本發(fā)明涉及水泥基建筑材料，尤其是涉及一種高效碳化型再生骨料混凝土及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、再生骨料是指去除廢棄混凝土中的鋼筋后，通過破碎和篩分，得到與天然骨料具有相似性能的骨料。但是，由于再生骨料表面殘存著一層界面復(fù)雜的硬化水泥漿體，導(dǎo)致再生骨料的力學(xué)性能和耐久性能往往低于天然骨料。然而，通過碳化反應(yīng)，可將再生骨料表面硬化水泥漿體中的氫氧化鈣(ca(oh)2)、水化硅酸鈣凝膠(c-s-h)轉(zhuǎn)化為碳酸鈣(caco3)，從而降低孔隙率，改善孔隙結(jié)構(gòu)，并提升再生骨料混凝土的密實(shí)性和強(qiáng)度。因此，促進(jìn)再生骨料的碳化是實(shí)現(xiàn)再生骨料大規(guī)?；厥绽玫年P(guān)鍵。

2、傳統(tǒng)上，由于大氣中的co2含量較低，再生骨料在大氣中的碳化速率緩慢。為了加快碳化速率，通常采用co2碳化養(yǎng)護(hù)的方式。然而，目前co2碳化養(yǎng)護(hù)的成本較高且儀器設(shè)備應(yīng)用場景受限，限制了co2碳化養(yǎng)護(hù)在工程中的應(yīng)用。

3、文獻(xiàn)1(蒲盛朋,孫毅,牟星明等.加壓碳化再生混凝土粗骨料性能研究[j].重慶建筑,2023,22(02):57-59.)公布了一種再生骨料碳化的方法。該方法是將再生骨料放置于碳化爐中，抽真空后通入99.5％濃度的co2，使再生骨料表面附著的硬化水泥漿體中的ca(oh)2和c-s-h轉(zhuǎn)化為caco3，從而改善再生骨料的性能。高濃度的co2可加速再生骨料碳化。

4、文獻(xiàn)2(songhui?l,peiliang?s,dongxing?x,et?al.a?comparison?of?liquid-solid?and?gas-solid?accelerated?carbonation?for?enhancement?of?recycledconcrete?aggregate[j].cement?and?concrete?composites,2021,118,103988.)公布了一種濕法碳化再生骨料的方法。該方法是將再生骨料放置于金屬網(wǎng)中，然后將其浸泡在自來水中，通過流量控制器和鼓泡控制器向水中注入濃度為99.9％的工業(yè)級(jí)co2。相較于干法碳化，濕法碳化的效率更高，再生骨料表面殘存的硬化水泥漿體可生成更多的碳化產(chǎn)物。

5、上述技術(shù)的不足在于：

6、(1)文獻(xiàn)1中通過向碳化爐中注入高濃度co2使再生骨料碳化。該方法雖有助于提高再生骨料的碳化效率，但其碳化過程中應(yīng)用的高濃度co2具有較高成本，并且所用碳化爐的容量有限，能耗較高，應(yīng)用場景受限，無法實(shí)現(xiàn)再生骨料的大規(guī)模碳化。養(yǎng)護(hù)早期，再生骨料的碳化速率較快。隨著養(yǎng)護(hù)時(shí)間延長，生成的caco3逐漸堵塞孔隙，抑制co2的滲透，不利于再生骨料的進(jìn)一步碳化。此外，再生骨料在碳化爐中的放置方式還可導(dǎo)致其碳化不均勻，影響再生骨料的碳化效果。

7、(2)文獻(xiàn)2中采用的濕法碳化雖可使再生骨料的碳化速率加快，但仍存在一些不足。首先，濕法碳化需要耗費(fèi)大量能源將co2鼓入水中，并需要專門的設(shè)備來控制和維持碳化過程，從而增加了再生骨料的碳化成本。此外，再生骨料的碳化效果隨碳化養(yǎng)護(hù)時(shí)間的增加而增加，但在實(shí)際工程中，不可能無限期增加碳化養(yǎng)護(hù)時(shí)間。該方法還涉及加壓處理，但實(shí)現(xiàn)加壓高度依賴于安全且密封的加壓設(shè)備，限制了濕法碳化再生骨料的應(yīng)用范圍。

