CN104876484A - 低收缩再生骨料混凝土制品及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
低收缩再生骨料混凝土制品及其制备方法，所述低收缩再生骨料混凝土制品按照以下方法制成：（1）CO2强化处理：将再生混凝土骨料置于相对湿度40～80%和CO2体积浓度10～95%的密闭容器中进行CO2强化处理；（2）再生骨料混凝土制品制备：将强化处理后的再生混凝土骨料与水泥、水和减水剂一起拌和，成型，得再生骨料混凝土制品；（3）CO2养护：将再生骨料混凝土制品进行预养护，再置于密闭容器中进行CO2养护，得低收缩再生骨料混凝土制品。与未经CO2养护再生骨料混凝土砌块相比，本发明低收缩再生骨料混凝土制品28d强度可提高50%左右，28d的干燥收缩值可减小约15%，28d吸水率可减小10～15%。
Description
技术领域
本发明涉及一种低收缩再生骨料混凝土制品及其制备方法，具体涉及一种采用CO2养护的低收缩再生骨料混凝土制品及其制备方法。
背景技术
再生骨料是一种可循环利用的新型建筑材料，是由建筑拆除产生的废弃混凝土试块破碎得到的，用以取代天然骨料应用于新拌混凝土中。目前，国内提高再生骨料混凝土性能的方法，主要是通过提高再生骨料的性能来实现的，如水玻璃浸泡的化学方法，剥离骨料表面水泥砂浆的物理方法，添加外加剂方法，但是这些方法不仅对再生骨料混凝土强度提高有限，并且对其它指标如弹性模量、pH有不良影响。
混凝土砌块的主要养护方式为常压蒸汽养护，以加强混凝土砌块的初始强度。但是，常压蒸汽养护的能耗高，且养护过程中产生二氧化碳废气，且微裂缝多。也有研究者提出了CO2养护混凝土砌块，如CN104045251A公开一种CO2强化养护再生骨料，通过提高再生骨料的性能来提高再生骨料混凝土的强度，但是再生骨料内部结构中仍有部分Ca(OH)2，使得再生混凝土骨料的密实性比天然骨料低，造成试件强度较低和收缩性较大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术条件的不足，提供一种通过CO2养护再生骨料混凝土提高再生骨料混凝土强度，并有效降低收缩率及减小吸水率的低收缩再生骨料混凝土制品及其制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：低收缩再生骨料混凝土制品及其制备方法，按照以下方法制成：
（1）CO2强化处理：将破碎、筛分后的再生混凝土骨料置于相对湿度40～80%和CO2的体积浓度为10～95%的密闭容器中进行CO2强化处理，直至被碳化的再生混凝土骨料的质量百分比≥80%；
（2）再生骨料混凝土制品制备：将CO2强化处理后的再生混凝土骨料与水泥、砂、水和减水剂一起拌和，成型，得再生骨料混凝土制品；
（3）CO2养护：将再生骨料混凝土制品置于相对湿度40～80%的环境下进行预养护，当剩余水灰比达到0.18～0.30后，再置于相对湿度40～80%和CO2的体积浓度为10～95%的密闭容器中，进行CO2养护2h～3d，得低收缩再生骨料混凝土制品。
步骤（1）中，所述再生混凝土骨料被碳化的质量百分比的确定方法是：将CO2养护后的再生混凝土骨料研磨后，均匀铺开，喷酚酞指示剂，完全碳化的样品不变红，未完全碳化样品部分变红色，本发明方法中需要控制样品不变红的面积≥80%。在对再生混凝土骨料进行CO2养护时，CO2与再生骨料表面附着的硬化水泥浆体中的氢氧化钙和水化硅酸钙反应，生成碳酸钙和硅胶，减小了再生混凝土骨料的吸水率，并提高了强度，用于养护的CO2还可以是工业废气，实现了工业废气的有效利用。
进一步，步骤（2）中，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
进一步，步骤（2）中，所述CO2强化处理后的再生混凝土骨料与水泥、砂、水和减水剂拌和的质量比为5:1:1:0.4～0.45:0.08～0.1。所述成型按照GB/T 4111-2013《混凝土砌块和砖试验方法》的相关规定进行。
进一步，步骤（1）中，所述筛分后的再生混凝土骨料的粒径为5～20mm。
进一步，步骤（1）中，所述CO2强化处理的时间为3h～2d（优选0.5～1.5d）。
进一步，步骤（1）中，所述相对湿度为50～70%。
进一步，步骤（1）中，所述CO2的体积浓度为20～90%。
