一种低碳和吸碳混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种低碳和吸碳混凝土及其制备方法，所述低碳和吸碳混凝土包括胶凝材料、骨料、激发剂、减水剂和水；以每立方米混凝土计，所述胶凝材料加入量为290～560kg；所述骨料加入量为1690～1860kg；所述激发剂的加入量为6～12kg；所述减水剂的加入量为1.5～6kg；水胶比为0.28～0.65；其中，在所述胶凝材料中，所述胶凝材料包括如下原料：水泥、矿渣粉、高钙粉煤灰或增钙粉煤灰；所述激发剂为至少含有硫酸钠、天然石膏、工业石膏中的一种、和速溶硅酸钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、氟化钠中的任意一种或几种。本发明专利技术所述低碳和吸碳混凝土是在利用高钙粉煤灰或增钙粉煤灰制备得到的在水泥用量较少的情况下具有高强度、高稳定性且吸碳性能的低碳混凝土。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于混凝土工程

技术介绍
水泥生产过程中不可避免地会产生二氧化碳，根据二氧化碳产生的阶段不同可将水泥生产过程中二氧化碳的排放分为直接排放和间接排放，其中，直接排放是指水泥生产过程中由碳酸钙分解产生的二氧化碳的排放，间接排放是指水泥生产过程中水泥窑燃料燃烧产生的二氧化碳以及电耗等阶段产生的二氧化碳。据统计，每生产一吨水泥，直接排放和间接排放总计约0.8吨的二氧化碳。因此，水泥业是名符其实的碳排放大户。大量的二氧化碳的排放不仅破坏了人类的生存环境，还极大地损害人类的健康。在国家大力提倡可持续发展的今天，发展绿色环保的高性能混凝土显得尤为重要。近年来，预拌混凝土中常使用大量的矿物掺合料，如粒化高炉矿渣粉、粉煤灰等，这些矿物掺合料的使用不仅改善了混凝土的工作性、耐久性和体积稳定性，更为重要的是其在一定程度上减少了水泥的用量，而水泥用量的减少可以适当降低水泥的生产量，进而减少二氧化碳的排放量。高钙粉煤灰作为一种矿物掺合料，其可以代替部分水泥应用于混凝土中，但是，高钙粉煤灰与普通低钙粉煤灰相比，高钙粉煤灰的矿物组成中不仅含有与低钙粉煤灰相同的矿物，如石英、莫来石等，还含有低钙粉煤灰中没有的铝酸三钙、硅酸二钙、f-CaO,MgO等，其中含量较高的f-CaO容易造成混凝土体积膨胀而引起安定性不良。因此，本领域技术人员在将高钙粉煤灰作为矿物掺合料应用于混凝土中时，必须首先对高钙粉煤灰中的f-CaO进行无害化处理。诸如，中国专利文献CN101898883A公开了一种利用高钙粉煤灰作为混凝土矿物掺合料制备得到的高钙粉煤灰混凝土，其包括如下原料，拌合水144 175kg、水泥224 480kg、高钙粉煤灰35 135kg、碎石1007 1120kg、砂671 804kg、减水剂1.7 9kg、低钙粉煤灰O 110kg、矿渣粉O 110kg。上述技术中，采用高钙粉煤灰作为矿物掺合料，为了解决高钙粉煤灰中f-CaO对混凝土安定性的影响，其必须采用富含Ca (HCO3) 2与Mg(HCO3)2的暂时硬水作为拌合水，利用拌合水中的Ca (HCO3)2与Mg (HCO3)与高钙粉煤灰中的f-CaO反应生成CaCO3与Mg (OH)2固体，才可以消除高钙粉煤灰应用于混凝土制备时带来的安定性不良问题。但是，暂时硬水受地域分布影响较大，对于暂时硬水分布较少的北方地区，就不能采用上述技术将高钙粉煤灰应用于混凝土领域，进而导致高钙粉煤灰使用受限。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是现有技术中需要使用暂时硬水对高钙粉煤灰进行无害化处理，而暂时硬水受地域分布影响较大，进而导致高钙粉煤灰使用受限，进而提供一种不需对高钙粉煤灰进行无害化处理，还可以利 用高钙粉煤灰制备具有低碳和吸碳性能的绿色环保混凝土。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种低碳和吸碳混凝土，以每立方米混凝土计，所述胶凝材料加入量为290 560kg ;所述骨料加入量为1690 1860kg ;所述激发剂的加入量为6 12kg ;所述减水剂的加入量为1.5 6kg ;水胶比为0.28 0.65 ;其中，在所述胶凝材料中，所述胶凝材料包括如下重量份数的原料:水泥为10 50份、矿渣粉为10 60份、高钙粉煤灰或增钙粉煤灰或高钙粉煤灰与增钙粉煤灰的混合物为10 30份；所述骨料包括砂子和石子；所述激发剂至少含有硫酸钠、天然石膏、天然二水石膏、工业石膏中的一种。