本發(fā)明涉及混凝土，具體地指一種抗碳化型大摻量摻合料生態(tài)混凝土及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著混凝土技術(shù)的發(fā)展，礦物摻合料已成為混凝土中不可或缺的組分之一，近年來，大摻量礦物摻合料、少熟料混凝土已成為建材行業(yè)趨勢，而隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，針對常用的優(yōu)質(zhì)礦物摻合料如s95礦粉、i級、ii級粉煤灰進行精細化加工，提高其利用量及利用率已成為可能。

2、國內(nèi)外已有眾多少熟料、大摻量摻合料混凝土研究成果，當前普遍認為，一定摻量內(nèi)的摻合料能夠提升混凝土耐久性及后期強度，但摻合料用量過大后，混凝土早期強度顯著下降。因此，為保持混凝土強度不至過低，受限于摻合料活性，無法進一步提升其用量，因此，為進一步提升混凝土中摻合料摻量，需通過物理化學方法提高摻合料活性。

3、另一方面，在混凝土中摻入較高摻量的摻合料，雖能夠保持較高的混凝土強度，密實性及其他耐久性無顯著劣化，但會導致混凝土抗碳化性能顯著削弱，原因在于，大摻量高活性摻合料能夠在混凝土中發(fā)生“火山灰反應(yīng)”，消耗大量水泥水化產(chǎn)物氫氧化鈣，體系中氫氧化鈣含量的降低會進一步導致混凝土更易被碳化。而混凝土抗碳化性能差將導致內(nèi)部鋼筋銹蝕等問題。

4、若利用各類工業(yè)廢渣作為摻合料，可提高固廢利用率，減少固廢處理危害，大摻量摻入時可大幅降低水泥用量從而減少混凝土生產(chǎn)碳排放，實現(xiàn)生態(tài)友好。因此，需要開發(fā)出一種抗碳化型大摻量摻合料生態(tài)混凝土及其制備方法，用于提高固廢利用率、減少混凝土中熟料用量、提升混凝土后期抗碳化性能。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就是要解決上述背景技術(shù)的不足，提供一種抗碳化型大摻量摻合料生態(tài)混凝土及其制備方法，用于提高固廢利用率、減少混凝土中熟料用量、提升混凝土后期抗碳化性能。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種抗碳化型大摻量摻合料生態(tài)混凝土的制備方法，包括以下步驟：

3、s1、將高活性摻合料、低活性摻合料、無活性摻合料及激發(fā)劑混合后進行超細粉磨，磨至比表面積700～750m2/kg，得到超細摻合料；

4、s2、將超細摻合料、硅灰、水泥、促礦化劑共同形成膠凝材料，將膠凝材料、砂、石、水、減水劑共混形成混凝土，轉(zhuǎn)移至模具中；

5、s3、振搗成型、抹面完成后，將混凝土帶模置于礦化釜進行碳礦化養(yǎng)護，所述碳礦化養(yǎng)護具體包括，

6、a.先于溫度40℃～60℃、相對濕度85％～95％下養(yǎng)護3h～4h；

7、b.再于溫度40℃～60℃、相對濕度40％～60％下養(yǎng)護0.5h～1h；

8、c.將釜內(nèi)空氣抽至負壓后通入co2至釜內(nèi)co2濃度85％～95％、壓力為0.4～0.5mpa，于溫度40℃～60℃、相對濕度50％～60％下養(yǎng)護6～8h，碳礦化養(yǎng)護完成；

9、s4、出釜脫模，得到抗碳化型大摻量摻合料生態(tài)混凝土。

10、以上方案碳礦化養(yǎng)護過程中，先采用步驟a加快混凝土初期水化速率，快速達到初凝狀態(tài)，形成初始凝聚結(jié)構(gòu)，使混凝土基體能夠承受一定正、負壓力；再采用步驟b加速蒸發(fā)混凝土表層水分，快速降低混凝土表層孔隙相對濕度，提升碳礦化速度；最后在加壓、高二氧化碳濃度環(huán)境下快速碳礦化混凝土表層，形成厚度5～10mm致密層，能夠阻止后續(xù)服役過程中二氧化碳在混凝土中的擴散，降低混凝土后續(xù)碳化速率。以上方案中二氧化碳為工業(yè)廢氣捕集所得，釜內(nèi)co2濃度為體積濃度。

