本發(fā)明涉及混凝土材料，具體涉及一種低碳再生砂混凝土及其制備方法。

背景技術：

1、混凝土是指由膠凝材料將集料膠結成整體的工程復合材料的統(tǒng)稱，通常講的混凝土一詞是指用水泥作膠凝材料，砂、石作集料，與水按一定比例配合，經(jīng)攪拌而得的水泥混凝土，也稱普通混凝土，廣泛應用于土木工程，而隨著全球氣候變化和環(huán)境問題日益嚴重，低碳、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展已成為各行各業(yè)發(fā)展的關鍵詞，在建筑行業(yè)中，混凝土作為最基礎且用量巨大的建筑材料，其生產(chǎn)和使用過程中的碳排放問題尤為突出。

2、混凝土的高碳排放主要來源于水泥的生產(chǎn)使用，由于水泥生產(chǎn)過程會涉及石灰石等原料的煅燒，需要消耗大量的能源和資源，同時也會排放大量的二氧化碳等溫室氣體，對環(huán)境造成負面影響，因此水泥業(yè)是名副其實的碳排放大戶，也就導致了混凝土的高碳排放，為減低混凝土中水泥的使用量，通常會向水泥中摻加礦物料，但是礦物料的大量加入導致混凝土的強度降低。

3、而再生砂混凝土，通常是通過機械破碎和篩分等工藝制成的砂子，與傳統(tǒng)的天然砂相比，再生砂的生產(chǎn)過程中能耗和排放較低，具有較好的環(huán)保性能，但是再生砂的吸水率高，尤其在對廢舊混凝土進行再生制備的再生砂，由于其較高的吸濕性，導致混凝土的流動性差，并且廢舊混凝土再生制備的再生砂的孔隙率高，其自身強度差，導致混凝土的強度與吸水性也有待進一步提高。

4、針對此方面的技術缺陷，現(xiàn)提出一種解決方案。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種低碳再生砂混凝土及其制備方法，用于解決現(xiàn)有技術中的混凝土材料中水泥添加量高，由廢舊混凝土再生制備的再生砂所制備的混凝土材料的流動性差，混凝土試件的強度與吸水性能有待進一步提高的技術問題。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案實現(xiàn)：一種低碳再生砂混凝土，包括按照重量份的以下組成：再生混合骨料60-80份、粗骨料80-100份、水泥混合物20-30份、增強助劑8-12份、減水劑0.5-1份與水25-30份；

3、所述再生混合骨料的制備方法為：

4、a1、將大粒徑骨料、再生細骨料混合均勻，得到混合骨料；

5、a2、將混合骨料轉移到溫度為20-25℃，濕度為60-70%、壓力為0.5-0.8mpa的充滿二氧化碳的養(yǎng)護箱中，養(yǎng)護30-50h，得到再生混合骨料。

6、再生混合骨料的合成反應原理為：

7、大粒徑骨料在制備時，其表面上含有大量由于硅酸鹽礦物與堿反應形成的具有膠凝性的新物質，再生細骨料中含有氫氧化鈣、水化硅酸鹽等物質，在對混合骨料進行二氧化碳養(yǎng)護處理過程中，二氧化碳能夠與大粒徑骨料上的膠凝性新物種或者再生細骨料中的氫氧化鈣、水化硅酸鹽等物質反應，增加骨料的固相體積，填充了混合骨料中的孔隙，減少了水分進入混凝土內(nèi)部的通道，并使混凝土更加密實，從而降低了混凝土的吸水率、提高其抗壓強度。

