[0001] 本发明涉及3D打印材料制备技术领域，具体涉及一种含有改性再生骨料和微粉强化剂的3D打印低碳混凝土。

[0002] ‌混凝土是当前不可替代的基础性建筑材料，3D打印混凝土是将3D打印技术与传统的混凝土材料结合形成的一种新型建造技术，其利用计算机软件程序操控的打印机可将混凝土材料逐层快速打印成复杂的结构。传统的3D打印混凝土材料主要以水泥为胶凝组分，但水泥的生产不仅能耗高，而且还会排放大量的二氧化碳。

[0003] 再生混凝土骨料是由废弃的混凝土块经过破碎、清洗、分级等工序后得到，将其重新用于混凝土材料的制备有助于减少新混凝土制备所需的原材料，从而降低碳排放。但再生混凝土骨料的孔隙率高，导致其相对于天然骨料存在吸水性升高、强度降低的问题，进而导致制备的3D打印混凝土的流动性和强度出现不足，影响3D打印混凝土的施工和结构强度。另外，在商混站生产水泥基浆料的过程中也会产生大量的清洗搅拌罐等设备产生的废浆料，其沉淀物主要是硅酸盐水泥基材料，由于其已经经过了水化反应，不具有胶凝特性，无法作为水泥回收利用，这些废弃物的处理、利用成了商混站面临的难题之一。

[0022] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。现结合具体实施方式对本发明进一步说明。

[0023] 实施例1一种含有改性再生骨料和微粉强化剂的3D打印低碳混凝土的制备，包括如下步骤：
（1）将粒径在10 20mm之间连续级配的再生混凝土粗骨料按照40g/L的比例加到质~
量分数30%的钠水玻璃中，然后超声振荡处理35min。完成后过滤出所述粗骨料，将其置于高压反应釜中，密闭后充入二氧化碳气体，压力设定为0.3MPa，然后加热至50℃保温1h进行碳化处理，完成后将得到的粗骨料在220℃加热处理至重量恒定，得到预处理再生骨料。

[0024] （2）将所述预处理再生骨料按照30g/L的比例加到饱和石灰水中，然后水浴加热至60℃保温5.5h，完成后过滤出固体物后晾干，即得改性再生骨料，备用。

[0025] （3）将硅酸盐水泥基废浆料沉淀后分离出沉淀物，将其晾干后研磨过筛，将得到的粉末（细度200目）、γ‑C2S粉（细度200目）与水按照1.0重量份：0.2重量份：0.35重量份的比例混合后搅拌均匀形成湿料，然后将该湿料置于高压反应釜中，密闭后充入二氧化碳气体碳化处理40min，压力设定为0.3MPa。完成后将得到产物取出后在85℃加热2小时，将得到的固体物研磨后过500目筛，得到改性再生微粉强化剂，备用。

[0026] （4）取如下组分：42.5普通硅酸盐水泥330重量份、本实施例的所述改性再生骨料670重量份、粒径在0.5 1mm之间连续级配的河沙细骨料440重量份、本实施例的改性再生微~
粉强化剂60重量份、聚羧酸减水剂6.5重量份、清水132重量份。将上述各组分混合后搅拌
3min，即得3D打印低碳混凝土。

[0027] 将本实施例的所述3D打印低碳混凝土打印后（如图1所示）自然养护至龄期28天，然后切割出试件，根据“混凝土物理力学性能试验方法标准”（GB/T 50081‑2019）测试所述试件的抗压强度。另外，利用“HAAKE Mars 40旋转流变仪对所述3D打印低碳混凝土进行蠕变‑回复测试（如图2所示），以衡量混凝土材料的流变性。结果显示：抗压强度=52.39MPa，回复变形率=83.7%。

[0028] 实施例2一种含有改性再生骨料和微粉强化剂的3D打印低碳混凝土的制备，包括如下步骤：
（1）将粒径在10 20mm之间连续级配的再生混凝土粗骨料按照25g/L的比例加到质~
量分数20%的钾水玻璃中，然后超声振荡处理30min。完成后过滤出所述粗骨料，将其置于高压反应釜中，密闭后充入二氧化碳气体，压力设定为0.35MPa，然后加热至40℃保温1.5h进行碳化处理，完成后将得到的粗骨料在180℃加热处理至重量恒定，得到预处理再生骨料。

