水中浸洗1h，去除再生骨料表面可溶杂质，风干后即可得到苦卤碳化协同强化再生骨料。
强化再生骨料微观形貌特性如图1所示，与天然骨料相比，再生骨料由于机械破坏以及损伤积累会在内部及表面形成不同程度的损伤裂缝，且外表面附着有质地疏松的残余砂浆，是导致再生骨料品质较差的主要原因，如图1（a）所示。在强化再生骨料制备过程中，通过喷淋预处理，可使苦卤和石灰乳的混合液充分渗透再生骨料表层老化砂浆的孔隙和微裂缝，如图1（b）所示。通过碳化强化，老化砂浆的孔隙与微裂缝中生成丰富的碳酸钙微粒，初步填充老化砂浆孔隙与微裂缝，如图1（c）所示。随着碳化强化进行，微粒碳酸钙不断发育，逐步充满孔隙与微裂缝，使再生骨料表面老化砂浆的微观结构更加密实，从而提升再生骨料的性能，如图1（d）所示。
参照《公路工程集料试验规程》（JTG E42-2005）测试本实施例所得的强化再生骨料的表观密度，较强化前提高1.28%。测试强化再生骨料的吸水率，较强化前下降27.13%。测试强化再生骨料的压碎值，较强化前下降24.71%。
实施例2
一种苦卤碳化协同强化再生骨料的制备方法，包括以下步骤：
（1）采用水灰比为0.35的原生砂浆试块，由颚式破碎机进行再生骨料的破碎生产。筛分后选取9.5~13.2 mm粒径范围的再生骨料进行冲洗除，去表面的粉尘等杂物得到干净的低品质再生粗骨料。苦卤中镁离子浓度为2.942mol/L。石灰乳采用生石灰与水制得的氢氧化钙悬浊液，其中氢氧化钙的质量百分数为50wt%。
（2）喷淋预处理：在25℃、0.1MPa压力下，对再生骨料进行3次苦卤、石灰乳间隔交替喷淋处理，每次喷淋处理之间间隔3小时，至再生骨料表面湿润；每次喷淋处理中包括一次苦卤喷淋和一次石灰乳喷淋，每次喷淋苦卤后，间隔20分钟再喷淋石灰乳。苦卤和石灰乳体积之比为30:1。
（3）碳化强化：在于步骤（2）相同的温度、压力下，静置3小时，随后通入含二氧化碳15vol%的废气，保持时间为6小时。
（4）浸洗风干：在水中浸洗1h，去除再生骨料表面可溶杂质，风干后即可得到苦卤碳化协同强化再生骨料。
参照《公路工程集料试验规程》（JTG E42-2005）测试本实施例所得的强化再生骨料的表观密度，较强化前提高1.53%。测试强化再生骨料的吸水率，较强化前下降33.90%。测试强化再生骨料的压碎值，较强化前下降28.25%。
实施例3
一种苦卤碳化协同强化再生骨料的制备方法，包括以下步骤：
（1）采用水灰比为0.35的原生砂浆试块，由颚式破碎机进行再生骨料的破碎生产。筛分后选取9.5~13.2 mm粒径范围的再生骨料进行冲洗除，去表面的粉尘等杂物得到干净的低品质再生粗骨料。苦卤中镁离子浓度为2.942mol/L。石灰乳采用生石灰与水制得的氢氧化钙悬浊液，其中氢氧化钙的质量百分数为50wt%。
（2）喷淋预处理：在25℃、0.1MPa压力下，对再生骨料进行2次苦卤、石灰乳间隔交替喷淋处理，每次喷淋处理之间间隔4小时，至再生骨料表面湿润；每次喷淋处理中包括一次苦卤喷淋和一次石灰乳喷淋，每次喷淋苦卤后，间隔30分钟再喷淋石灰乳。苦卤和石灰乳体积之比为25:1。
（3）碳化强化：在于步骤（2）相同的温度、压力下，静置4小时，随后通入含二氧化碳15vol%的废气，保持时间为6小时。
（4）浸洗风干：在水中浸洗1h，去除再生骨料表面可溶杂质，风干后即可得到苦卤碳化协同强化再生骨料。
参照《公路工程集料试验规程》（JTG E42-2005）测试本实施例所得的强化再生骨料的表观密度，较强化前提高1.39%。测试强化再生骨料的吸水率，较强化前下降31.75%。测试强化再生骨料的压碎值，较强化前下降27.12%。
实施例4
一种苦卤碳化协同强化再生骨料的制备方法，包括以下步骤：
（1）采用水灰比为0.3的原生砂浆试块，由颚式破碎机进行再生骨料的破碎生产。筛分后选取5~20mm粒径范围的再生骨料进行冲洗除，去表面的粉尘等杂物得到干净的低品质再生粗骨料。苦卤中镁离子浓度为3.506mol/L。石灰乳采用生石灰与水制得的氢氧化钙悬浊液，其中氢氧化钙的质量百分数为40wt%。
