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一種利用二氧化碳強化再生混凝土細骨料的方法與流程

文檔序號:11733051閱讀:626來源:國知局
本發(fā)明涉及一種利用CO2強化處理再生混凝土細骨料的方法,屬于建筑廢棄物再生利用與建筑材料生產技術領域。

背景技術:
將廢棄混凝土加工成再生骨料用于再生混凝土的制備不僅解決了環(huán)境污染問題,也實現了資源再利用,減少了資源和能源的浪費。但與天然骨料相比,再生骨料內部存在大量微細裂紋、壓碎指標值高、吸水率大,利用其制備的再生水泥制品的工作性能、力學性能與耐久性也難以滿足工程要求。因此,強化再生細骨料以提高再生砂漿性能,對混凝土循環(huán)利用和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。為改善再生骨料的性能缺陷,眾多學者利用不同方法改善再生骨料表面結構,減少微裂紋或孔洞,如利用聚合物溶液、水玻璃溶液、有機硅憎水劑,以及酸液浸泡處理再生骨料。其中酸液清洗法的作用有限而且還會引入酸根離子,影響附著砂漿的pH值;聚合物處理法能有效減小再生混凝土骨料的吸水率,但對強度的提高有限;上述研究多對再生骨料級配有要求,如篩除再生微粉顆粒,而這無疑增加了強化再生細骨料的工藝復雜性以及成本負擔,也降低了再生骨料的利用率。此外,目前已有關于利用CO2碳化處理以強化再生骨料性能的研究報道和專利,但這些公開的文獻采用再生骨料來自廢棄混凝土試塊,齡期較短(不超過12個月),含有較多的可碳化物質,使得碳化改性效果良好。然而建筑拆遷垃圾中的混凝土已經使用了幾十年,由其制備的再生骨料,可碳化物質含量低,現有文獻方法對其并不適用。

技術實現要素:
為了克服現有技術中存在的不足,本發(fā)明提供一種利用二氧化碳強化再生混凝土細骨料的方法,能夠有效改善再生骨料與再生砂漿性能。為實現上述目的,本發(fā)明采用以下技術方案:一種利用二氧化碳強化再生混凝土細骨料的方法,包括以下步驟:(1)氫氧化鈣溶液或鈣鹽加鈣處理處理:取由建筑垃圾制備的再生細骨料平鋪于托盤中,后噴灑氫氧化鈣或鈣鹽溶液并攪拌均勻;(2)CO2強化處理:將經氫氧化鈣溶液或鈣鹽加鈣處理后的再生細骨料置于密閉碳化箱中,碳化處理至表面碳化完全;(3)再生砂漿的制備:利用處理過的再生細骨料制備取代率為100%的再生砂漿。進一步的,步驟(1)中,增鈣處理的效果取決于鈣鹽的溶解度,以選擇溶解度較高的鈣鹽,如氯化鈣或硝酸鈣。進一步的,步驟(1)中,再生細骨料粒徑小于4.75mm。進一步的,步驟(1)中,考慮到氫氧化鈣的溶解度較低,定義氫氧化鈣溶液參數C,C為所用氫氧化鈣物質的量與其處理骨料的質量的比值,C值范圍為0.01mol/kg~0.05mol/kg。進一步的,步驟(1)中,氫氧化鈣或鈣鹽溶液的溶劑質量由碳化處理時再生骨料的含水率決定,再生骨料含水率控制在0.2%~10%。進一步的,步驟(2)中,碳化處理時控制溫度為10℃~50℃。進一步的,步驟(2)中,碳化處理時相對濕度20%~75%。進一步的,步驟(2)中,碳化處理時CO2濃度20%~100%。進一步的,步驟(2)中表面碳化完全的檢驗方法是:平鋪再生骨料,噴灑酚酞試劑,樣品完全碳化表面不變色,樣品部分碳化則變紅。本發(fā)明利用CO2處理強化再生骨料的原理如下:混凝土碳化是指空氣中的CO2等酸性氣體與混凝土中的堿性物質發(fā)生反應,造成混凝土堿性下降和混凝土中化學成分改變的中性化反應過程??商蓟镔|主要是氫氧化鈣或鈣鹽和水化硅酸鈣等,以氫氧化鈣為例,反應方程式如下所示。(1)(2)本發(fā)明的有益效果是:研究表明,未經強化處理的再生骨料表面含有大量微裂縫,導致再生骨料孔隙率較大、吸水率較高。經本發(fā)明的方法中氫氧化鈣溶液或鈣鹽溶液處理在提高再生骨料中的可碳化物質含量時,經碳化處理后,形成的碳酸鈣有效填充微裂紋,并有效降低再生骨料孔隙率,進而減小骨料壓碎值、降低骨料吸水率。此外,由建筑垃圾破碎篩分得到的再生細骨料中再生微粉含量可高達20%,高微粉含量導致再生砂漿新拌漿體的流動性較低,而按照本發(fā)明方法處理后,再生骨料的級配發(fā)生變化,細度模數略有增加,從而使得再生砂漿流動性提高近38.5%。同時,再生砂漿的抗壓強度提高近20%。