本發(fā)明專利技術(shù)提供一種低碳和吸碳混凝土及其制備方法，所述低碳和吸碳混凝土包括膠凝材料、骨料、激發(fā)劑、減水劑和水；以每立方米混凝土計，所述膠凝材料加入量為290～560kg；所述骨料加入量為1690～1860kg；所述激發(fā)劑的加入量為6～12kg；所述減水劑的加入量為1.5～6kg；水膠比為0.28～0.65；其中，在所述膠凝材料中，所述膠凝材料包括如下原料：水泥、礦渣粉、高鈣粉煤灰或增鈣粉煤灰；所述激發(fā)劑為至少含有硫酸鈉、天然石膏、工業(yè)石膏中的一種、和速溶硅酸鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、氫氧化鈉、氟化鈉中的任意一種或幾種。本發(fā)明專利技術(shù)所述低碳和吸碳混凝土是在利用高鈣粉煤灰或增鈣粉煤灰制備得到的在水泥用量較少的情況下具有高強(qiáng)度、高穩(wěn)定性且吸碳性能的低碳混凝土。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及，屬于混凝土工程
技術(shù)介紹
水泥生產(chǎn)過程中不可避免地會產(chǎn)生二氧化碳，根據(jù)二氧化碳產(chǎn)生的階段不同可將水泥生產(chǎn)過程中二氧化碳的排放分為直接排放和間接排放，其中，直接排放是指水泥生產(chǎn)過程中由碳酸鈣分解產(chǎn)生的二氧化碳的排放，間接排放是指水泥生產(chǎn)過程中水泥窯燃料燃燒產(chǎn)生的二氧化碳以及電耗等階段產(chǎn)生的二氧化碳。據(jù)統(tǒng)計，每生產(chǎn)一噸水泥，直接排放和間接排放總計約0.8噸的二氧化碳。因此，水泥業(yè)是名符其實(shí)的碳排放大戶。大量的二氧化碳的排放不僅破壞了人類的生存環(huán)境，還極大地?fù)p害人類的健康。在國家大力提倡可持續(xù)發(fā)展的今天，發(fā)展綠色環(huán)保的高性能混凝土顯得尤為重要。近年來，預(yù)拌混凝土中常使用大量的礦物摻合料，如?；郀t礦渣粉、粉煤灰等，這些礦物摻合料的使用不僅改善了混凝土的工作性、耐久性和體積穩(wěn)定性，更為重要的是其在一定程度上減少了水泥的用量，而水泥用量的減少可以適當(dāng)降低水泥的生產(chǎn)量，進(jìn)而減少二氧化碳的排放量。高鈣粉煤灰作為一種礦物摻合料，其可以代替部分水泥應(yīng)用于混凝土中，但是，高鈣粉煤灰與普通低鈣粉煤灰相比，高鈣粉煤灰的礦物組成中不僅含有與低鈣粉煤灰相同的礦物，如石英、莫來石等，還含有低鈣粉煤灰中沒有的鋁酸三鈣、硅酸二鈣、f-CaO,MgO等，其中含量較高的f-CaO容易造成混凝土體積膨脹而引起安定性不良。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員在將高鈣粉煤灰作為礦物摻合料應(yīng)用于混凝土中時，必須首先對高鈣粉煤灰中的f-CaO進(jìn)行無害化處理。諸如，中國專利文獻(xiàn)CN101898883A公開了一種利用高鈣粉煤灰作為混凝土礦物摻合料制備得到的高鈣粉煤灰混凝土，其包括如下原料，拌合水144 175kg、水泥224 480kg、高鈣粉煤灰35 135kg、碎石1007 1120kg、砂671 804kg、減水劑1.7 9kg、低鈣粉煤灰O 110kg、礦渣粉O 110kg。上述技術(shù)中，采用高鈣粉煤灰作為礦物摻合料，為了解決高鈣粉煤灰中f-CaO對混凝土安定性的影響，其必須采用富含Ca (HCO3) 2與Mg(HCO3)2的暫時硬水作為拌合水，利用拌合水中的Ca (HCO3)2與Mg (HCO3)與高鈣粉煤灰中的f-CaO反應(yīng)生成CaCO3與Mg (OH)2固體，才可以消除高鈣粉煤灰應(yīng)用于混凝土制備時帶來的安定性不良問題。