（2）喷淋预处理：在4℃、0.05MPa压力下，对再生骨料进行2次苦卤、石灰乳间隔交替喷淋处理，每次喷淋处理之间间隔4小时，至再生骨料表面湿润；每次喷淋处理中包括一次苦卤喷淋和一次石灰乳喷淋，每次喷淋苦卤后，间隔15分钟再喷淋石灰乳。苦卤和石灰乳体积之比为28:1。
（3）碳化强化：在于步骤（2）相同的温度、压力下，静置3小时，随后通入含二氧化碳20vol%的废气，保持时间为4小时。
（4）浸洗风干：在水中浸洗30mim，去除再生骨料表面可溶杂质，风干后即可得到苦卤碳化协同强化再生骨料。
参照《公路工程集料试验规程》（JTG E42-2005）测试本实施例所得的强化再生骨料的表观密度，较强化前提高1.66%。测试强化再生骨料的吸水率，较强化前下降36.12%。测试强化再生骨料的压碎值，较强化前下降30.08%。
实施例5
一种苦卤碳化协同强化再生骨料的制备方法，包括以下步骤：
（1）采用水灰比为0.45的原生砂浆试块，由颚式破碎机进行再生骨料的破碎生产。筛分后选取8~16mm粒径范围的再生骨料进行冲洗除，去表面的粉尘等杂物得到干净的低品质再生粗骨料。苦卤中镁离子浓度为2.349mol/L。石灰乳采用生石灰与水制得的氢氧化钙悬浊液，其中氢氧化钙的质量百分数为60wt%。
（2）喷淋预处理：在70℃、0.6MPa压力下，对再生骨料进行4次苦卤、石灰乳间隔交替喷淋处理，每次喷淋处理之间间隔1小时，至再生骨料表面湿润；每次喷淋处理中包括一次苦卤喷淋和一次石灰乳喷淋，每次喷淋苦卤后，间隔25分钟再喷淋石灰乳。苦卤和石灰乳体积之比为33:1。
（3）碳化强化：在于步骤（2）相同的温度、压力下，静置4小时，随后通入含二氧化碳10vol%的废气，保持时间为8小时。
（4）浸洗风干：在水中浸洗45mim，去除再生骨料表面可溶杂质，风干后即可得到苦卤碳化协同强化再生骨料。
参照《公路工程集料试验规程》（JTG E42-2005）测试本实施例所得的强化再生骨料的表观密度，较强化前提高1.18%。测试强化再生骨料的吸水率，较强化前下降26.23%。测试强化再生骨料的压碎值，较强化前下降24.08%。
对比例1
对比例1为实施例1~3的步骤（1）所用的再生骨料，测试未经强化的原始再生骨料的表观密度、吸水率、压碎值。
对比例2
对比例2其余步骤与实施例1均相同，区别仅仅在于：步骤（2）中喷淋处理的次数、间隔时间，以及每次喷淋处理中苦卤和石灰乳喷淋间隔时间与体积之比不同。
对比例2的喷淋预处理步骤中，在25℃、0.1MPa压力下，对再生骨料进行6次喷淋处理，每次喷淋处理之间间隔1小时，至再生骨料表面湿润。每次喷淋处理中包括一次苦卤喷淋和一次石灰乳喷淋，每次喷淋苦卤后，间隔10分钟再喷淋石灰乳，每次喷淋的苦卤和石灰乳体积之比为40:1。
测试强化再生骨料的表观密度，较强化前提高0.31%。测试强化再生骨料的吸水率，较强化前下降15.27%。测试强化再生骨料的压碎值，较强化前下降10.66%。
对比例3
对比例3其余步骤与实施例2均相同，区别仅仅在于：步骤（2）中喷淋处理的次数、间隔时间，以及每次喷淋处理中苦卤和石灰乳喷淋间隔时间与体积之比不同。
对比例3的喷淋预处理步骤中，在25℃、0.1MPa压力下，对再生骨料进行5次喷淋处理，每次喷淋处理之间间隔3小时，至再生骨料表面湿润。每次喷淋处理中包括一次苦卤喷淋和一次石灰乳喷淋，每次喷淋苦卤后，间隔20分钟再喷淋石灰乳，每次喷淋的苦卤和石灰乳体积之比为30:1。
测试强化再生骨料的表观密度，较强化前提高1.55%。测试强化再生骨料的吸水率，较强化前下降35.08%。测试强化再生骨料的压碎值，较强化前下降28.92%。
对比例4
对比例4其余步骤与实施例3均相同，区别仅仅在于：步骤（2）中喷淋处理的次数、间隔时间，以及每次喷淋处理中苦卤和石灰乳喷淋间隔时间与体积之比不同。
对比例4的喷淋预处理步骤中，在常温常压下，对再生骨料进行1次喷淋处理，至再生骨料表面湿润。喷淋处理中包括一次苦卤喷淋和一次石灰乳喷淋，每次喷淋苦卤后，间隔30分钟再喷淋石灰乳，每次喷淋的苦卤和石灰乳体积之比为25:1。
测试强化再生骨料的表观密度，较强化前提高0.17%。测试强化再生骨料的吸水率，较强化前下降8.43%。测试强化再生骨料的压碎值，较强化前下降4.51%。
对比例5
对比例5其余步骤与实施例1均相同，区别仅仅在于：步骤（3）中通入含二氧化碳气体中二氧化碳的体积分数以及保持时间不同。
