一种利用CO2强化再生骨料的装置及其强化方法与流程

本发明涉及一种利用CO₂强化再生骨料的装置及其强化方法。

背景技术：

再生粗骨料是废弃混凝土经破碎、加工后，所得粒径为5-31.5mm的骨料，再生粗骨料的孔隙率大、吸水率大、堆积密度小、压碎指标值较高，这使得再生混凝土与普通混凝土相比，其性能有较大程度的降低。对再生粗骨料进行强化和预处理是改善再生混凝土性能的方法之一。

目前，国内外已有的强化再生混凝土骨料的方法有机械强化法、酸液清洗法、聚合物处理法以及水泥外掺硅灰处理法等。其机械强化法会对骨料造成再次损伤；酸液清洗法会引入酸根离子，对降低后续所制备的再生混凝土的耐久性；聚合物处理法能有效减小再生粗骨料的吸水率，但对强度的提高有限。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种利用CO₂强化再生骨料的装置及其强化方法，能够有效提高再生骨料强度，减小吸水率及孔隙率。

本发明采用以下方案实现：一种利用CO₂强化再生骨料的装置，包括带釜盖的反应釜，反应釜内具有多层叠加在一起的物料框，反应釜侧部设置有与二氧化碳钢瓶相连接的进气口，所述釜盖上具有加压口，加压口经增压泵与所述二氧化碳钢瓶相连接，所述釜盖上还设有排气口以及与真空泵相连接的真空口。

进一步的，所述反应釜侧部还设置有测温口，所述釜盖上还设置有温湿度显示表，反应釜底部设置有出料口。

进一步的，所述物料框底面布设有通孔，所述通孔的孔径为4mm，任意两相邻通孔之间的中心距为8mm。

进一步的，还包括用以安装反应釜的支架，所述反应釜上端侧部铰接有活节螺栓，所述釜盖设置有供活节螺栓上摆后穿过的槽口，所述活节螺栓上旋接有卡于槽口上方的吊环螺母。

进一步的，还包括用以取装釜盖的龙门吊以及用以取放物料框的电动升降机。

本发明提供的另一技术方案：一种利用CO₂强化再生骨料的方法，采用如上所述的利用CO₂强化再生骨料的装置，包括以下步骤：（1）将再生骨料平铺于物料框中，并将无水硅胶置于反应釜内底部；（2）打开釜盖，将装有再生粗骨料的物料框逐层放入反应釜中，然后关闭釜盖；（3）打开真空口，关闭进气口、排气口及加压口，启动真空泵对反应釜内部进行抽真空，当反应釜内压力降至-0.1MPa时停止抽真空，关闭真空泵和真空口；（4）打开进气口和加压口，启动增压泵，向反应釜中充CO₂气体，当反应釜内达到预定压力时，关闭增压泵、进气口和加压口；（5）处理一定时间后，打开排气口，待反应釜内压力降低至标准大气压后，打开釜盖，逐层取出物料框。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明装置结构简单，安装维护方便，清理打扫便捷，通用性强；通过CO₂与再生骨料的反应强化再生骨料，提升再生骨料的各项基本性质，包括降低其吸水率、孔隙率，细化孔径，改善再生骨料和水泥砂浆间的界面过渡区，通过采用增压泵进行加压碳化，缩短了碳化时间，加深了碳化深度，改善了处理效果，提高产量，提高了设备利用率。

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例构造示意图；

图2是本发明实施例中反应釜俯视图；

图3是本发明实施例中龙门吊构造示意图；

图4是图3的侧视图；

图中标号说明：1-安全阀、2-进气口、3-排气口、4-真空口、5-压力表、6-出料口、7-加压口、8-温湿度显示表、9-手柄、10-釜盖、11-活节螺栓、12-耳座、13-支架、14-支撑架、15-反应釜、16-物料框、17-电动升降机、18-测温口、19-龙门吊。