本發(fā)明與現有專利和文獻報道不同之處:(1)已有專利和文獻處理的是廢棄混凝土試塊,齡期一般不超過1年,含有較高的CH等可碳化物質,而我們處理的是廢舊建筑的混凝土,可碳化物質極少。(2)碳化前,采用增鈣溶液浸泡。具體實施方式下面結合具體實施例對本發(fā)明作更進一步的說明,但本發(fā)明的保護范圍并不僅限于此。實施例1本實施例包括以下步驟:(1)Ca(OH)2溶液處理:將再生細骨料平鋪于托盤中,噴灑參數C為0.01mol/kg的Ca(OH)2水溶液并攪拌均勻,控制其含水率為5%。(2)CO2強化處理:將經Ca(OH)2水溶液處理后的再生細骨料置于密閉碳化箱中,控制溫度為30℃、相對濕度為50%、CO2濃度為75%,碳化處理至表面碳化完全。(3)再生砂漿的制備:利用處理過的再生細骨料制備取代率為100%的再生砂漿。參照標準GB/T25176-2010《混凝土和砂漿用再生細骨料》和GB/T14684-2011《建設用砂》考察碳化處理前后骨料的基本性能,如表1所示,結果表明加鈣后碳化處理可有效減少再生混凝土細骨料的吸水率和壓碎值指標,微粉含量顯著降低,再生膠砂需水量比顯著降低,表觀密度略有降低。表1碳化前后再生骨料性能名稱細度模數吸水率/%壓碎指標/%微粉含量/%表觀密度/(kg/m3)再生膠砂需水量比未處理再生細骨料2.84.101814.1726401.17處理后再生細骨料3.02.35119.1426361.10將本實施例得到的經CO2強化處理后的再生混凝土骨料和未經處理的再生細骨料,分別按照膠砂比1:4,水灰比0.7制成砂漿試件;利用未處理再生細骨料分別按照灰砂比為1:4、水灰比為0.75制備再生砂漿。測試砂漿新拌漿體稠度及其7d、28d抗壓強度如表2所示。結果表明,在相同水灰比條件下,碳化處理可有效改善再生砂漿流動性,使其滿足工程應用;與同稠度條件下的未經處理的再生砂漿相比,7d抗壓強度提高約15.1%,28d抗壓強度提高近18.1%。表2再生砂漿稠度及抗壓強度名稱水灰比稠度/mm7d抗壓強度/Mpa28d抗壓強度/Mpa骨料處理前再生砂漿0.7529.114.0骨料處理前再生砂漿0.75745.38.3骨料處理后再生砂漿0.7726.19.8實施例2本實施例包括以下步驟:(1)Ca(OH)2溶液處理:將再生細骨料平鋪于托盤中,噴灑參數C為0.05mol/kg的Ca(OH)2水溶液并攪拌均勻,控制其含水率為0.2%。(2)CO2強化處理:將經Ca(OH)2水溶液處理后的再生細骨料置于密閉碳化箱中,控制溫度為10℃、CO2濃度為100%,碳化處理至表面碳化完全。(3)再生砂漿的制備:利用處理過的再生細骨料制備取代率為100%的再生砂漿。結果表明加鈣后碳化處理可有效減少再生混凝土細骨料的吸水率和壓碎值指標,如表3所示。表3碳化前后再生骨料性能名稱細度模數吸水率/%壓碎指標/%微粉含量/%表觀密度/(kg/m3)再生膠砂需水量比未處理再生細骨料2.42.191122.0026361.20處理后再生細骨料2.51.77919.8426211.12將本實施例得到的經CO2強化處理后的再生混凝土骨料按照灰砂比1:4,水灰比0.875制成砂漿試件;利用未處理再生混凝土骨料按照灰砂比為1:4、水灰比為0.870制備再生砂漿。測試砂漿新拌漿體稠度及其7d、28d抗壓強度如表4所示。結果表明,碳化處理可有效改善再生砂漿流動性,使其滿足工程應用;同時,由碳化骨料制備的再生砂漿7d和28d抗壓強度分別提高約26.36%和23.84%。表4再生砂漿稠度及抗壓強度名稱水灰比稠度/mm7d抗壓強度/Mpa28d抗壓強度/Mpa骨料處理前再生砂漿0.875757.5111.20骨料處理后再生砂漿0.825729.4913.87實施例3本實施例包括以下步驟:(1)氯化鈣溶液處理:將再生細骨料平鋪于托盤中,噴灑參數C為0.01mol/kg的氯化鈣水溶液并攪拌均勻,控制再生骨料含水率為10%。(2)CO2強化處理:將經氯化鈣水溶液處理后的再生細骨料置于密閉碳化箱中,控制溫度為50℃、相對濕度為20%、CO2濃度為20%,碳化處理至表面碳化完全。(3)再生砂漿的制備:利用處理過的再生細骨料制備取代率為100%的再生砂漿。如表5所示。表5碳化前后再生骨料性能名稱細度模數吸水率/%壓碎指標/%微粉含量/%表觀密度/(kg/m3)再生膠砂需水量比未處理再生細骨料2.42.191122.0026361.20處理后再生細骨料2.51.03618.3526321.15將本實施例得到的經CO2強化處理后的再生混凝土骨料按照灰砂比1:4,水灰比0.875制成砂漿試件;利用未處理再生混凝土骨料按照灰砂比為1:4、水灰比為0.870制備再生砂漿。