对比例5中通入体积分数5%的二氧化碳气体，保持8小时后得到苦卤处理后的碳化强化再生骨料。
测试强化再生骨料的表观密度，较强化前提高0.39%。测试强化再生骨料的吸水率，较强化前下降12.80%。测试强化再生骨料的压碎值，较强化前下降9.53%。
对比例6
对比例6其余步骤与实施例3均相同，区别仅仅在于：步骤（3）中通入含二氧化碳气体中二氧化碳的体积分数以及保持时间不同。
对比例6中通入体积分数25%的二氧化碳气体，保持4小时后得到苦卤处理后的碳化强化再生骨料。
测试强化再生骨料的表观密度，较强化前提高1.47%。测试强化再生骨料的吸水率，较强化前下降32.18%。测试强化再生骨料的压碎值，较强化前下降29.09%。
对比例7
对比例7选用与实施例1~3相同的再生骨料，在碳化箱中进行加速碳化试验。目前可查资料中强化效果较好的加速碳化强化再生骨料方案为：碳化箱内二氧化碳气体浓度为100%，温度为（25±2）℃，压力为0.4MPa，相对湿度为（70±5）%，持续7d后得到加速碳化强化再生骨料。
测试强化再生骨料的表观密度，较强化前提高0.63%。测试强化再生骨料的吸水率，较强化前下降26.35%。测试强化再生骨料的压碎值，较强化前下降25.81%。
为全面考察苦卤碳化协同强化再生骨料的方法对再生骨料性能的强化效果，本发明参照《公路工程集料试验规程》（JTG E42-2005）分别测试了原始再生骨料（对比例1）、实施例1-3强化再生骨料、对比例2-7强化再生骨料样品的表观密度、吸水率和压碎值，结果如表1所示。
表1 碳化强化后再生骨料的性能
由表1中的实施例1-5和对比例1可知，采用本发明制得的强化再生骨料相比于强化前表观密度有所提升，吸水率和压碎值显著降低。这是由于苦卤中的六水合氯化镁可与再生骨料表层老化砂浆、石灰乳中的氢氧化钙以及二氧化碳发生一系列反应，生成微粒碳酸钙填补在老化砂浆孔隙和微裂缝中，同时二氧化碳、孔隙与微裂缝溶液中的碳酸根离子与石灰乳中的氢氧化钙以及老化砂浆中的氢氧化钙、C-S-H凝胶等有效成分进一步反应，以之前生成的碳酸钙微粒为成核点生成碳酸钙与硅胶等强度物质，使微粒碳酸钙不断发育，逐步填补孔隙与微裂缝，使再生骨料表面老化砂浆的微观结构更加密实，从而提升再生骨料的性能。
总体上，在苦卤和石灰乳成分不变的情况下，在本发明给出的方案范围内，喷淋预处理的总时长越长，再生骨料的强化效果越好。这是由于较长的预处理时长可以使产生有效物质二水合氯化钙的反应更加充分，使得碳化强化时产生更加丰富的微粒碳酸钙填补再生骨料表层老化砂浆的孔隙与微裂缝。
因此在实际应用中，如需缩短喷淋预处理的总时长，也可以通过适当提高喷淋预处理中喷淋处理的次数同时减小每次喷淋处理的出水量，来减少每次喷淋处理之间的时间间隔，以及适当降低每次喷淋的苦卤和石灰乳体积之比，使苦卤和石灰乳在再生骨料表层老化砂浆孔隙与微裂缝中渗透更加充分，并增加氢氧化钙的浓度，来降低喷淋预处理的总时长减少对强化再生骨料性能的影响。
由表1中的实施例1和对比例2可知，采用本发明强化再生骨料的喷淋预处理步骤中，若喷淋处理间隔时间小于本发明提供的范围，则强化效果大幅下降。这是由于两次喷淋处理时间间隔过短，导致再生骨料表面形成碳酸钙包覆层，阻止后续喷淋的苦卤与石灰乳向再生骨料表层老化砂浆的孔隙与微裂缝中继续渗透。
由表1中的实施例2和对比例3可知，采用本发明强化再生骨料的喷淋预处理步骤中，若喷淋处理次数超出本发明提供的范围，或喷淋预处理步骤总时长超出本发明提供的范围，则强化效果提升不明显。这是由于在喷淋预处理一段时间后再生骨料表面老化砂浆的表层和部分深层孔隙与微裂缝逐渐被完全填充，使苦卤和石灰乳难以继续渗透，生成强度物质的速度逐渐放缓。
由表1中的实施例3和对比例4可知，采用本发明强化再生骨料的喷淋预处理步骤中，若喷淋处理次数小于本发明提供的范围，则强化效果大幅下降。这是由于喷淋处理次数过少导致每次喷淋处理中苦卤与石灰乳喷淋量过大，使再生骨料表面形成碳酸钙包覆层，阻止后续喷淋的苦卤与石灰乳向再生骨料表层老化砂浆的孔隙与微裂缝中继续渗透。