进一步，步骤（3）中，所述预养护的相对湿度为50～70%，当剩余水灰比达到0.20～0.28后，再进行CO2养护。对再生骨料混凝土制品进行预养护的原因是：若混凝土中含有过多的水分会阻碍CO2气体的渗透和扩散，水分过少则不利于碳化反应的进行，故需要通过预养护达到一个合适的水灰比，以保证较高的碳化程度。
进一步，步骤（3）中，所述CO2养护的相对湿度为50～70%，CO2的体积浓度为20～90%，CO2养护的时间为3h～2d。再生骨料混凝土制品的CO2养护过程中，水泥熟料和少量水化产物发生反应生成方解石及硅胶；CO2养护后生成的碳酸钙颗粒和硅胶填充砂浆孔隙，使得再生骨料混凝土制品总孔隙率及50～1000nm的毛细孔明显减少，抗压强度得到提高，碳化程度较高的试件其结构较致密，强度较高，吸水率小，干燥收缩值低。
步骤（3）中，所述再生骨料混凝土制品预养护后剩余水灰比的计算公式如下：
（W/C）e=（1-（W0-Wf）/W）（W/C）
其中：W0为试件预养护前的质量，kg；Wf为试件预养护后的质量，kg；W为试件初始含水量，kg，C为试件中水泥的质量，kg。
CO2强化再生混凝土骨料和CO2养护再生骨料混凝土制品的原理相同：
Ca(OH)2+CO2→CaCO3+H2O；
3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O+3CO2→3CaCO3+3(CaSO4·2H2O)+Al2O3·nH2O(gel)+(26-n)H2O；
3CaO·Al2O3·3CaSO4·12H2O+3CO2→3CaCO3+CaSO4·2H2O+Al2O3·nH2O(gel)+(10-n)H2O。
再生混凝土骨料和再生骨料混凝土制品与空气中的CO2即可反应生成碳酸钙和硅胶，碳化后的混凝土的强度通常会有所增加，收缩性有所降低。但空气中的二氧化碳浓度很低，碳化速度慢。本发明方法通过提高二氧化碳浓度，同时保持一定的湿度进行CO2养护，提高了再生骨料混凝土制品的物理力学性能，改善再生骨料混凝土制品的性能，对节能环保和持续发展起到了重要的作用。
本发明经CO2养护的低收缩再生骨料混凝土制品，与未经CO2养护再生骨料混凝土砌块相比，28d强度可提高50%左右，达到12.8MPa；CO2养护再生骨料混凝土制品28d的干燥收缩值可减小约15%，低至575με； 28d吸水率可减小10～15%，低至36%，说明对再生骨料混凝土制品进行CO2养护，提高了再生骨料混凝土的物理力学性能，改善再生骨料混凝土的性能，对节能环保和持续发展起着重要的作用。与传统蒸汽养护相比，本发明CO2养护混凝土技术可回收、固定CO2，且减少能量消耗，产生有价值的土木工程材料，对环保和建材业均有较大贡献。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
本发明实施例所使用的再生混凝土骨料来源于C30的混凝土梁，其它所使用的化学试剂，如无特殊说明，均通过常规商业途径获得。
实施例1
（1）CO2强化处理：将破碎、筛分为粒径5～20mm的再生混凝土骨料置于密闭容器中，控制容器的相对湿度为60%和CO2体积浓度为90%，进行CO2强化处理3h后，将再生混凝土骨料用研钵研磨后，均匀铺开，喷酚酞指示剂，不变红的面积为90%，说明完全被碳化的再生混凝土骨料的质量百分比为90%，将CO2强化处理的再生混凝土骨料密封保存；
（2）再生骨料混凝土制品制备：将CO2强化处理后的再生混凝土骨料与水泥、砂、水和聚羧酸减水剂以质量比为5:1:1:0.4:0.08一起拌和，根据GB/T 4111-2013《混凝土砌块和砖试验方法》，以尺寸390mm*190mm*190mm，外壁厚35mm，肋厚30mm成型，得MU10混凝土砌块；
（3）CO2养护：将MU10混凝土砌块置于相对湿度为60%的环境下进行预养护，当剩余水灰比达到0.2后，再将预养护后的MU10混凝土砌块置于相对湿度60%和CO2体积浓度90%的密闭容器中，进行CO2养护3h，得低收缩MU10混凝土砌块。
实施例2
（1）CO2强化处理：将破碎、筛分为粒径5～20mm的再生混凝土骨料置于密闭容器中，控制容器的相对湿度为60%和CO2体积浓度为60%，进行CO2强化处理1d后，将再生混凝土骨料用研钵研磨后，均匀铺开，喷酚酞指示剂，不变红的面积为90%，说明完全被碳化的再生混凝土骨料的质量百分比为90%，将CO2强化处理的再生混凝土骨料密封保存；
（2）再生骨料混凝土制品制备：将CO2强化处理后的再生混凝土骨料与水泥、砂、水和聚羧酸减水剂以质量比为5:1:1:0.4:0.08一起拌和，根据GB/T 4111-2013《混凝土砌块和砖试验方法》，以尺寸390mm*190mm*190mm，外壁厚35mm，肋厚30mm成型，得MU10混凝土砌块；
