本發明屬于建筑材料領域。

背景技術：

1、砂石作為不可再生的天然資源，應該遵循節約化使用的原則，需要尋找新的再生資料來代替混凝土中的天然砂石，以滿足人類社會可持續發展的要求。

2、目前針對天然砂石短缺的問題，有兩種較為被認可的方案，一種是用建筑垃圾再生骨料替代天然砂石，另一種是用人造骨料(如燒結陶粒等)替代天然砂石。

3、建筑垃圾再生骨料的開發與利用，是從循環經濟的角度來促進混凝土的可持續發展。然而，再生骨料由于骨料表面存在剝離不凈的舊砂漿，吸水率高、過渡區界面不良，從而引起混凝土的和易性、力學性能和耐久性等若干問題。因此，在利用再生骨料配制混凝土時，往往會增加水泥用量以彌補其上述不足。然而水泥作為高能耗、高碳排放量的原材料，是影響混凝土碳足跡中最主要的因素。所以水泥用量的增加，會使得再生骨料混凝土成本上漲、碳排放量增大，最終導致目前再生骨料混凝土的應用并不廣泛。

4、燒結陶粒是目前人們熟知的一種人造骨料，其特點是輕質、穩定性好，在保溫隔熱、耐火、耐久性方面具有優勢，輕骨料混凝土也大多采用燒結陶粒作為骨料。

5、近年來也出現了采用蒸壓工藝生產的人造骨料(cn201910322988.6一種人造細集料硅酸鹽陶砂及其制備方法，cn202210711324.0一種利用鉬尾礦制備高強人造集料的方法，cn202310840392.1蒸壓硅酸鹽功能骨料制備密度1800～1900kg/m3低碳輕質高強混凝土及其方法)，與陶粒相比，其特點是密度大、筒壓強度高，由于蒸壓溫度為180-200℃，因此能耗低，且可以消納多種硅質和鈣質固廢，顯示出較高的性價比和開發應用前景。

6、陶粒等人造骨料主要是用于制備輕骨料混凝土，而輕骨料混凝土屬于特種混凝土，因為價格明顯高于普通混凝土，且混凝土的彈性模量較低、施工難度較大等問題，目前在結構混凝土應用很少。

7、從混凝土性能角度而言，如何改善混凝土的施工性能，如何降低收縮從而減少開裂，如何提高混凝土的耐久性，始終是發展高性能混凝土努力的主要方向；從綠色低碳角度而言，混凝土的碳足跡，來自水泥的貢獻占約80％，來自原材料及其成品運輸的貢獻約占8％-9％，生產及其他方面的貢獻約為10％。因此，如何在滿足混凝土性能的前提下降低水泥用量，是混凝土綠色低碳的主要努力方向。

8、過去幾十年，普通結構混凝土性能的改善，主要依靠摻合料技術和外加劑技術的進步，從而達到降低水泥用量、改善混凝土性能的目的。但通過在天然砂石中加入部分有某些特定技術要求的人造骨料，改善骨料級配和組成，提供內部養護，從而實現綠色低碳混凝土配制的方法很少。

9、人造骨料中燒結陶粒與蒸壓工藝制備的骨料適合用于結構混凝土，但絕大部分均將此兩類人造骨料分別用于配制輕質混凝土(干表觀密度小于1950kg/m3)，典型的專利如：cn201611192312.2一種適應于泵送施工的輕質高強混凝土及其施工方法和cn202011144614.9一種輕質高強混凝土及其制備方法和應用，粗骨料和細骨料均采用燒結粗陶粒(5-20mm)和燒結陶砂(0～5mm)。而cn201911171098.6lc50～lc80輕質高強硅酸鹽陶粒混凝土配合比的設計方法，以及cn201911171080.6輕質高強硅酸鹽陶粒混凝土，粗骨料全部采用粒徑5～16mm蒸壓硅酸鹽陶粒，配制的混凝土干表觀密度小于1950kg/m3。

10、目前人造輕質骨料的應用主要是配制輕骨料混凝土，絕大多數都沒有把配制普通密度的結構混凝土作為一個技術目標。輕骨料混凝土屬于特種混凝土，由于其經濟成本、物理力學性能等與普通結構混凝土差異巨大，在我國應用量較少，特別是作為結構混凝土使用不足混凝土總量的萬分之一。因此，輕骨料混凝土不是混凝土的主流產品。目前混凝土中用量最大的是c20-c80普通結構混凝土(濕密度為2300-2500kg/m3)。常見的結構混凝土主要組成為水泥、輔助膠凝材料(摻合料)、水、粗骨料(石子)、細骨料(砂)、外加劑等六大組分，其中粗骨料多為天然卵石、碎石，細骨料多為河砂、機制砂。且目前普通結構混凝土一般不摻入人造骨料。

技術實現思路

1、本發明將某幾類特殊的人造骨料，等體積替換普通結構混凝土中的天然砂石，少量摻入人造骨料，并不顯著改變混凝土的密度，保證了混凝土屬于普通結構混凝土的范疇，又充分利用人造骨料的級配和球形顆粒改善混凝土的流動性，利用人造骨料的吸水-釋水效應提供內養護作用，為混凝土配合比的調整(降低水泥用量和用水量)提供了條件。這種方法能夠配制干表觀密度與普通結構混凝土相近，同時解決因天然骨料粒形和級配不良，需要額外增加膠凝材料(水泥和礦物摻合料統稱膠凝材料)來為混凝土拌合物提供較好工作性能的問題；能夠有效減少因膠凝材料用量過大而導致收縮大、開裂多的技術風險；能夠通過降水泥的用量來降低成本，減少天然砂石資源的消耗，緩解天然砂骨料因短缺而造成的價格上漲等問題。