測試砂漿新拌漿體稠度及其7d、28d抗壓強度如表6所示。結果表明,碳化處理可有效改善再生砂漿流動性,使其滿足工程應用;同時,由碳化骨料制備的再生砂漿7d和28d抗壓強度分別提高近18.38%和17.50%。表6再生砂漿稠度及抗壓強度名稱水灰比稠度/mm7d抗壓強度/Mpa28d抗壓強度/Mpa骨料處理前再生砂漿0.875757.5111.20骨料處理后再生砂漿0.825748.8913.16實施例4本實施例包括以下步驟:(1)Ca(NO3)2溶液處理:將再生細骨料平鋪于托盤中,噴灑參數C為0.01mol/kg的Ca(NO3)2水溶液并攪拌均勻,控制其含水率為5%。(2)CO2強化處理:將經Ca(NO3)2水溶液處理后的再生細骨料置于密閉碳化箱中,控制溫度為30℃、相對濕度為50%、CO2濃度為75%,碳化處理至表面碳化完全。(3)再生砂漿的制備:利用處理過的再生細骨料制備取代率為100%的再生砂漿。參照標準GB/T25176-2010《混凝土和砂漿用再生細骨料》和GB/T14684-2011《建設用砂》考察碳化處理前后骨料的基本性能,如表7所示,結果表明加鈣后碳化處理可有效減少再生混凝土細骨料的吸水率和壓碎值指標,微粉含量顯著降低,再生膠砂需水量比顯著降低,表觀密度略有降低。表7.碳化前后再生骨料性能名稱細度模數吸水率/%壓碎指標/%微粉含量/%表觀密度/(kg/m3)再生膠砂需水量比未處理再生細骨料2.42.191122.0026361.20處理后再生細骨料2.551.535.4219.4526171.10將本實施例得到的經CO2強化處理后的再生混凝土骨料按照灰砂比1:4,水灰比0.875制成砂漿試件;利用未處理再生混凝土骨料按照灰砂比為1:4、水灰比為0.825制備再生砂漿。測試砂漿新拌漿體稠度及其7d、28d抗壓強度如表8所示。結果表明,碳化處理可有效改善再生砂漿流動性,使其滿足工程應用;同時,由碳化骨料制備的再生砂漿7d和28d抗壓強度分別提高近13%和22%。表8再生砂漿稠度及抗壓強度名稱水灰比稠度/mm7d抗壓強度/Mpa28d抗壓強度/Mpa骨料處理前再生砂漿0.875757.5111.20骨料處理后再生砂漿0.825768.4913.67對比例本對比例包括以下步驟:(1)CO2強化處理:將原狀再生細骨料(調節(jié)含水率為5%)置于密閉碳化箱中,控制溫度為30℃、相對濕度為50%、CO2濃度為75%,碳化處理至表面碳化完全。(2)再生砂漿的制備:利用處理過的再生細骨料制備取代率為100%的再生砂漿。參照標準GB/T25176-2010《混凝土和砂漿用再生細骨料》和GB/T14684-2011《建設用砂》考察碳化處理前后骨料的基本性能,如表9所示,結果表明未加鈣后碳化處理的再生混凝土細骨料基本性能無明顯變化。表9碳化前后再生骨料性能名稱細度模數吸水率/%壓碎指標/%微粉含量/%表觀密度/(kg/m3)再生膠砂需水量比未處理再生細骨料2.42.191122.0026361.20處理后再生細骨料2.42.101121.3226381.17將本對比例得到的經CO2強化處理后的再生混凝土骨料按照灰砂比1:4,水灰比0.875制成砂漿試件;利用未處理再生混凝土骨料按照灰砂比為1:4、水灰比為0.870制備再生砂漿。測試砂漿新拌漿體稠度及其7d、28d抗壓強度如表10所示。結果表明,未經加鈣而直接碳化骨料對改善再生砂漿流動性和力學性能效果并不明顯,這也充分說明鈣源處理的重要性和必要性。表10再生砂漿稠度及抗壓強度名稱水灰比稠度/mm7d抗壓強度/Mpa28d抗壓強度/Mpa骨料處理前再生砂漿0.875757.5111.20骨料處理后再生砂漿0.870737.9810.97以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式,應當指出:對于本技術領域的普通技術人員來說,在不脫離本發(fā)明原理的前提下,還可以做出若干改進和潤飾,這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
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