【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于固碳混凝土材料领域，具体的说涉及一种隧道洞渣石粉基固碳绿色混凝土及其制备方法。
技术介绍
1、建筑工程的碳排放量约占我国总碳排放量的38％，因此，降低建设过程中的碳排放，打造绿色铁路工程十分重要。在土木工程建设过程中，每公里分别产生洞渣20万方，同时需要混凝土约20万方，产生等效二氧化碳(co2e)约6万吨。水泥作为混凝土的主要原材料，其生产过程中产生的co2占混凝土总排放量的6％～10％，因此，降低水泥生产过程中的co2排放量或寻找co2排放量更低甚至不排放co2的新材料，探索隧道洞渣的原位高质化利用技术是实现铁路工程低碳、绿色建设的关键。
2、隧道洞渣作为铁路隧道开挖过程中产生的废弃物，现阶段的处理方法以堆存为主，不仅占用大量的土地资源，还会对沿线的生态环境造成破坏。目前，铁路、公路行业已逐渐利用隧道洞渣制备的混凝土用机制骨料，但隧道洞渣石粉至今还未得到合理应用。从隧道洞渣粉体的化学组成来看，其中大多富含sio2和al2o3，这与水泥混凝土常用矿粉、粉煤灰等矿物掺合料中的化学组成一致，表明岩石基粉体经过合理处理后有可能发挥与矿粉、粉煤灰相同的活性效应。同时，自身具备良好固碳效果的再生混凝土作为粗、细骨料应用于混凝土后能够在降低碳排放的同时，提升混凝土自身的固碳效果，因此。以co2排放量远低于水泥的隧道洞渣岩石基粉体作为胶凝材料，辅以合适级配的再生混凝土为粗、细骨料制备得到的混凝土，有望成为实现土木工程绿色低碳建设的固碳型混凝土。
3、因此，提供一种碳排放量低、固碳效果好的隧道洞渣石粉基固
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种隧道洞渣石粉基固碳绿色混凝土及其制备方法，制备所得的混凝土具有制备过程碳排放量低、固碳效果好等特点，符合工程建设绿色低碳生产的理念。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种隧道洞渣石粉基固碳绿色混凝土，每立方米包括以下重量份数原料：固碳骨料900份～1300份、隧道洞渣石粉100份～600份、富钙型胶凝组分300份～800份、成岩剂20份～40份、减水剂0份～5份和水150份～200份。
4、进一步，所述固碳骨料由混凝土废弃构件经破碎后得到的再生粗骨料和再生砂组成。
5、更进一步，所述再生粗骨料由强度等级不小于c30的混凝土废弃构件经破碎处理后得到；所述再生粗骨料的的粒径包括5mm～10mm、10mm～15mm和15mm～20mm三个等级；
6、所述再生砂由强度等级不小于c40的混凝土废弃构件经破碎处理后得到；所述再生砂的粒径为0.35mm～0.5mm、细度模数为2.8～3.2。
7、更进一步，所述固碳骨料由5mm～10mm再生粗骨料、10mm～15mm再生粗骨料、15mm～20mm再生粗骨料和再生砂按照(40～30)：(20～10)：(10～15)：(10～20)的质量比组成。
8、优选的，所述混凝土废弃构件的选择包括但不限于由铁路废弃轨枕、公路预制板混凝土、桩基混凝土。
9、进一步，所述隧道洞渣石粉为隧道开挖过程中产生的洞渣废弃物；所述隧道洞渣石粉的粒径为1μm～100μm，且所述隧道洞渣石粉中cao<55％、3％<mgo<23％。
10、所述洞渣废弃物为石灰岩、凝灰岩、白云石和方解石的任意一种或多种混合。
11、进一步，所述富钙型胶凝组分由高钙粉煤灰200份～400份和矿渣粉100份～400份组成；
12、更进一步，所述高钙粉煤灰为燃烧褐煤或次烟煤，且所述高钙粉煤灰排放出cao质量分数>15％；
13、所述超细矿渣粉的比表面积≥400m2/㎏，活性指数≥120％，细度d90为10μm以下。
14、进一步，所述成岩剂为将naoh溶解在纳米晶核改性硅酸钾溶液中制得的模数为1.0～2.0的高活性成岩剂，
15、所述高活性成岩剂的质量浓度(二氧化硅和氧化钠占溶液的总质量分数)为20％～60％。
16、更进一步，所述纳米晶核改性硅酸钾溶液由固含量为10％～40％的c-s-h纳米晶核溶液与硅酸钾粉体经均匀混合后制得；
17、所述米晶核改性硅酸钾溶液浓度为10mol/l～20mol/l。
18、进一步，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂。
19、本专利技术还提供了上述隧道洞渣石粉基固碳绿色混凝土的制备方法，包括以下步骤：
20、(1)选取合格的隧道洞渣石粉；
21、(2)选取混凝土废弃构件，并按级配要求进行破碎加工；
22、(3)按上述重量份数称取各原料；
