利用复合碱溶液固碳强化再生骨料的方法及再生骨料与流程

本技术涉及工业固体废弃物再生利用领域，特别涉及一种利用复合碱溶液固碳强化再生骨料的方法及再生骨料。

背景技术：

1、随着旧有建筑物的不断拆除，产生了大量的废弃混凝土，这些废弃混凝土不断堆积，不仅占用了大量的土地资源，而且其风化产生的飞灰和淋雨产生的碱性浸出液还会对空气和土壤产生污染。将废弃混凝土重新经过整形制备为再生骨料，可以减少对天然砂石的开采，可解决环境污染问题，也实现了资源的再利用。但与天然骨料相比，再生骨料的主要成分为由附着砂浆包裹的天然骨料，其高孔隙率与微裂纹特征导致再生骨料具有高吸水率、高压碎值、高表观密度等负面特征，导致使用再生骨料配制的混凝土性能低下。

2、目前，国内外学者大多采用破碎整形、热分解、溶液浸泡和裹浆等方法对再生骨料进行强化，从而达到对再生骨料附着砂浆进行剥离或减小附着砂浆孔隙率和吸水率的目的。

3、其中破碎整形法对附着的剥离效果往往较差，与内部天然骨料贴合较近的附着砂浆难以剥离，甚至会在破碎过程中产生二次裂纹。

4、热分解法需要将再生骨料进行高温煅烧，大量增加能耗与碳排放溶液。

5、浸泡法是采用酸溶液或强碱溶液处理再生骨料，但作用往往有限，在高浓度下反而会降低混凝土强度，且会改变再生骨料ph值，从而影响砂浆或混凝土的性能。

6、裹浆法能有效减小再生骨料的吸水率，如采用聚合物、有机硅防水剂、水泥等，然而这些材料对再生骨料的强化性不高，容易脱落，且多数材料具有高成本的特点。

7、一些相关技术中，利用氢氧化钠溶液提高废弃混凝土再生骨料的质量，但氢氧化钠溶液碱性较高，会与骨料中所含的二氧化硅发生碱骨料反应，导致混凝土胀裂，所以仅限定于原废弃混凝土再生骨料中的原骨料为非碱活性卵、碎石的情况；氢氧化钠属于强碱，所配制的溶液不易控制且具有腐蚀危险性，可操作性弱；并且碱激发生成的水化产物具有体积不稳定、收缩大、后期力学性能易倒缩的负面特性。

8、另一些相关技术中，利用碳酸钠溶液提高废弃混凝土再生骨料的质量，碳酸钠溶液与废弃混凝土水泥石中的氢氧化钙发生反应生成碳酸钙，堵塞水泥石的孔隙和裂隙，但很多建筑垃圾中的混凝土已经使用了几十年，水泥石中的氢氧化钙极少，无法与碳酸钠充分反应，同时碳酸钠为弱碱，其对水泥中未水化水泥熟料和矿物掺合料的激发作用较弱。

9、还有一些相关技术利用碳化处理以强化再生骨料性能，如在长龄期废弃混凝土再生骨料上喷洒氢氧化钙溶液以提供可碳化物质，经碳化养护至表面碳化完全，以堵塞再生骨料孔隙与裂缝，但氢氧化钙碱性较弱，其溶液仅起到提供可碳化物质的作用，对再生骨料附着砂浆中未水化熟料与矿物掺合料的激发作用较弱。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种利用复合碱溶液固碳强化再生骨料的方法及再生骨料，利用操作性更强且更安全的复合碱溶液，以激发再生骨料附着砂浆中未水化熟料与矿物掺合料生成水化产物，并利用二氧化碳使水化产物与残留碱溶液发生碳化反应，生成碳酸钙以堵塞孔隙与裂缝，能够有效改善再生骨料性能。

2、第一方面，提供了一种利用复合碱溶液固碳强化再生骨料的方法，其包括如下步骤：

3、利用复合碱溶液浸泡废弃混凝土再生骨料，所述复合碱溶液的溶质包括用于反应生成氢氧化钠的第一溶质和第二溶质，其中，所述第一溶质为具有氢氧根的可溶性碱，所述第二溶质为可溶性钠盐；