8、進一步的，所述水泥混合物由普通硅酸鹽水泥與火山灰按重量比3:1組成，火山灰的粒徑為10-50μm；

9、所述增強助劑由硅酸鈉、硫酸鈉和氫氧化鈣按重量比5:3:1組成；

10、所述粗骨料的粒徑為20-35mm；

11、所述減水劑為聚羧酸減水劑。

12、進一步的，步驟a1中，所述大粒徑骨料、再生細骨料的重量比為1-2:3-5組成。

13、進一步的，大粒徑骨料由以下步驟加工得到：

14、b1、使用破碎機將廢棄混凝土除鐵破碎后，洗滌、干燥，得到粒徑小于10cm的混凝土顆粒；

15、b2、將混凝土顆粒轉移到馬弗爐中，馬弗爐溫度以2-8℃/min升溫速率升高至450-550℃，保溫處理3-5h，得到煅燒顆粒；

16、b3、將煅燒顆粒趁熱直接加入到低溫的激活液中，后處理得到激活顆粒；

17、b4、將激活顆粒加入到滾筒篩中篩分，得到粒徑為1-3cm的大粒徑骨料和粒徑小于1cm的小粒徑骨料。

18、廢棄混凝土制備大粒徑骨料和小粒徑骨料的原理為：

19、通過將混凝土材料破碎成大小相對均勻的顆粒，提高混凝土顆粒的表面積，便于在煅燒時均勻受熱，激活液降溫處理過程中，激活液能夠滲透到混凝土顆粒的孔隙和裂縫中，與其中的礦物質發(fā)生反應，削弱骨料與砂石之間的結合力，清洗掉骨料表面的雜質和附著物，促進混凝土中的砂石分離，并且，激活液對其高溫的混凝土顆粒進行處理過程中，混凝土顆粒表面的硅酸鹽礦物能夠與堿反應，形成具有膠凝性的新物質，增加骨料的活性，選擇滾筒篩對骨料進行篩分，利用骨料在滾筒篩中的相互沖擊作用，能夠進一步的促進組成混凝土的砂石分離打散，從而獲得大粒徑骨料和小粒徑骨料。

20、進一步的，步驟b3中，所述激活液由十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉和0.1-0.5mol/l氫氧化鈉溶液按用量比1-2g:3-5g:200ml組成，所述激活液的溫度為10-20℃，所述后處理包括：浸泡完成之后，過濾，濾餅用純化水洗滌3次后，自然晾干，得到激活顆粒。

21、進一步的，再生細骨料由以下步驟加工得到：

22、c1、將小粒徑骨料加入到粉碎機中，粉碎，過20目篩網(wǎng)，得到再生粉料；

23、c2、將再生粉料、助劑粉末混合均勻，得到混合粉末；

24、c3、將混合粉末和混合酸溶液加入到造粒機中造粒，得到混合微粒；

25、c4、將混合微粒轉移到溫度為22-26℃、濕度為65-75%的養(yǎng)護箱中，養(yǎng)護3天，得到養(yǎng)護微粒；

26、c5、將養(yǎng)護微粒轉移到馬弗爐中，馬弗爐程序升溫至900-1000℃，保溫處理2-3h，自然降低至室溫，后處理得到再生細骨料。

27、再生細骨料的合成反應原理為：

28、通過對小粒徑骨料進行粉碎、過篩，獲得粒徑相對均一的再生粉料，其通過與助劑粉末、混合酸溶液進行混合造粒，經(jīng)過氧化和煅燒處理，獲得高強度的再生細骨料；通過優(yōu)化再生粉料、助劑粉末與混合酸溶液的用量比例，混合微粒中的混合酸能夠在低溫、高濕的養(yǎng)護環(huán)境下對混合微粒進行養(yǎng)護時，促進混合微粒的組成粒子發(fā)生水化反應，使得混合微粒完成初步的粘結與固化，獲得一定強度的養(yǎng)護微粒，在高溫煅燒過程中，混合酸還能夠與微粒中的礦物質發(fā)生化學反應，形成新的晶體結構或化合物，提高微粒的硬度和強度。

29、進一步的，步驟c2中，所述再生粉料與助劑粉料的重量比為5:2-3，所述助劑粉末由納米氧化鈣、納米二氧化硅、粉煤灰按重量比7-8:2-3:5-6組成；步驟c3中，所述混合粉末與混合酸溶液的用量比為3g:1ml，所述混合酸溶液由硼酸、草酸和水按用量比3-5g:0.8-1.2g:20ml組成；步驟c5中，所述馬弗爐的升溫程序為：馬弗爐先以4-6℃/min升溫速率升高至80-90℃，保溫5-8min，再以1-2℃/min升溫速率升高至100-110℃，保溫20-30min，再以6-8℃/min升溫速率升高至500-550℃，保溫30-50min，再以5-8℃/min升溫速率升高至900-1000℃，所述后處理包括：將煅燒后的微粒轉移到篩筒孔徑為2mm的滾筒篩中，滾動篩分，去除粒徑低于2mm的微粉雜質，得到再生細骨料。