2、(1)一種利用人骨料配制綠色低碳普通結構混凝土的方法，其特征在于：在c20-c80普通結構混凝土常規配合比基礎上，按照一定方法摻入占骨料總體積5％-25％的特定人造粗骨料和細骨料，同時，將水泥用量降低10-150kg/m3，用水量降低5-50kg/m3，并適當調整砂率，不足體積以摻合料補入，即獲得一種綠色低碳普通結構混凝土。

3、(2)所述的c20-c80普通結構混凝土常規配合比，為按照現行行業標準jgj55《普通混凝土配合比設計規程》或專業人員根據經驗獲得的配合比，配合比中通常膠凝材料總量為250kg/m3-700kg/m3，膠凝材料中除普通硅酸鹽水泥為必要成分外，其他成分可以包含但不限于粉煤灰、礦渣粉等礦物摻合料，礦物摻合料比例一般不超過50％，具體比例可按實際需求調整，配合比中通常水膠比為0.25-0.55，具體取值根據實際混凝土強度調整，配合比中通常砂用量為550kg/m3-950kg/m3，具體用量按照實際砂參數及混凝土強度調整，配合比中通常碎石用量為900kg/m3-1200kg/m3，具體用量按照實際碎石參數及混凝土強度調整；

4、所述的特定人造粗骨料和細骨料，為主要由固體廢棄物為原材料制備而成的，采用蒸壓工藝或燒結工藝生產的，球形度較高的，粒徑為1.18mm-5mm的細骨料(蒸壓工藝)和5mm-25mm的粗骨料(蒸壓工藝或燒結工藝)，骨料的表觀密度1700～2500kg/m3，平均筒壓強度不低于8mpa，1小時吸水率為5～20％；

5、所述的摻入比例占骨料總體積5％-30％的特定人造粗骨料和細骨料，摻入最大比例與人造骨料表觀密度相關：當人造骨料表觀密度偏大時(1950～2500kg/m3)摻入最大比例可以達到骨料總體積的30％，當人造骨料密度偏小時(1700～1950kg/m3)摻入比例最大可以達到骨料總體積的20％；

6、所述的摻加方法為：粗、細骨料均為蒸壓骨料，或細骨料為蒸壓骨料，粗骨料為燒結陶粒或燒結陶粒與蒸壓骨料混合，其中，人造粗骨料占人造粗細骨料總體積的體積比例不大于50％。人造骨料按照等體積取代天然砂石。

7、人造骨料的加入有兩種方式：1)提前預先飽水不少于24h，摻入時，應去除骨料表面浮水，使之接近飽和面干狀態，按照常規方式加入攪拌機；2)干燥狀態加入攪拌機中，先加入部分或全部外加用水，與人造骨料攪拌不少于20s，其他材料按照常規方式加入。

8、所述的適當調整砂率，為增加或減少混合骨料的體積砂率2％-5％；

9、所述的不足體積以摻合料補入為在降低水泥用量和用水量后，混凝土體積不足1立方米，該部分應按不足體積部分摻入摻合料，優選的，摻入相應體積的粉煤灰；

10、所述的綠色低碳普通結構混凝土，為拌合物濕密度為2200-2500kg/m3、水泥用量降低5％-30％，混凝土28d抗壓強度為原配合比強度的95％以上、72h自收縮比原配合比降低30％以上的混凝土。

11、3、技術效果：

12、(1)相較于現有的其他技術，本發明通過用蒸壓骨料和燒結陶粒部分替代天然骨料，可以配制經濟成本、物理力學性能與普通結構混凝土相近的混凝土，不屬于特種混凝土，具有大量應用的市場前景。

13、(2)利用人造骨料密度大、球形度高、級配可控的特點，能夠改善和優化骨料體系的粒形和級配，從而顯著改善混凝土和易性。混凝土和易性的改善為混凝土配合比優化降低用水量創造了有利條件。又由于用水量的降低，進而可以再減少水泥用量，不僅可以彌補人造骨料替代天然砂石骨料所帶來的成本增長，甚至在水泥用量降低較大時可以做到降低混凝土的整體成本。

14、(3)利用人造骨料孔隙率大具有一定的儲水、釋水能力的特點，可以為混凝土中與外部不連通的芯部混凝土提供額外的養護用水，延緩混凝土自干燥的過程并使芯部混凝土的水化更為充分，這種人造骨料的內養護作用，可以顯著降低混凝土的自收縮，促進混凝土的后期強度發展，提高混凝土耐久性，也為增加使用更大比例的摻合料，降低水泥用量創造了條件。

15、(4)本發明將實現在普通結構混凝土種廣泛使用人造骨料，預計每年可以在混凝土中使用1-2億噸的人造骨料。而人造骨料，不論是蒸壓骨料還是燒結陶粒，都可以大量利用固體廢棄物進行制備，且固廢利用率超過95％以上。

16、綜上所述，本發明創新提出的蒸壓骨料和燒結陶粒配制普通密度結構混凝土中的方法，不僅在總量上大量消納固廢，節省天然砂石資源，還可以優化混凝土性能，降低水泥用量，減少收縮開裂，提高混凝土耐久性，可謂是一項深刻改變固廢利用途徑和顯著提升混凝土綜合性能的技術。