本發(fā)明涉及再生混凝土，具體涉及一種改性再生粗骨料的制備方法及再生混凝土。

背景技術(shù)：

1、在全球?qū)G色環(huán)保需求迫切、對(duì)碳排放嚴(yán)格控制的當(dāng)下，建筑行業(yè)面臨著降低成本和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的巨大挑戰(zhàn)。隨著城市化進(jìn)程加快以及建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展，混凝土的需求量不斷增加，然而傳統(tǒng)混凝土生產(chǎn)大量消耗自然資源，廢棄混凝土也帶來(lái)環(huán)境壓力，這些問(wèn)題亟待解決，所以再生混凝土作為可持續(xù)的建筑材料逐漸受到重視。在再生混凝土的應(yīng)用領(lǐng)域，粗骨料的性能是影響質(zhì)量的關(guān)鍵。由于再生混凝土粗骨料在之前使用中經(jīng)歷了長(zhǎng)期復(fù)雜的受力環(huán)境和化學(xué)侵蝕，出現(xiàn)了損傷老化的情況。其表面的舊水泥漿附著或損傷致使與水泥漿體結(jié)合較差，影響力學(xué)性能，內(nèi)部還存在大量不規(guī)則的微裂縫和孔隙，結(jié)構(gòu)疏松，堿骨料反應(yīng)活性高，會(huì)降低混凝土耐久性。

2、為了改善再生混凝土粗骨料的性能，提高再生混凝土的質(zhì)量，研究人員進(jìn)行了大量的探索和嘗試。傳統(tǒng)的處理方法，如簡(jiǎn)單的清洗和篩選，效果有限，難以滿足日益嚴(yán)格的建筑工程要求。納米技術(shù)的發(fā)展為再生混凝土領(lǐng)域帶來(lái)了新的機(jī)遇。納米材料因其極小的粒徑和獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，在改善混凝土性能方面展現(xiàn)出巨大潛力。同時(shí)，碳化處理也被認(rèn)為是一種有效的強(qiáng)化手段。然而，單一的納米改性或碳化處理在實(shí)際應(yīng)用中仍存在一定的局限性。因此，探索一種將納米改性和碳化協(xié)同作用處理再生混凝土粗骨料的新方法，以制備性能更優(yōu)的新型再生混凝土，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和廣闊的應(yīng)用前景。

3、但是，目前納米改性和碳化的協(xié)同處理再生混凝土粗骨料的方法仍存在一定的局限性。例如，在納米改性方面，目前納米材料單一使用較多，單一納米材料對(duì)再生骨料的性能提升有限，比如nano-tio2主要在光催化和抗菌方面突出，但對(duì)強(qiáng)度和耐磨性提升不顯著；同時(shí)，單一納米材料難以滿足復(fù)雜多變的工程需求，無(wú)法適應(yīng)不同工程環(huán)境對(duì)混凝土的多樣化要求。同樣的，目前主要的碳化方法也面臨著許多問(wèn)題。一方面，干法碳化雖然相對(duì)簡(jiǎn)單，但碳化效果可能不夠均勻。另一方面，加壓碳化雖能在一定程度上提高碳化效率，但對(duì)設(shè)備要求較高，操作也相對(duì)復(fù)雜。

4、另外，目前在納米改性和碳化協(xié)同處理中，納米改性和碳化往往各自進(jìn)行，缺乏有效的聯(lián)系機(jī)制。在納米改性過(guò)程中，只是單純地將納米材料作用于再生混凝土粗骨料，沒(méi)有考慮到后續(xù)碳化處理的需求和影響。同樣，碳化處理也僅僅關(guān)注co2與骨料的反應(yīng)，而忽視了納米材料可能帶來(lái)的協(xié)同作用。這種相對(duì)孤立的處理方式，使得納米改性和碳化無(wú)法形成一個(gè)有機(jī)的整體，無(wú)法充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)。例如，在傳統(tǒng)方法中，納米材料的加入可能只是為了改善骨料的某一特定性能，而沒(méi)有考慮到碳化過(guò)程中對(duì)納米材料的影響。同時(shí)，碳化處理也只是單純地提高骨料的密實(shí)度和穩(wěn)定性，沒(méi)有借助納米材料的特殊性能來(lái)進(jìn)一步提升碳化效果。這種缺乏互動(dòng)的處理方式，導(dǎo)致納米改性和碳化的效果都受到了一定的限制。而且目前的方法中，納米改性和碳化的時(shí)間順序通常是固定的。其一，先進(jìn)行納米材料改性，而后實(shí)施碳化處理；其二，先開(kāi)展碳化處理，接著進(jìn)行納米改性。然而，這兩種方式均存在顯著缺陷。一方面，這種固定的順序限制了兩者之間的協(xié)同可能性，無(wú)法根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行靈活調(diào)整。另一方面，這種處理過(guò)程較為耗時(shí)，大大降低了生產(chǎn)效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了一種改性再生粗骨料的制備方法及再生混凝土，對(duì)再生粗骨料進(jìn)行真空處理，并采用了納米改性與碳化同步處理再生粗骨料的方法，有效地把真空預(yù)處理、納米改性和碳化處理過(guò)程加以集成，使得它們相互助力，共同優(yōu)化了再生粗骨料的性能，從而提升再生混凝土的性能。