8、發(fā)明人在前期對(duì)sap顆粒在混凝土中的影響進(jìn)行了系統(tǒng)研究，關(guān)于加速混凝土碳化也形成了研究成果，并申請(qǐng)專利cn113416090a，該研究表明，sap顆?？稍谏皾{中產(chǎn)生的微孔可以形成co2傳輸通道，并可以在濕潤環(huán)境中吸水，提高砂漿透氣性，并在砂漿干燥后釋水保持砂漿濕潤，從而提升砂漿的co2捕捉效率，但前提是采用了膠凝材料質(zhì)量2-5％的sap顆粒并采用較高水膠比和細(xì)砂，但是，高sap顆粒摻量和高水膠比勢(shì)必會(huì)大幅降低水泥基材料力學(xué)性能，如何在保證力學(xué)性能前提下提高再生骨料混凝土的co2捕捉效率，是尚待解決的技術(shù)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種高效碳化型再生骨料混凝土，具體的，本發(fā)明采用常用的水泥和摻合料作為膠凝材料，采用全再生骨料，通過研發(fā)制備一種保濕型sap顆粒并將其添加至再生骨料混凝土中，使其質(zhì)量占比在膠凝材料質(zhì)量1-2％之間，既形成良好的co2傳輸通道，又保證保濕型sap顆粒的添加不降低再生骨料混凝土強(qiáng)度，且保濕型sap顆粒具有優(yōu)良的吸水能力和保水效果，促進(jìn)co2捕捉，實(shí)現(xiàn)再生骨料的強(qiáng)化和混凝土力學(xué)性能的增強(qiáng)。

2、具體的，本發(fā)明高效碳化型再生骨料混凝土，由以下重量份原料組成：

3、水泥280-310份，摻合料200-230份，再生細(xì)骨料800-860份，再生粗骨料1000-1040份，減水劑10-12份，保濕型sap顆粒6-8份，水190-210份，

4、其中，所述保濕型sap顆粒制備工藝為：

5、a.將過硫酸鹽、水按質(zhì)量比(1.1-1.2):6混合，攪拌均勻，得a料，

6、b.將亞硫酸氫鈉、水按質(zhì)量比(0.9-1):5混合，攪拌均勻，得b料，

7、c.將丙烯酸、n-(4-乙炔基苯基)丙烯酰胺、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、n,n-二甲基甲酰胺、水按質(zhì)量比(40-50):(10-12):(20-25):(15-18):(4-6):(280-300)加入反應(yīng)釜，攪拌均勻，得底料，

8、d.將底料加熱，滴加a料、b料，保溫?cái)嚢?，得凝膠液，底料、a料、b料質(zhì)量比為100:(1-1.1):(0.8-0.9)，

9、e.將凝膠液調(diào)節(jié)ph值至7.2-7.4，過濾，洗滌，干燥，球磨至50-100nm，得吸水樹脂顆粒，

10、f.將吸水樹脂顆粒、聚乙二醇、水按質(zhì)量比10:(1-1.2):100混合均勻，干燥，即得。

11、現(xiàn)有技術(shù)表明，在潮濕環(huán)境中，再生骨料的碳化速率會(huì)加快，水分有助于改善碳化所需的反應(yīng)條件，并促進(jìn)ca2+和co32-之間的擴(kuò)散，從而加速碳化過程，sap顆粒具有高吸水效果，其可在水泥基材料養(yǎng)護(hù)階段釋放水分，降低干燥收縮，常備用作內(nèi)養(yǎng)護(hù)材料，其添加量一般低于膠凝材料質(zhì)量的1％，否則容易引起水泥基材料施工性能和力學(xué)性能的損失。發(fā)明人前期研究利用膠凝材料質(zhì)量2-5％高摻量的sap顆粒，并采用0.5-0.8水膠比在砂漿中形成豐富孔道，從而形成co2傳輸通道，提高水泥基材料碳化效果，但犧牲了砂漿的力學(xué)性能，因此，本發(fā)明通過大量實(shí)驗(yàn)，采用丙烯酸、n-(4-乙炔基苯基)丙烯酰胺、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯作為聚合單體，選用n,n-二甲基甲酰胺作為交聯(lián)劑，聚合制備得到一種具有優(yōu)良吸水和保水效果的保濕型sap，并將其破碎至納米級(jí)，再吸收負(fù)載聚乙二醇后得到保濕型sap顆粒，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，其在水泥基材料中添加1-2％便可具有良好的co2傳輸能力，且不會(huì)由于形成大量通孔造成力學(xué)性能的損失。