11、優(yōu)選的，步驟s1中，所述超細摻合料中高活性摻合料、低活性摻合料、無活性摻合料、激發(fā)劑質(zhì)量比＝40～50：35～40：10～15：4～6。

12、優(yōu)選的，步驟s1中，高活性摻合料為礦渣、錳渣、鋰渣中的一種或幾種混合，低活性摻合料為粉煤灰、鋼渣、火山灰、爐渣、煤渣中的一種或幾種混合，無活性摻合料為石灰石、石英、花崗巖、大理石、玄武巖中的一種或幾種混合，所述激發(fā)劑為天然硬石膏、氟石膏中的一種。

13、優(yōu)選的，步驟s2中，促礦化劑為納米碳酸鈣，所述膠凝材料中各原料按質(zhì)量百分數(shù)計為水泥20％～40％、超細摻合料50％～70％、硅灰5％～8％，促礦化劑1％～3％，以上原料質(zhì)量百分數(shù)之和為100％。本方案中膠凝材料中超細摻合料高達50％～70％，大摻量超細摻合料能夠與水泥顆粒組成懸浮-密實結(jié)構(gòu)，使水泥顆?！皯腋　庇趽胶狭项w粒間，一方面形成密實結(jié)構(gòu)，一方面其水化產(chǎn)物能夠促進周邊摻合料顆粒的火山灰反應(yīng)；更細的硅灰顆粒填充于超細摻合料顆粒間，進一步提升密實性，且其活性更強，能夠進一步提升體系水化強度。

14、優(yōu)選的，步驟s2中，混凝土中按質(zhì)量份數(shù)含有膠凝材料360～480份、砂788～826份、石990～1033份、水147～180份、減水劑3.8～7份。

15、優(yōu)選的，步驟s2中，所述模具包括復(fù)合加工成整體的外層模板、中層模板、內(nèi)層模板，外層模板為孔徑40～70μm的燒結(jié)網(wǎng)片、中層模板為孔徑5～10μm的燒結(jié)網(wǎng)片、內(nèi)層模板為防水透氣膜。以上方案中，外層模板為模具提供幾何形狀及一定剛度同時具備高透氣性，支持模內(nèi)混凝土的碳礦化過程；中層模板孔更小，進一步提升模板剛度，提供透氣性；內(nèi)層模板提供透氣性，同時阻止混凝土中漿體滲出，以免堵塞外層模板、中層模板上的透氣孔。

16、優(yōu)選的，步驟s3中，所述碳礦化養(yǎng)護具體為，

17、a.先于溫度50℃、相對濕度95％下養(yǎng)護4h；

18、b.再于溫度50℃、相對濕度60％下養(yǎng)護0.5h；

19、c.將釜內(nèi)空氣抽至負壓后通入co2至釜內(nèi)co2濃度95％、壓力為0.5mpa，于溫度50℃、相對濕度60％下養(yǎng)護8h，碳礦化養(yǎng)護完成。

20、本發(fā)明還提供一種抗碳化型大摻量摻合料生態(tài)混凝土，包括以下按質(zhì)量份數(shù)計的原料：

21、

22、所述膠凝材料包括按質(zhì)量百分數(shù)計的水泥20％～40％、超細摻合料50％～70％、硅灰5％～8％，促礦化劑1％～3％，以上原料質(zhì)量百分數(shù)之和為100％；

23、所述超細摻合料包括混合粉磨至比表面積達到700～750m2/kg的高活性摻合料、低活性摻合料、無活性摻合料及激發(fā)劑，所述高活性摻合料、低活性摻合料、無活性摻合料、激發(fā)劑質(zhì)量比＝40～50：35～40：10～15：4～6；