在所述胶凝材料中，所述胶凝材料由如下重量份数的原料组成:水泥为10 50份、矿渣粉为10 60份、高钙粉煤灰或增钙粉煤灰或高钙粉煤灰与增钙粉煤灰的混合物为10 30份；在所述胶凝材料中，所述胶凝材料优选由如下重量份数的原料组成:所述水泥为20 30份，所述矿渣粉为20 40份，所述高钙粉煤灰或增钙粉煤灰为15 25份。所述激发剂还包括激发剂助剂，所述激发剂助剂为硅酸钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、氟化钠中的一种或几种。以质量计，所述激发剂与所述激发剂助剂添加量的比值为2:1 1:1。所述骨料的砂率为40 55%。所述矿渣粉中玻璃体含量大于90wt%，所述矿渣粉的比表面积> 400m2/kg。 所述高钙或增钙粉煤灰中10wt% < CaO含量< 20wt%，细度为45 μ m方孔筛筛余不大于25%。所述水泥为硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥中的任意一种；所述减水剂为萘系减水剂、脂肪族减水剂、氨基磺酸盐减水剂或聚羧酸减水剂的任意一种或几种。本专利技术还提供了一种所述混凝土的制备方法，包括如下步骤:(I)将特定量的水泥、矿渣粉、高钙粉煤灰或增钙粉煤灰或高钙粉煤灰与增钙粉煤灰的混合物、激发剂或激发剂与激发剂助剂的混合物混合均匀，得到混合材料；(2)将特定量的所述步骤(I)中的混合材料与特定量的骨料混合均匀，得到混合物；(3)将特定量的减水剂溶于特定量的水中，得到减水剂水溶液；(4)将所述步骤(3)中的减水剂水溶液加入至所述步骤(2)中的混合物中，搅拌均匀，得到低碳和吸碳混凝土。本专利技术所述的地聚合物混凝土及其制备方法与现有技术相比具有如下优点:(I)本专利技术所述低碳和吸碳混凝土，通过选择特定量的水泥、矿渣粉、高钙粉煤灰或增钙粉煤灰或高钙粉煤灰与增钙粉煤灰混合物作为胶凝材料，与特定量、特定种类的激发剂相互作用时，矿渣粉中的玻璃体在高钙粉煤灰或增钙粉煤灰提供的部分f-CaO的作用下发生解聚，形成水化铝酸钙，同时激发剂中的硫酸根离子促使水化铝酸钙转化成强度更高、稳定性较好的钙矾石，最终与骨料相互作用形成强度高、稳定性好的混凝土。而混凝土中含有的高钙粉煤灰或增钙粉煤灰中没有参与矿渣粉解聚的的剩余的f-CaO还可以吸收空气中的C02。由于本专利技术所述低碳和吸碳混凝土中形成了钙矾石，而钙矾石具有强度高、稳定性好的优点，因此混凝土中剩余的f-CaO吸收空气中CO2时，不会发生现有技术中常出现的混凝土安定性不良的问题，从而克服了现有技术中需要用暂时硬水对高钙粉煤灰中f-CaO进行处理时由于暂时硬水分布不均导致高钙粉煤灰使用受限的问题。在本专利技术所述特定配比的胶凝材料、高钙粉煤灰或增钙粉煤灰、骨料、减水剂以及激发剂的量的作用下，可以在不消除高钙粉煤灰或增钙粉煤灰中f-CaO的影响下，且在水泥用量较少的情况下形成高强度、高稳定性且具有吸碳性能的低碳和吸碳混凝土。(2)本专利技术所述低碳和吸碳混凝土，进一步限制所述矿渣粉中玻璃体的含量大于90wt%，这样更有利于矿渣粉在高钙粉煤灰或增钙粉煤灰的作用下发生解聚，且可以形成更多的水化铝酸钙，进而在低碳和吸碳混凝土内形成大量的强度更高、稳定性较好的钙矾石，使得本专利技术所述低碳和吸碳混凝土在吸碳过程中，具有优异的体积稳定性，同时还可增加低碳和吸碳混凝土的使用寿命。进一步地，本专利技术还限制了所述高钙或增钙粉煤灰中10wt%< CaO含量< 20wt%，氧化钙含量在该范围内时，一方面可以保证粉煤灰中玻璃体解聚更为完全，另一方面还可以保证所述混凝土具有优异的吸碳性能，使得制备得到混凝土的吸碳性能和体积稳定性能达到最佳平衡。(3)本专利技术所述低碳和吸碳混凝土的制备方法，首先将特定量的水泥、矿渣粉、高钙粉煤灰或增钙粉煤灰与特定量的激发剂混合均匀，这样有利于胶凝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低碳和吸碳混凝土，其特征在于：以每立方米混凝土计，所述胶凝材料加入量为290～560kg；所述骨料加入量为1690～1860kg；所述激发剂的加入量为6～12kg；所述减水剂的加入量为1.5～6kg；水胶比为0.28～0.65；其中，在所述胶凝材料中，所述胶凝材料包括如下重量份数的原料：水泥为10～50份、矿渣粉为10～60份、高钙粉煤灰或增钙粉煤灰或高钙粉煤灰与增钙粉煤灰的混合物为10～30份；所述骨料包括砂子和石子；所述激发剂至少含有硫酸钠、天然石膏、天然二水石膏、工业石膏中的一种。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张京涛，李习章，段遵莉，王安岭，武俊宇，
申请(专利权)人：北京东方建宇混凝土科学技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：