但是，暫時硬水受地域分布影響較大，對于暫時硬水分布較少的北方地區(qū)，就不能采用上述技術(shù)將高鈣粉煤灰應(yīng)用于混凝土領(lǐng)域，進(jìn)而導(dǎo)致高鈣粉煤灰使用受限。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中需要使用暫時硬水對高鈣粉煤灰進(jìn)行無害化處理，而暫時硬水受地域分布影響較大，進(jìn)而導(dǎo)致高鈣粉煤灰使用受限，進(jìn)而提供一種不需對高鈣粉煤灰進(jìn)行無害化處理，還可以利 用高鈣粉煤灰制備具有低碳和吸碳性能的綠色環(huán)?；炷痢榱私鉀Q上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供了一種低碳和吸碳混凝土，以每立方米混凝土計，所述膠凝材料加入量為290 560kg ;所述骨料加入量為1690 1860kg ;所述激發(fā)劑的加入量為6 12kg ;所述減水劑的加入量為1.5 6kg ;水膠比為0.28 0.65 ;其中，在所述膠凝材料中，所述膠凝材料包括如下重量份數(shù)的原料:水泥為10 50份、礦渣粉為10 60份、高鈣粉煤灰或增鈣粉煤灰或高鈣粉煤灰與增鈣粉煤灰的混合物為10 30份；所述骨料包括砂子和石子；所述激發(fā)劑至少含有硫酸鈉、天然石膏、天然二水石膏、工業(yè)石膏中的一種。在所述膠凝材料中，所述膠凝材料由如下重量份數(shù)的原料組成:水泥為10 50份、礦渣粉為10 60份、高鈣粉煤灰或增鈣粉煤灰或高鈣粉煤灰與增鈣粉煤灰的混合物為10 30份；在所述膠凝材料中，所述膠凝材料優(yōu)選由如下重量份數(shù)的原料組成:所述水泥為20 30份，所述礦渣粉為20 40份，所述高鈣粉煤灰或增鈣粉煤灰為15 25份。所述激發(fā)劑還包括激發(fā)劑助劑，所述激發(fā)劑助劑為硅酸鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、氫氧化鈉、氟化鈉中的一種或幾種。以質(zhì)量計，所述激發(fā)劑與所述激發(fā)劑助劑添加量的比值為2:1 1:1。所述骨料的砂率為40 55%。所述礦渣粉中玻璃體含量大于90wt%，所述礦渣粉的比表面積> 400m2/kg。 所述高鈣或增鈣粉煤灰中10wt% < CaO含量< 20wt%，細(xì)度為45 μ m方孔篩篩余不大于25%。所述水泥為硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥和復(fù)合硅酸鹽水泥中的任意一種；所述減水劑為萘系減水劑、脂肪族減水劑、氨基磺酸鹽減水劑或聚羧酸減水劑的任意一種或幾種。本專利技術(shù)還提供了一種所述混凝土的制備方法，包括如下步驟:(I)將特定量的水泥、礦渣粉、高鈣粉煤灰或增鈣粉煤灰或高鈣粉煤灰與增鈣粉煤灰的混合物、激發(fā)劑或激發(fā)劑與激發(fā)劑助劑的混合物混合均勻，得到混合材料；(2)將特定量的所述步驟(I)中的混合材料與特定量的骨料混合均勻，得到混合物；(3)將特定量的減水劑溶于特定量的水中，得到減水劑水溶液；(4)將所述步驟(3)中的減水劑水溶液加入至所述步驟(2)中的混合物中，攪拌均勻，得到低碳和吸碳混凝土。本專利技術(shù)所述的地聚合物混凝土及其制備方法與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):(I)本專利技術(shù)所述低碳和吸碳混凝土，通過選擇特定量的水泥、礦渣粉、高鈣粉煤灰或增鈣粉煤灰或高鈣粉煤灰與增鈣粉煤灰混合物作為膠凝材料，與特定量、特定種類的激發(fā)劑相互作用時，礦渣粉中的玻璃體在高鈣粉煤灰或增鈣粉煤灰提供的部分f-CaO的作用下發(fā)生解聚，形成水化鋁酸鈣，同時激發(fā)劑中的硫酸根離子促使水化鋁酸鈣轉(zhuǎn)化成強(qiáng)度更高、穩(wěn)定性較好的鈣礬石，最終與骨料相互作用形成強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好的混凝土。