[0029] （2）将所述预处理再生骨料按照20g/L的比例加到饱和石灰水中，然后水浴加热至50℃保温7h，完成后过滤出固体物后晾干，即得改性再生骨料，备用。

[0030] （3）将硅酸盐水泥基废浆料沉淀后分离出沉淀物，将其晾干后研磨过筛，将得到的粉末（细度300目）、γ‑C2S粉（细度300目）与水按照1.15重量份：0.25重量份：0.4重量份的比例混合后搅拌均匀形成湿料，然后将该湿料置于高压反应釜中，密闭后充入二氧化碳气体碳化处理50min，压力设定为0.2MPa。完成后将得到产物取出后在100℃加热1小时，将得到的固体物研磨后过600目筛，得到改性再生微粉强化剂，备用。

[0031] （4）取如下组分：42.5普通硅酸盐水泥360重量份、本实施例的所述改性再生骨料750重量份、粒径在0.5 1mm之间连续级配的河沙细骨料480重量份、本实施例的改性再生微~
粉强化剂70重量份、萘系减水剂7.2重量份、清水162重量份。将上述各组分混合后搅拌
3min，即得3D打印低碳混凝土。

[0032] 采用与实施例1相同的方法对本实施例制备的3D打印低碳混凝土进行抗压强度和蠕变‑回复测试，结果显示：抗压强度=51.83MPa，回复变形率=85.4%。

[0033] 实施例3一种含有改性再生骨料和微粉强化剂的3D打印低碳混凝土的制备，包括如下步骤：
（1）将粒径在10 20mm之间连续级配的再生混凝土粗骨料按照70g/L的比例加到质~
量分数35%的钠水玻璃中，然后超声振荡处理40min。完成后过滤出所述粗骨料，将其置于高压反应釜中，密闭后充入二氧化碳气体，压力设定为0.2MPa，然后加热至60℃保温1.5h进行碳化处理，完成后将得到的粗骨料在250℃加热处理至重量恒定，得到预处理再生骨料。

[0034] （2）将所述预处理再生骨料按照40g/L的比例加到饱和石灰水中，然后水浴加热至80℃保温4h，完成后过滤出固体物后晾干，即得改性再生骨料，备用。

[0035] （3）将硅酸盐水泥基废浆料沉淀后分离出沉淀物，将其晾干后研磨过筛，将得到的粉末（细度200目）、γ‑C2S粉（细度200目）与水按照1.1重量份：0.18重量份：0.3重量份的比例混合后搅拌均匀形成湿料，然后将该湿料置于高压反应釜中，密闭后充入二氧化碳气体碳化处理30min，压力设定为0.35MPa。完成后将得到产物取出后在80℃加热1.5小时，将得到的固体物研磨后过300目筛，得到改性再生微粉强化剂，备用。

[0036] （4）取如下组分：42.5普通硅酸盐水泥300重量份、本实施例的所述改性再生骨料620重量份、粒径在0.5 1mm之间连续级配的河沙细骨料400重量份、本实施例的改性再生微~
粉强化剂50重量份、木质素磺酸钠减水剂4.5重量份、清水105重量份。将上述各组分混合后搅拌3min，即得3D打印低碳混凝土。

[0037] 采用与实施例1相同的方法对本实施例制备的3D打印低碳混凝土进行抗压强度和蠕变‑回复测试，结果显示：抗压强度=54.12MPa，回复变形率=81.6%。

[0038] 实施例4一种含有改性再生骨料和微粉强化剂的3D打印低碳混凝土的制备，包括如下步骤：
（1）将粒径在10 20mm之间连续级配的再生混凝土粗骨料按照40g/L的比例加到清~
水中，然后超声振荡处理35min。完成后过滤出所述粗骨料，将其置于高压反应釜中，密闭后充入二氧化碳气体，压力设定为0.3MPa，然后加热至50℃保温1h进行碳化处理，完成后将得到的粗骨料在220℃加热处理至重量恒定，得到预处理再生骨料。

[0039] （2）将所述预处理再生骨料按照30g/L的比例加到饱和石灰水中，然后水浴加热至60℃保温5.5h，完成后过滤出固体物后晾干，即得改性再生骨料，备用。

[0040] （3）取如下组分：42.5普通硅酸盐水泥330重量份、本实施例的所述改性再生骨料670重量份、粒径在0.5 1mm之间连续级配的河沙细骨料440重量份、实施例1制备的所述改~
性再生微粉强化剂60重量份、聚羧酸减水剂6.5重量份、清水132重量份。将上述各组分混合后搅拌3min，即得3D打印低碳混凝土。