具体实施方式

如图1~4所示，一种利用CO₂强化再生骨料的装置，包括带釜盖的反应釜15，反应釜15内具有多层叠加在一起的物料框16，反应釜15侧部设置有与二氧化碳钢瓶相连接的进气口2，所述釜盖10上具有加压口7，加压口7经增压泵与所述二氧化碳钢瓶相连接，所述釜盖10上还设有排气口3以及与真空泵相连接的真空口4，本装置在进行过程中维持CO₂的浓度在100%，并且加压可控在-0.1MPa至0.8MPa之间。

在本实施例中，反应釜的材质为S30408不锈钢，反应釜壁厚不小于8mm，釜盖厚不小于60mm，直径和高度约为900mm，全容积为667L，有效容积为500L。

在本实施例中，所述反应釜侧部还设置有测温口18，所述釜盖10上还设置有温湿度显示表8，反应釜15底部设置有出料口6，可清理操作时掉落反应釜釜底的再生粗骨料；釜盖10上还设置有过压排气管，过压排气管上设置有安全阀1和压力表5。

在本实施例中，所述物料框底面布设有通孔，所述通孔的孔径为4mm，任意两相邻通孔之间的中心距为8mm，物料框内径800mm，高60mm，由厚度为10mm的孔板制成。

在本实施例中，还包括用以安装反应釜的支架13，反应釜内还设置有用以支撑物料框的井字形支撑架14；所述反应釜上端侧部铰接有活节螺栓11，所述釜盖设置有供活节螺栓上摆后穿过的槽口，所述活节螺栓上旋接有卡于槽口上方的吊环螺母。

在本实施例中，还包括用以取装釜盖的龙门吊19以及用以取放物料框的电动升降机17，升降机上端设置有悬臂，悬臂上设置有吊钩，吊钩上设置有吊绳。

本本发明装置运用的原理是：

Ca(OH)₂+CO₂→CaCO₃+H₂0

C-S-H+CO₂→CaCO₃+SiO₂•nH₂O

根据以上原理，再生骨料表面附着的硬化水泥浆体中的氢氧化钙和水化硅酸钙能够在本发明设备中与二氧化碳充分反应，生成碳酸钙和硅胶，从而使固相体积增加8%-25%，提高附着水泥浆体的密实度，减小再生骨料的吸水率和压碎值，提高强度，因此本发明进行再生粗骨料强化处理能够提高其物理力学性能。

通过CO₂与再生骨料的反应强化再生骨料，提升再生骨料的各项基本性质，包括降低其吸水率、孔隙率，细化孔径，改善再生骨料和水泥砂浆间的界面过渡区，通过采用增压泵进行加压碳化，缩短了碳化时间，加深了碳化深度，改善了处理效果，提高产量，提高了设备利用率。该装置结构简单，安装维护方便，清理打扫便捷，通用性强。

一种利用CO₂强化再生骨料的方法，采用如上所述的利用CO₂强化再生骨料的装置，包括以下步骤：（1）将再生骨料平铺于物料框中，并将无水硅胶置于反应釜内底部；（2）利用龙门吊打开釜盖，并利用电动升降机将装有再生粗骨料的物料框逐层放入反应釜中，然后关闭釜盖；（3）打开真空口，关闭进气口、排气口及加压口，启动真空泵对反应釜内部进行抽真空，当反应釜内压力降至-0.1MPa时停止抽真空，关闭真空泵和真空口；（4）打开进气口和加压口，启动增压泵，向反应釜中充CO₂气体，当反应釜内达到预定压力时，压力不超过0.8MPa，关闭增压泵、进气口和加压口；（5）处理一定时间后，打开排气口，待反应釜内压力降低至标准大气压后，打开釜盖，逐层取出物料框。

本发明在对再生骨料碳化强化的过程中，先将反应釜内抽真空至-0.1MPa，然后再利用增压泵进行加压碳化（压力最大可至0.8MPa），通过抽真空抽走了反应釜内和再生骨料孔隙内空气，通过加压处理有利于将CO₂压入再生骨料上的附着砂浆内部，起到了缩短碳化时间、加深碳化的深度作用。本发明采用无水硅胶吸收碳化反应产生的水分，避免水分过大降低反应速率。

上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。