而混凝土中含有的高鈣粉煤灰或增鈣粉煤灰中沒有參與礦渣粉解聚的的剩余的f-CaO還可以吸收空氣中的C02。由于本專利技術(shù)所述低碳和吸碳混凝土中形成了鈣礬石，而鈣礬石具有強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，因此混凝土中剩余的f-CaO吸收空氣中CO2時，不會發(fā)生現(xiàn)有技術(shù)中常出現(xiàn)的混凝土安定性不良的問題，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)中需要用暫時硬水對高鈣粉煤灰中f-CaO進(jìn)行處理時由于暫時硬水分布不均導(dǎo)致高鈣粉煤灰使用受限的問題。在本專利技術(shù)所述特定配比的膠凝材料、高鈣粉煤灰或增鈣粉煤灰、骨料、減水劑以及激發(fā)劑的量的作用下，可以在不消除高鈣粉煤灰或增鈣粉煤灰中f-CaO的影響下，且在水泥用量較少的情況下形成高強(qiáng)度、高穩(wěn)定性且具有吸碳性能的低碳和吸碳混凝土。(2)本專利技術(shù)所述低碳和吸碳混凝土，進(jìn)一步限制所述礦渣粉中玻璃體的含量大于90wt%，這樣更有利于礦渣粉在高鈣粉煤灰或增鈣粉煤灰的作用下發(fā)生解聚，且可以形成更多的水化鋁酸鈣，進(jìn)而在低碳和吸碳混凝土內(nèi)形成大量的強(qiáng)度更高、穩(wěn)定性較好的鈣礬石，使得本專利技術(shù)所述低碳和吸碳混凝土在吸碳過程中，具有優(yōu)異的體積穩(wěn)定性，同時還可增加低碳和吸碳混凝土的使用壽命。進(jìn)一步地，本專利技術(shù)還限制了所述高鈣或增鈣粉煤灰中10wt%< CaO含量< 20wt%，氧化鈣含量在該范圍內(nèi)時，一方面可以保證粉煤灰中玻璃體解聚更為完全，另一方面還可以保證所述混凝土具有優(yōu)異的吸碳性能，使得制備得到混凝土的吸碳性能和體積穩(wěn)定性能達(dá)到最佳平衡。(3)本專利技術(shù)所述低碳和吸碳混凝土的制備方法，首先將特定量的水泥、礦渣粉、高鈣粉煤灰或增鈣粉煤灰與特定量的激發(fā)劑混合均勻，這樣有利于膠凝本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種低碳和吸碳混凝土，其特征在于：以每立方米混凝土計，所述膠凝材料加入量為290～560kg；所述骨料加入量為1690～1860kg；所述激發(fā)劑的加入量為6～12kg；所述減水劑的加入量為1.5～6kg；水膠比為0.28～0.65；其中，在所述膠凝材料中，所述膠凝材料包括如下重量份數(shù)的原料：水泥為10～50份、礦渣粉為10～60份、高鈣粉煤灰或增鈣粉煤灰或高鈣粉煤灰與增鈣粉煤灰的混合物為10～30份；所述骨料包括砂子和石子；所述激發(fā)劑至少含有硫酸鈉、天然石膏、天然二水石膏、工業(yè)石膏中的一種。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張京濤，李習(xí)章，段遵莉，王安嶺，武俊宇，
申請(專利權(quán))人：北京東方建宇混凝土科學(xué)技術(shù)研究院有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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