（3）CO2养护：将MU10混凝土砌块置于相对湿度为60%的环境下进行预养护，当剩余水灰比达到0.2后，再将预养护后的MU10混凝土砌块置于相对湿度60%和CO2体积浓度60%的密闭容器中，进行CO2养护1d，得低收缩MU10混凝土砌块。
实施例3
（1）CO2强化处理：将破碎、筛分为粒径5～20mm的再生混凝土骨料置于密闭容器中，控制容器的相对湿度为60%和CO2体积浓度为30%，进行CO2强化处理2d后，将再生混凝土骨料用研钵研磨后，均匀铺开，喷酚酞指示剂，不变红的面积为90%，说明完全被碳化的再生混凝土骨料的质量百分比为90%，将CO2强化处理的再生混凝土骨料密封保存；
（2）再生骨料混凝土制品制备：将CO2强化处理后的再生混凝土骨料与水泥、砂、水和聚羧酸减水剂以质量比为5:1:1:0.4:0.08一起拌和，根据GB/T 4111-2013《混凝土砌块和砖试验方法》，以尺寸390mm*190mm*190mm，外壁厚35mm，肋厚30mm成型，得MU10混凝土砌块；
（3）CO2养护：将MU10混凝土砌块置于相对湿度为60%的环境下进行预养护，当剩余水灰比达到0.2后，再将预养护后的MU10混凝土砌块置于相对湿度60%和CO2体积浓度30%的密闭容器中，进行CO2养护2d，得低收缩MU10混凝土砌块。
将实施例1～3所得CO2养护再生骨料混凝土制品进行性能测试并与现有技术中采用天然骨料及标准养护所得砌块进行性能对比，结果如表1所示：
表1 不同骨料及养护类型所得混凝土制品性能测试对比结果
由表1可知，实施例1～3经CO2养护的再生混凝土骨料制品相对于标准养护的再生混凝土骨料制品，其28天强度提高了50%左右，相对于标准养护的天然骨料，强度相当；采用BC-300型比长仪测试再生骨料混凝土制品的干燥收缩值，经CO2养护的再生混凝土骨料相对于标准养护的再生混凝土骨料制品，其干燥收缩值1d减少了约24%，3d减少了10～16%，7d减少了约19%，28d减少了约15%；经CO2养护的再生混凝土骨料相对于标准养护的再生混凝土骨料制品28d的吸水率减小了10～15%。
Claims (9)
1.低收缩再生骨料混凝土制品，其特征在于，按照以下方法制成：
（1）CO2强化处理：将破碎、筛分后的再生混凝土骨料置于相对湿度40～80%和CO2的体积浓度为10～95%的密闭容器中进行CO2强化处理，直至被碳化的再生混凝土骨料的质量百分比≥80%；
（2）再生骨料混凝土制品制备：将CO2强化处理后的再生混凝土骨料与水泥、砂、水和减水剂一起拌和，成型，得再生骨料混凝土制品；
（3）CO2养护：将再生骨料混凝土制品置于相对湿度40～80%的环境下进行预养护，当剩余水灰比达到0.18～0.30后，再置于相对湿度40～80%和CO2的体积浓度为10～95%的密闭容器中，进行CO2养护2h～3d，得低收缩再生骨料混凝土制品。
2.根据权利要求1所述低收缩再生骨料混凝土制品，其特征在于：步骤（2）中，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
3.根据权利要求1或2所述低收缩再生骨料混凝土制品，其特征在于：步骤（2）中，所述CO2强化处理后的再生混凝土骨料与水泥、砂、水和减水剂拌和的质量比为5:1:1:0.4～0.45:0.08～0.1。
4.根据权利要求1或2所述低收缩再生骨料混凝土制品，其特征在于：步骤（1）中，所述筛分后的再生混凝土骨料的粒径为5～20mm。
5.根据权利要求1或2所述低收缩再生骨料混凝土制品，其特征在于：步骤（1）中，所述CO2强化处理的时间为3h～2d。
6.根据权利要求1或2所述低收缩再生骨料混凝土制品，其特征在于：步骤（1）中，所述相对湿度为50～70%。
7.根据权利要求1或2所述的低收缩再生骨料混凝土制品，其特征在于：步骤（1）中，所述CO2的体积浓度为20～90%。
8.根据权利要求1或2所述的低收缩再生骨料混凝土制品，其特征在于：步骤（3）中，所述预养护的相对湿度为50～70%，当剩余水灰比达到0.20～0.28后，再进行CO2养护。
9.根据权利要求1或2所述的低收缩再生骨料混凝土制品，其特征在于：步骤（3）中，所述CO2养护的相对湿度为50～70%，CO2的体积浓度为20～90%，CO2养护的时间为3h～2d。
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