4、再向所述复合碱溶液中通入二氧化碳进行碳化反应，得到再生骨料。

5、一些实施例中，所述第一溶质为氢氧化钙。

6、一些实施例中，所述第二溶质为碳酸钠和硫酸钠中的一种或几种。

7、一些实施例中，所述复合碱溶液的质量浓度为10％～14％。

8、一些实施例中，所述第一溶质与所述第二溶质的质量比为10～30:1～5。

9、一些实施例中，所述废弃混凝土再生骨料在复合碱溶液中的浸泡时间为26～30天。

10、一些实施例中，所述二氧化碳的气速为0.2～0.4l/min/100g再生骨料。

11、一些实施例中，所述二氧化碳的纯度不低于99.9％。

12、一些实施例中，当碳化反应至所述复合碱溶液ph值为7.3～7.6时，停止通入二氧化碳。

13、第二方面，提供了一种再生骨料，其采用如上任一所述的利用复合碱溶液固碳强化再生骨料的方法制备得到。

14、本技术提供的技术方案带来的有益效果包括：

15、本技术利用操作性更强且更安全的复合碱溶液，以激发再生骨料附着砂浆中未水化熟料与矿物掺合料生成水化产物，并利用二氧化碳使水化产物与残留碱溶液发生碳化反应，生成碳酸钙以堵塞孔隙与裂缝，能够有效改善再生骨料性能。

16、由碱激发产生的水化产物具有体积变化不稳定、收缩大、后期力学性能倒缩等负面影响。由氢氧化钙和碳酸钠复合碱溶液激发产生的水化产物虽然收缩率相比单独氢氧化钠激发产生的水化产物较小，但仍表现为收缩，其后期性能也具有不稳定特性，但碱激发水化产物中由于大部分氢氧化钙被消耗，极易发生碳化，生成稳定产物碳酸钙，且碳酸钙的生成属于膨胀过程，可有效堵塞孔隙。

17、由氢氧化钙和硫酸钠复合碱溶液激发未水化水泥熟料和矿物掺合料产生的水化产物中会生成膨胀性产物钙矾石，能够有效堵塞孔隙，但钙矾石属于不稳定产物，在体系中的硫酸根离子不充足时会转化为单硫型水化产物afm，且在温度高于70℃时会发生分解，不利于再生骨料性能的稳定；钙矾石也极易发生碳化，能够生成稳定的碳化产物，有利于再生骨料的性能稳定。

18、与在空气中相比，二氧化碳溶于水中会使碳化反应加速，使再生骨料孔隙与裂缝中的碱激发水化产物获得更高的碳化程度；同时，再生骨料孔隙与裂缝中碱溶液所含的钙离子也会与碳酸根反应生成碳酸钙以堵塞孔隙；并且，基于“成核效应”，碱溶液中生成的碳酸钙也更容易以再生骨料表面的碳酸钙为晶核集中生产，以在再生骨料表面形成一层致密的碳酸钙保护层，进一步使再生骨料的表面获得更高的密实度。

19、利用复合碱溶液激发废弃混凝土再生骨料中的未水化水泥熟料和矿物掺合料，生成碱激发水化产物，一次堵塞孔隙和裂缝后，进行湿法碳化养护，将不稳定的碱激发水化产物转化为稳定的碳酸钙进行二次堵塞，同时，碱溶液中的碳酸根也会由于晶核效应在再生骨料表面生成致密的碳酸钙保护膜，进一步增加再生骨料的密实度。

20、可见，本技术利用复合碱溶液激发再生骨料中未水化的水泥熟料和矿物掺合料，反应较单独使用氢氧化钠缓和，较单独使用氢氧化钙、碳酸钠、硫酸钠激烈，能够在保证激发效果的同时降低可操作性和危险性。

21、本技术利用湿法碳化使生成的不稳定碱激发水化产物转化为稳定的碳酸钙进行二次堵塞，避免了碱激发水化产物的体积收缩、力学性能劣化与分解，能够提高再生骨料性能的稳定性；另外，残留的未碳化碱激发水化产物仍能够为再生骨料提供强度。

22、本技术利用湿法碳化使再生骨料呈中性，避免了由于碱性物质残留在再生骨料上对混凝土性能造成的影响。

23、本技术在水环境中采用湿法碳化，能够使碳化产物更容易由再生骨料的孔隙、裂缝以及碱激发水化产物的间隙中生长，有利于再生骨料密实度的提升。