由表1中的实施例1、3和对比例5、6可知，采用本发明强化再生骨料的实际应用中，可以通过适当提高含二氧化碳气体中二氧化碳的体积分数来缩短碳化时间。但在采用二氧化碳浓度超出本发明提供范围的气体强化再生骨料时，强化效果不升反降。在采用二氧化碳浓度低于本发明提供范围的气体强化再生骨料时，为保证强化再生骨料的性能，碳化时间大幅延长，且短时间内强化效果十分有限。这是由于当碳化强化过程中二氧化碳浓度较高时，再生骨料表层老化砂浆孔隙与微裂缝溶液中的碳酸氢根离子浓度更大，能生成更丰富的微粒碳酸钙提供成核点，通过化学反应生成强度物质的速度更快。但二氧化碳的溶解度有限，导致继续提升气体中二氧化碳体积分数时，老化砂浆孔隙与微裂缝溶液中碳酸根离子、碳酸氢根离子浓度提升有限。且过高的二氧化碳浓度不利于微粒碳酸钙的形成，易生成大直径的碳酸钙晶须堵塞老化砂浆表层孔隙和微裂缝，导致老化砂浆深层结构强化效果不佳。当二氧化碳浓度较低时，适当延长碳化时间可以使二氧化碳与石灰乳中的氢氧化钙、老化砂浆中的氢氧化钙、C-S-H凝胶等有效成分反应更加充分。而二氧化碳浓度过低时，除了碳化时间大幅延长以外，还会影响微粒碳酸钙的生成与发育，故难以保证强化效果。
由表1中的实施例1-3和对比例7可知，采用本发明制得的强化再生骨料，与目前可查资料中强化效果较好的加速碳化强化再生骨料相比，表观密度提升效果更明显更优，降低吸水率效果相对更优，压碎值降低效果相近。采用本发明强化再生骨料，对比加速碳化强化再生骨料的方法，实现了常温、常压、短时间以及直接利用含低浓度二氧化碳废气的低处理水平下，对再生骨料性能的更有效提升。
Claims (9)
1.一种苦卤碳化协同强化再生骨料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）在4~70℃、0.05~0.6MPa压力下，对再生骨料进行多次苦卤、石灰乳间隔交替喷淋处理，至再生骨料表面湿润；
（2）静置2~4小时后通入含二氧化碳的废气，保持时间为4~8小时；废气中二氧化碳体积分数10~20%；
（3）在水中浸洗去除再生骨料表面可溶杂质，风干后即可得到苦卤碳化协同强化再生骨料。
2.根据权利要求1所述的一种苦卤碳化协同强化再生骨料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，再生骨料为原生混凝土水灰比0.3~0.45、粒径为5~20mm的低品质再生粗骨料。
3.根据权利要求1所述的一种苦卤碳化协同强化再生骨料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，苦卤中镁离子浓度≥2.3mol/L。
4.根据权利要求3所述的一种苦卤碳化协同强化再生骨料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，苦卤中镁离子浓度为2.9~3.5mol/L。
5.根据权利要求1所述的一种苦卤碳化协同强化再生骨料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，石灰乳为氢氧化钙悬浊液，其中氢氧化钙的质量百分数为40%~60%。
6.根据权利要求1所述的一种苦卤碳化协同强化再生骨料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，苦卤和石灰乳体积之比为25:1~35:1，每次喷淋苦卤后，间隔10~30分钟再喷淋石灰乳。
7.根据权利要求1所述的一种苦卤碳化协同强化再生骨料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，交替喷淋的间隔为1~4小时，次数为2~4次。
8.根据权利要求1所述的一种苦卤碳化协同强化再生骨料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中，废气中二氧化碳体积分数为15~20%。
9.根据权利要求1所述的一种苦卤碳化协同强化再生骨料的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中，浸洗时间为30mim~1h。
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