24、所述抗碳化型大摻量摻合料生態(tài)混凝土經(jīng)原料混合、入模、振搗、抹面、碳礦化養(yǎng)護、脫模得到。

25、優(yōu)選的，所述碳礦化養(yǎng)護具體步驟包括，

26、a.先于溫度40℃～60℃、相對濕度80％～95％下養(yǎng)護4h～6h；

27、b.再于溫度40℃～60℃、相對濕度40％～60％下養(yǎng)護0.5h～1h；

28、c.將釜內(nèi)空氣抽至負壓后通入co2至釜內(nèi)co2濃度85％～95％、壓力0.4～0.5mpa，于溫度40℃～60℃、相對濕度50％～60％下養(yǎng)護6～8h，碳礦化養(yǎng)護完成。

29、優(yōu)選的，所述高活性摻合料為礦渣、錳渣、鋰渣中的一種或幾種混合，所述低活性摻合料為粉煤灰、鋼渣、火山灰、爐渣、煤渣中的一種或幾種混合，所述無活性摻合料為石灰石、石英、花崗巖、大理石、玄武巖中的一種或幾種混合，所述激發(fā)劑為天然硬石膏、氟石膏中的一種，所述促礦化劑為納米碳酸鈣，平均粒徑40～100nm。

30、本發(fā)明的有益效果有：

31、1.超細粉磨可提高摻合料顆粒細度及活性，進一步提高了固廢利用率，同時減少混凝土中水泥熟料用量，具有較高的降低碳排放及環(huán)保價值；另一方面，本發(fā)明還利用碳礦化過程形成密實的碳礦化表層，提升了混凝土后期抗碳化性能，還通過碳礦化過程，固化了co2廢氣。

32、2.超細摻合料中，高、低活性摻合料主要發(fā)揮活性效應(yīng)，水化過程開始發(fā)生火山灰反應(yīng)，提升混凝土強度；無活性填料能夠發(fā)揮微集料效應(yīng)，提升體系密實性；激發(fā)劑作用為激發(fā)礦物摻合料活性，提升其在水泥基材料中的反應(yīng)速率，四者與硅灰、促礦化劑相互配合能夠產(chǎn)生活性反應(yīng)與顆粒級配的梯度效應(yīng)。

33、3.膠凝材料中，超細摻合料摻量高達50％～70％、水泥僅為20％～40％，大摻量超細摻合料能夠與水泥顆粒組成懸浮-密實結(jié)構(gòu)，使水泥顆?！皯腋　庇趽胶狭项w粒間，一方面形成密實結(jié)構(gòu)，一方面其水化產(chǎn)物能夠促進周邊摻合料顆粒的火山灰反應(yīng)；更細的硅灰顆粒填充于超細摻合料顆粒間，進一步提升密實性，且其活性更強，更夠提升體系水化強度。

34、4.促礦化劑(納米碳酸鈣)的促進原理為提供極細成核位點，為碳礦化產(chǎn)物碳酸鈣提供富集點位，加快碳酸鈣生成速率。在碳礦化養(yǎng)護的過程中，先于高溫潮濕環(huán)境下可加快混凝土初期水化速率，快速達到初凝狀態(tài)；再于高溫干燥環(huán)境可加速蒸發(fā)混凝土表層水分，快速降低混凝土表層孔隙相對濕度，加快co2氣體在試塊中的擴散速率；最后在高壓、高二氧化碳濃度環(huán)境下碳礦化，可快速在混凝土表層形成厚度5～10mm致密層，阻止后續(xù)服役過程中二氧化碳在混凝土中的擴散，降低混凝土后續(xù)碳化速率。

35、5.本發(fā)明中模具為特制而成，外層模板為中孔燒結(jié)網(wǎng)片，為模具提供幾何形狀同時具備高透氣性，便于碳礦化過程中二氧化碳進入混凝土；中層模板孔更小，進一步提升模板剛度，并具有透氣性；內(nèi)層模板透氣同時可阻止混凝土中漿體滲出，從而保持堵塞外層模板、中層模板上的透氣孔通暢。