12、再生骨料存在大量微裂紋，會(huì)降低混凝土力學(xué)性能，研究表明，碳化可對(duì)再生骨料進(jìn)行強(qiáng)化，然而，再生骨料在自然條件下的的碳化速率緩慢，現(xiàn)有技術(shù)一般將其在高壓釜中進(jìn)行碳化，成本較高，且再生骨料在濕潤環(huán)境下會(huì)加速碳化效果，本發(fā)明保濕型sap顆粒具有比普通sap顆粒更優(yōu)良的保水能力，在水泥基材料中釋水速率更慢，從而可以保持濕度穩(wěn)定，其形成的傳輸孔道不僅可對(duì)水泥基材料進(jìn)行碳化增強(qiáng)，并且還可以為再生骨料碳化提供co2傳輸通道和持續(xù)濕潤的環(huán)境，從而使再生骨料進(jìn)行增強(qiáng)，為水泥基材料提供良好的抗壓能力。

13、優(yōu)選的，所述水泥為硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥的至少一種。

14、優(yōu)選的，所述摻合料為粉煤灰、礦粉、硅灰、偏高嶺土、活化煤矸石粉的至少一種。

15、優(yōu)選的，所述再生細(xì)骨料粒徑為0.1-4.25mm，細(xì)度模數(shù)為2.2-2.4。

16、優(yōu)選的，所述再生粗骨料粒徑為5-16mm連續(xù)集配。

17、優(yōu)選的，所述減水劑為聚羧酸減水劑，減水率≥20％。

18、優(yōu)選的，步驟a過硫酸鹽為過硫酸銨。

19、優(yōu)選的，步驟d保溫?cái)嚢铻樵?0-75℃保溫?cái)嚢?-8h。

20、優(yōu)選的，步驟e洗滌采用無水乙醇。

21、本發(fā)明還涉及上述高效碳化型再生骨料混凝土的制備方法，具體的，包括如下步驟：

22、1)按重量份稱取各原料，

23、2)將水泥、摻合料、再生細(xì)骨料、保濕型sap顆粒加入攪拌機(jī)，混合均勻，得干混料，

24、3)將減水劑溶于水，得外加劑溶液，

25、4)將再生粗骨料加入干混料，攪拌，加入外加劑溶液，攪拌均勻，得混凝土漿料，

26、5)將混凝土漿料成型、脫模、養(yǎng)護(hù)，即得。

27、優(yōu)選的，步驟5)養(yǎng)護(hù)采用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)。

28、本發(fā)明具有以下技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

29、1.本發(fā)明采用全再生骨料作為混凝土骨料，消除工業(yè)固廢，實(shí)現(xiàn)降本利廢，

30、2.本發(fā)明制備保濕型sap顆粒，其具有良好的吸水保水能力，可在高于現(xiàn)有技術(shù)1％并低于2％摻量下形成co2傳輸孔道，且無需采用高水膠比，實(shí)現(xiàn)在不降低力學(xué)性能前提下實(shí)現(xiàn)固碳，

31、3.本發(fā)明保濕型sap顆粒可保持混凝土濕度穩(wěn)定，可實(shí)現(xiàn)水泥基材料持續(xù)固碳，

32、4.本發(fā)明再生骨料可無需進(jìn)行預(yù)先強(qiáng)化，可直接用于混凝土制備，并在混凝土服役過程中持續(xù)進(jìn)行碳化增強(qiáng)，

33、5.本發(fā)明混凝土制備工藝簡單，可持續(xù)固碳，力學(xué)性能優(yōu)良，應(yīng)用前景廣泛。