30、進一步的，步驟c3中混合微粒的造粒方法為：將2/3-3/4重量份的混合粉末加入到圓盤造粒機中，設置圓盤造粒機的傾角為10-15°，轉速為12-16r/min，拌合狀態(tài)下，向圓盤造粒機中緩慢加入混合酸溶液，拌合30-50min，將剩余的混合粉末加入到圓盤造粒機中，保持拌合造粒10-15min，得到粒徑為2-10mm的混合微粒。

31、本發(fā)明還提出一種低碳再生砂混凝土的制備方法，包括以下步驟：

32、s1、將增強助劑、水混合均勻，得到增加助劑水溶液；

33、s2、將再生混合骨料、粗骨料、水泥混合物、減水劑加入到攪拌機中混合5-7min，攪拌狀態(tài)下，向攪拌機中加入增加助劑水溶液，拌和10-15min，得到再生砂混凝土。

34、本發(fā)明具備下述有益效果：

35、1、本發(fā)明的低碳再生砂混凝土，通過以廢舊混凝土為材料，對其進行再生制備再生細骨料與大粒徑骨料，并對其經(jīng)過二氧化碳養(yǎng)護環(huán)境下處理，然后將其與粗骨料、水泥混合物、增強助劑相互配合，提高混凝土材料的流動性和混凝土試件的強度與耐久性，制備得到高強度的混凝土體系，實現(xiàn)對廢舊混凝土進行再生循環(huán)；通過向水泥中摻加火山灰礦物料，降低水泥用量，降低混凝土體系中水泥用量，從而減少混凝土生產(chǎn)過程中的碳排放，符合綠色、低碳的環(huán)保要求。

36、2、本發(fā)明的低碳再生砂混凝土，以廢舊混凝土為再生基材，通過破碎、煅燒、激活，促進混凝土顆粒中的砂石骨料打散分離，有利于將組成混凝土材料的砂石打散，便于對其進行回收再利，通過將小粒徑骨料進行粉碎后與助劑粉末、混合酸溶液進行混合造粒后，通過養(yǎng)護和煅燒處理，促進再生細骨料的微粒固化交聯(lián)，提高再生細骨料的自身強度，通過二氧化碳的養(yǎng)護環(huán)境，對再生細骨料與大粒徑骨料進行處理，由于二氧化碳與骨料中的氫氧化鈣、水化硅酸鹽等物質反應，填充了混凝骨料中的孔隙，減少了水分進入混凝土內(nèi)部的通道，從而降低了混凝土的吸水率，提高混凝土材料的機械強度與流動性，并且，由于二氧化碳預先處理，能夠促進混凝土中的氫氧化鈣反應生成碳酸鈣，在一定程度上降低混凝土的碳化深度，提高混凝土材料的耐久性。

37、3、本發(fā)明的低碳再生砂混凝土，通過硅酸鈉、硫酸鈉和氫氧化鈣組成的增強劑與對硅酸鹽水泥、火山灰組成的水泥相互配合，增強劑以溶液的形式進入到混凝土體系中，一方面補充二氧化碳碳化造成的混凝土材料中氫氧化鈣和硅酸鹽缺失，另一方面，增強劑以極小細度分散在溶液中，在混凝土材料中起到良好的填充效應，增加混凝土的流動性，硫酸鈉能夠激發(fā)硅酸鹽水泥與火山灰的活性，使其能夠與硅酸鈉產(chǎn)生相互協(xié)同配合的作用，進一步的提高混凝土材料的機械性能，并且，硅酸鹽水泥混凝土由于具有較小的孔隙率和較高的強度，其與小分子的增強劑相互配合，能夠進一步的降低混凝土的孔隙率，使得混凝土具有良好的耐久性能。