2、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

3、一種改性再生粗骨料的制備方法，包括以下步驟：

4、s1、對(duì)再生粗骨料進(jìn)行真空處理，得到預(yù)處理后的再生粗骨料；通過(guò)預(yù)先對(duì)再生粗骨料進(jìn)行真空處理，有效排除骨料孔隙中的空氣，這使得納米改性劑能更深入地進(jìn)入骨料內(nèi)部，充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢(shì)，也為碳化過(guò)程提供了有利條件，讓co2氣體更順暢地滲透，增加碳化深度，使碳化更高效均勻；

5、s2、將納米改性劑和分散劑加入水中，攪拌得到納米改性劑混合液，其中納米改性劑由nano-tio2、nano-al2o3和nano-zro2按一定比例組成，分散劑為減水劑和pam；納米改性劑中nano-tio2和nano-al2o3的二元組合能改善再生粗骨料的微觀結(jié)構(gòu)，使其更加致密，減少間歇孔隙；而nano-zro2可加速碳化反應(yīng)，提高碳酸鈣生成量，增強(qiáng)再生粗骨料的碳化固化效果；納米改性劑中的三種納米材料相互作用，旨在實(shí)現(xiàn)三種納米材料的最佳協(xié)同作用，以最大程度地提升再生粗骨料的性能；

6、s3、在真空環(huán)境下，將納米改性劑混合液加入并浸沒(méi)預(yù)處理后的再生粗骨料，同時(shí)通入二氧化碳進(jìn)行碳化處理，一段時(shí)間后取出烘干至恒重后得到改性再生粗骨料。

7、將納米改性劑浸泡改性與碳化處理同步進(jìn)行，此時(shí)在較高的濕度環(huán)境中，首先co2與水反應(yīng)生成碳酸：co2+h2o→h2co3。接著，碳酸與再生粗骨料中的氫氧化鈣發(fā)生反應(yīng)生成碳酸鈣(caco3)等穩(wěn)定的化合物：ca(oh)2+h2co3→caco3+2h2o，同時(shí)水化硅酸鈣也會(huì)與碳酸反應(yīng)：3cao·2sio2·3h2o+3co2→caco3+2sio2·3h2o，這種化學(xué)反應(yīng)能夠填充骨料內(nèi)部的孔隙和微裂縫，增強(qiáng)骨料的密實(shí)度和強(qiáng)度。較高的濕度有助于促進(jìn)co2的溶解和擴(kuò)散，加速化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，從而更有效地改善骨料的性能。

8、而且納米改性劑中各組分各具獨(dú)特性能優(yōu)勢(shì)，合理搭配可產(chǎn)生協(xié)同增效作用，呈現(xiàn)“1+1+1>3”的顯著效果。其中nano-zro2能夠減少氫氧化鈣(ch)晶體的尺寸和取向，增加ch的反應(yīng)性，從而加速碳化反應(yīng)的進(jìn)行。并且，nano-zro2能提供更多的成核位點(diǎn)，促進(jìn)co2與水化產(chǎn)物的反應(yīng)，使再生粗骨料在碳化過(guò)程中能夠更有效地吸收co2，生成更多的碳酸鈣。而且納米改性劑還可以優(yōu)化粗骨料的微觀結(jié)構(gòu)，減少內(nèi)部孔隙，提高粗骨料的密實(shí)度，從而增強(qiáng)粗骨料在碳化過(guò)程中的穩(wěn)定性和耐久性。

9、進(jìn)一步地，在對(duì)再生粗骨料進(jìn)行真空處理前，對(duì)再生粗骨料進(jìn)行清洗處理，并烘干至恒重。

10、進(jìn)一步地，步驟s1中真空處理時(shí)的真空度為0.1mpa，真空處理時(shí)間為30-60min。

11、進(jìn)一步地，步驟s2中減水劑為氨基磺酸鹽系高效減水劑；pam為陰離子型，pam的分子量為1000-1200萬(wàn)；納米改性劑中的納米顆粒具有較高的表面能，容易發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，氨基磺酸鹽系高效減水劑能夠吸附在納米顆粒表面，通過(guò)靜電斥力使納米顆粒分散開(kāi)來(lái)，減少團(tuán)聚；同時(shí)，減水劑還能降低納米顆粒表面的水膜厚度，釋放出更多的自由水，進(jìn)一步增強(qiáng)分散效果。pam作為陰離子型高分子聚合物，其長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)能夠在納米顆粒之間形成空間位阻，有效地阻止納米顆粒的聚集，使它們保持穩(wěn)定的分散狀態(tài)。此外，pam還可以與納米顆粒表面的電荷相互作用，增強(qiáng)顆粒間的靜電排斥，進(jìn)一步促進(jìn)分散的穩(wěn)定性。減水劑和pam共同作用，能夠有效地分散納米改性劑中的納米顆粒，提高納米顆粒在體系中的均勻分布，從而充分發(fā)揮納米顆粒的改性作用，改善再生粗骨料的性能。