23、(4)将固碳骨料、隧道洞渣石粉、成岩剂、富钙型胶凝组分、减水剂和水倒入搅拌机持续混合搅拌180～220s，使物料混合均匀，得到新拌隧道洞渣石粉基固碳绿色混凝土。
24、本专利技术的有益效果在于：
25、1、本专利技术的方案客实现混凝土低碳生产：隧道洞渣石粉基固碳绿色混凝土规避了混凝土高碳排放量的根源—“水泥生产”中产生大量co2的问题，以隧道洞渣石粉作为胶凝实现了水泥的全替代，在降低经济成本的同时，实现混凝土生产过程co2的“零排放”，切实符合我国“碳达峰、碳中和”的生态文明建设整体需求，为土木工程“低碳”建设提供了切实可行的技术路线和解决方案。
26、2、本专利技术中的成岩剂活化效果优越：在室温环境下便可激发隧道洞渣石粉活性的“成岩剂”摒弃了常规高温煅烧等活化措施能源消耗大、co2排放量高且活化效率低下的弊端，其经济的成本使其能够作为低碳混凝土中的外加剂与隧道洞渣搭配使用，减少资源浪费，使隧道洞渣“变废为宝”。
27、3、本专利技术方案绿色应用且固碳效果好：充分发挥再生混凝土的固碳优势，以再生混凝土为粗、细骨料制备得到的混凝土在解决了废弃混凝土资源浪费的同时，使混凝土各项材料均具备固碳效果，大大提升了混凝土的固碳效率。
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1.一种隧道洞渣石粉基固碳绿色混凝土，其特征在于，包括以下重量份数原料：固碳骨料900份～1300份、隧道洞渣石粉100份～600份、富钙型胶凝组分300份～800份、成岩剂20份～40份、减水剂0份～5份和水150份～200份。
2.根据权利要求1所述一种隧道洞渣石粉基固碳绿色混凝土，其特征在于，所述固碳骨料由混凝土废弃构件经破碎后得到的再生粗骨料和再生砂组成。
3.根据权利要求2所述一种隧道洞渣石粉基固碳绿色混凝土，其特征在于，所述再生粗骨料由强度等级不小于C30的混凝土废弃构件经破碎处理后得到；所述再生粗骨料的的粒径包括5mm～10mm、10mm～15mm和15mm～20mm三个等级；
4.根据权利要求3所述一种隧道洞渣石粉基固碳绿色混凝土，其特征在于，所述固碳骨料由5mm～10mm再生粗骨料、10mm～15mm再生粗骨料、15mm～20mm再生粗骨料和再生砂按照(40～30)：(20～10)：(10～15)：(10～20)的质量比组成。
5.根据权利要求1所述一种隧道洞渣石粉基固碳绿色混凝土，其特征在于，所述隧道洞渣石粉为隧
6.根据权利要求1所述一种隧道洞渣石粉基固碳绿色混凝土，其特征在于，所述富钙型胶凝组分由高钙粉煤灰200份～400份和矿渣粉100份～400份组成。
7.根据权利要求6所述一种隧道洞渣石粉基固碳绿色混凝土，其特征在于，所述高钙粉煤灰为燃烧褐煤或次烟煤；
8.根据权利要求1所述一种隧道洞渣石粉基固碳绿色混凝土，其特征在于，所述成岩剂为将NaOH溶解在纳米晶核改性硅酸钾溶液中制得的模数为1.0～2.0的高活性成岩剂，
9.根据权利要求8所述一种隧道洞渣石粉基固碳绿色混凝土，其特征在于，所述纳米晶核改性硅酸钾溶液由固含量为10％～40％的C-S-H纳米晶核溶液与硅酸钠粉体经均匀混合后制得；
10.一种隧道洞渣石粉基固碳绿色混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种隧道洞渣石粉基固碳绿色混凝土，其特征在于，包括以下重量份数原料：固碳骨料900份～1300份、隧道洞渣石粉100份～600份、富钙型胶凝组分300份～800份、成岩剂20份～40份、减水剂0份～5份和水150份～200份。
2.根据权利要求1所述一种隧道洞渣石粉基固碳绿色混凝土，其特征在于，所述固碳骨料由混凝土废弃构件经破碎后得到的再生粗骨料和再生砂组成。
3.根据权利要求2所述一种隧道洞渣石粉基固碳绿色混凝土，其特征在于，所述再生粗骨料由强度等级不小于c30的混凝土废弃构件经破碎处理后得到；所述再生粗骨料的的粒径包括5mm～10mm、10mm～15mm和15mm～20mm三个等级；
4.根据权利要求3所述一种隧道洞渣石粉基固碳绿色混凝土，其特征在于，所述固碳骨料由5mm～10mm再生粗骨料、10mm～15mm再生粗骨料、15mm～20mm再生粗骨料和再生砂按照(40～30)：(20～10)：(10～15)：(10～20)的质量比组成。
...【专利技术属性】
技术研发人员：王振，李化建，董昊良，黄法礼，易忠来，杨志强，石贺男，温家馨，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所，
类型：发明
国别省市：
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