[發明專利]一種開放式碳化強化廢舊混凝土再生骨料的方法

有效

• 申請號: 202010821127.5
• 申請日: 2020-08-14
• 公開（公告）號: CN112125550B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 劉松輝;管學茂;朱建平;張海波;勾密峰;王雨利;史才軍
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: C04B20/02
• 分類號: C04B20/02;C04B18/16
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產權代理事務所(普通合伙) 11387
• 代理人: 劉素霞;付艷麗

本發明提供一種開放式碳化強化廢舊混凝土再生骨料的方法，將廢舊混凝土破碎得到顆粒狀再生骨料，將所述顆粒狀再生骨料浸泡在水中，持續通入含二氧化碳的工業廢氣，在浸泡過程中，所述工業廢氣中所含的二氧化碳與所述顆粒狀再生骨料表面的附著砂漿發生碳化反應。本發明不需要二氧化碳密封碳化裝置，易于連續生產，而且可以利用不同濃度的二氧化碳工業廢氣。

技術領域

本發明屬于廢舊混凝土再生骨料領域，具體涉及一種開放式碳化強化廢舊混凝土再生骨料的方法。

背景技術

由于建筑物的拆除或倒塌，將產生大量建筑垃圾。據統計，中國是世界上產生建筑垃圾最多的國家，每年建筑垃圾產生量近20億噸，其中，廢舊混凝土約占30％-40％。不僅占用耕地，污染環境，而且堿性的廢舊混凝土會令大片土壤失去活性。另一方面，我國基礎建設每年需要約100億噸的砂石骨料，如此大規模的需求，僅靠開采來滿足，必將造成有限自然資源的過度消耗，破壞生態環境的可持續發展。

若將廢舊混凝土塊體經破碎、篩分、除去雜質等工序后制備成廢舊混凝土再生骨料，部分或全部替代天然砂石骨料，則不僅可以實現廢舊混凝土的資源化利用，從源頭解決廢舊混凝土占用耕地、污染環境問題，還可以彌補基礎建設對天然砂石的巨量需求，符合國家可持續發展戰略的需求，這已成為土木工程及混凝土等領域的研究熱點。

然而相比于天然骨料，廢舊混凝土再生骨料存在表觀密度小、孔隙率大、吸水率高、壓碎指標值較高等弱點，使得由其制備的再生混凝土的內部宏觀和微觀結構更為復雜和不均勻，出現強度較低、收縮率大、耐久性較差、變異性高等系列問題，特別是最為薄弱的界面過渡區(interfacial transition zone，ITZ)對再生混凝土的各項性能影響顯著。例如，利用100％的再生混凝土骨料，可以導致30％的力學性能降低，而且需要提高高效減水劑的用量才能達到同樣的工作性能。

為了更高效地利用再生骨料，針對再生骨料性能的改善技術，國內外已經有大量報道，包括三個方面：①去除表面附著砂漿；②強化表面附著砂漿；③改變混凝土攪拌工藝等。這些強化處理技術中，碳化強化能夠顯著提高再生骨料的性能，同時能夠實現二氧化碳的礦物封存，被認為是一種綠色、可持續的強化技術。

如：專利CN110357473A-一種碳化增強再生骨料及其制備方法與應用，公布了一種利用固廢粉體成球后，密封碳化養護來制備輕骨料的方法。專利CN104045251A一種二氧化碳強化再生混凝土骨料的方法，公布了一種直接將再生骨料放置在密閉容器中，控制相對濕度30-90％，二氧化碳濃度5-90％，碳化處理6天來提高再生骨料性能的方法。專利CN105174766A-一種利用二氧化碳強化再生混凝土細骨料的方法，針對廢舊混凝土再生骨料中可碳化組分低的問題，提出預先對再生細骨料進行氫氧化鈣溶液或鈣鹽加鈣處理，然后在密閉的碳化養護箱內養護的方法。專利CN110615628A-一種生物碳化強化再生骨料的方法，公布了一種利用鈣鹽溶液和膠質芽孢桿菌菌液噴淋預處理再生骨料，然后放入密閉碳化反應容器內，控制二氧化碳壓力0.1-0.6MPa來碳化強化再生骨料的方法。專利CN108726910A-一種利用CO₂強化再生混凝土粗骨料的方法，公布了一種利用納米二氧化硅漿液浸漬預處理再生骨料，然后放入密封碳化反應容器中碳化強化再生骨料性能的方法。

這些專利都是需要將未預處理或者預處理后(鈣鹽、菌液、納米二氧化硅浸泡等)的再生骨料，放置在一個密封的反應容器中，然后通入二氧化碳氣體，保持二氧化碳壓力在0-1MPa，碳化養護1天-28天。由于是密封碳化，所以不能連續生產。而且密封碳化需要嚴格控制密封反應容器內的相對濕度(50-70％)才能達到較高的碳化程度。同時由于碳化過程中二氧化碳會不斷消耗，所以密封碳化不利于利用低二氧化碳濃度的工業廢氣，因為在密封反應容器中，二氧化碳消耗后，即使補充新的工業廢氣，密封反應容器中的二氧化碳濃度依然會越來越低，碳化反應速率會大大降低。

發明內容