12、進(jìn)一步地，步驟s2中納米改性劑混合液中納米改性劑的質(zhì)量濃度為2％-4％；nano-tio2、nano-al2o3和nano-zro2的質(zhì)量比為(32％-36％):(32％-36％):(28％-32％)。

13、進(jìn)一步地，步驟s2中納米改性劑混合液中分散劑的質(zhì)量濃度為2.9％-4.7％，其中pam與減水劑的質(zhì)量比為(0.53％-0.85％):(99.15％-99.47％)。

14、進(jìn)一步地，步驟s3中浸泡和同步碳化的時(shí)間為8～16h。

15、進(jìn)一步地，步驟s3中碳化的速率為：以0.1～0.3升/分鐘的恒定流速通入100％的co2氣體。

16、進(jìn)一步地，通過(guò)真空多管道曝氣一體化碳化裝置進(jìn)行改性再生粗骨料的制備；所述真空多管道曝氣一體化碳化裝置包括密閉容器、真空泵和co2氣瓶，密閉容器與真空泵通過(guò)真空管道連通，密閉容器上安裝有用于檢測(cè)密閉容器內(nèi)真空度的真空壓力表，真空泵工作，對(duì)密閉容器抽真空，通過(guò)真空壓力表顯示密閉容器內(nèi)真空度；co2氣瓶與密閉容器通過(guò)co2輸送管道連通，co2氣瓶上設(shè)置有壓力調(diào)節(jié)閥，co2輸送管道上連接有氣體流量計(jì)，通過(guò)調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)閥控制向密閉容器內(nèi)通入co2氣體。

17、本發(fā)明還提供了一種基于改性再生粗骨料制備的再生混凝土，所述再生混凝土的具體組分如下：天然粗集料157-163份、改性再生粗骨料157-163份、天然細(xì)集料148-152份、普通硅酸鹽水泥100-105份、浸泡再生粗骨料后的納米改性劑混合液51～54份。

18、在再生混凝土中加入浸泡再生粗骨料后的納米改性劑混合液，nano-tio2擁有光催化和抗菌等特性，而nano-al2o3則有益于增強(qiáng)再生混凝土的硬度和穩(wěn)定性，二者相互協(xié)同配合，促使再生混凝土形成更為致密的微觀結(jié)構(gòu)，進(jìn)而減少間歇孔隙的存在。nano-zro2可以在混凝土內(nèi)部繼續(xù)發(fā)揮作用，加速碳化反應(yīng)，提高碳酸鈣的生成量，從而增強(qiáng)混凝土的碳化固化效果。同時(shí)nano-zro2能夠優(yōu)化水泥水化產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)，促進(jìn)水化反應(yīng)，增加密實(shí)度，從而提高混凝土的抗壓、抗拉等強(qiáng)度性能?；旌弦褐械膎ano-tio2、nano-al2o3和nano-zro2相互作用，共同提升了再生混凝土的性能，使其在強(qiáng)度、耐久性及耐磨性等方面得到顯著改善。

19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：(1)本發(fā)明中通過(guò)預(yù)先對(duì)再生粗骨料進(jìn)行真空處理，有效排除骨料孔隙中的空氣，使得納米改性劑能更深入地進(jìn)入骨料內(nèi)部，充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢(shì)，也為碳化過(guò)程提供了有利條件，讓co2氣體更順暢地滲透，增加碳化深度，使碳化更高效均勻。

20、(2)本發(fā)明中納米改性劑浸泡改性與碳化處理同步進(jìn)行，使得浸泡改性與碳化處理相互作用，納米改性劑中的納米材料能夠充分與粗骨料接觸并進(jìn)行改性，同時(shí)nano-zro2因其獨(dú)特的性質(zhì)能夠提高再生粗骨料的固碳效率；而且浸泡情況下的高濕度環(huán)境促進(jìn)了碳化反應(yīng)的進(jìn)行，還通過(guò)氣擾動(dòng)作用使納米材料更好地分散在混凝土中，增強(qiáng)了納米改性的效果。

21、(3)本發(fā)明中改性再生骨料的制備在真空多管道曝氣一體化碳化裝置中進(jìn)行，有效整合再生粗骨料的真空處理、浸泡改性和碳化處理過(guò)程，使它們相互促進(jìn)，共同提高了再生粗骨料的性能；同時(shí)還提高了處理效率，減少了時(shí)間和成本，增強(qiáng)了處理的穩(wěn)定性和可靠性。

22、(4)本發(fā)明中在再生混凝土中加入浸泡再生粗骨料后的納米改性劑混合液，納米改性劑中的nano-tio2具有光催化和抗菌等特性，能在一定程度上提高混凝土的耐久性，nano-al2o3有助于增強(qiáng)骨料的硬度和穩(wěn)定性，nano-zro2則能提升碳化效率，這三種納米材料相互配合，能夠綜合各自的優(yōu)勢(shì)，使再生混凝土在強(qiáng)度、耐磨性、耐久性等多方面的能力得到顯著提升；因此本發(fā)明的再生混凝土適合多種工程和不同的應(yīng)用環(huán)境，具有更廣泛的適用性。