[0041] 采用与实施例1相同的方法对本实施例制备的3D打印低碳混凝土进行抗压强度和蠕变‑回复测试，结果显示：抗压强度=45.27MPa，回复变形率=72.5%。

[0042] 实施例5一种含有改性再生骨料和微粉强化剂的3D打印低碳混凝土的制备，包括如下步骤：
（1）将粒径在10 20mm之间连续级配的再生混凝土粗骨料按照70g/L的比例加到质~
量分数35%的钠水玻璃中，然后超声振荡处理40min。完成后过滤出所述粗骨料，将其置于高压反应釜中，密闭后充入二氧化碳气体，压力设定为0.2MPa，然后加热至60℃保温1.5h进行碳化处理，完成后将得到的粗骨料在250℃加热处理至重量恒定，得到预处理再生骨料。

[0043] （1）将粒径在10 20mm之间连续级配的再生混凝土粗骨料按照70g/L的比例加到质~量分数35%的钠水玻璃中，然后超声振荡处理40min。完成后过滤出所述粗骨料，将其置于高压反应釜中，密闭后加热至60℃保温1.5h，完成后将得到的粗骨料在250℃加热处理至重量恒定，得到预处理再生骨料。

[0044] （2）将所述预处理再生骨料按照40g/L的比例加到饱和石灰水中，然后水浴加热至80℃保温4h，完成后过滤出固体物后晾干，即得改性再生骨料，备用。

[0045] （3）取如下组分：42.5普通硅酸盐水泥300重量份、本实施例的所述改性再生骨料620重量份、粒径在0.5 1mm之间连续级配的河沙细骨料400重量份、实施例3的所述改性再~
生微粉强化剂50重量份、木质素磺酸钠减水剂4.5重量份、清水105重量份。将上述各组分混合后搅拌3min，即得3D打印低碳混凝土。

[0046] 采用与实施例1相同的方法对本实施例制备的3D打印低碳混凝土进行抗压强度和蠕变‑回复测试，结果显示：抗压强度=49.04MPa，回复变形率=77.1%。

[0047] 实施例6一种含有改性再生骨料和微粉强化剂的3D打印低碳混凝土的制备，包括如下步骤：
（1）将粒径在10 20mm之间连续级配的再生混凝土粗骨料按照25g/L的比例加到质~
量分数20%的钾水玻璃中，然后超声振荡处理30min。完成后过滤出所述粗骨料，将其置于高压反应釜中，密闭后充入二氧化碳气体，压力设定为0.35MPa，然后加热至40℃保温1.5h进行碳化处理，得到预处理再生骨料。

[0048] （2）将所述预处理再生骨料按照20g/L的比例加到饱和石灰水中，然后水浴加热至50℃保温7h，完成后过滤出固体物后晾干，即得改性再生骨料，备用。

[0049] （3）取如下组分：42.5普通硅酸盐水泥360重量份、本实施例的所述改性再生骨料750重量份、粒径在0.5 1mm之间连续级配的河沙细骨料480重量份、所述实施例2的改性再~
生微粉强化剂70重量份、萘系减水剂7.2重量份、清水162重量份。将上述各组分混合后搅拌
3min，即得3D打印低碳混凝土。

[0050] 采用与实施例1相同的方法对本实施例制备的3D打印低碳混凝土进行抗压强度和蠕变‑回复测试，结果显示：抗压强度=46.71MPa，回复变形率=79.3%。

[0051] 实施例7一种含有改性再生骨料和微粉强化剂的3D打印低碳混凝土的制备，包括如下步骤：
（1）将硅酸盐水泥基废浆料沉淀后分离出沉淀物，将其晾干后研磨过筛，将得到细度200目的微粉，备用。

[0052] （2）取如下组分：42.5普通硅酸盐水泥330重量份、上述实施例1的改性再生骨料670重量份、粒径在0.5 1mm之间连续级配的河沙细骨料440重量份、本实施例的所述微粉60~
重量份、聚羧酸减水剂6.5重量份、清水132重量份。将上述各组分混合后搅拌3min，即得3D打印低碳混凝土。

[0053] 采用与实施例1相同的方法对本实施例制备的3D打印低碳混凝土进行抗压强度和蠕变‑回复测试，结果显示：抗压强度=50.16MPa，回复变形率=82.9%。

[0054] 实施例8一种含有改性再生骨料和微粉强化剂的3D打印低碳混凝土的制备，包括如下步骤：
（1）将硅酸盐水泥基废浆料沉淀后分离出沉淀物，将其晾干后研磨过筛，将得到的粉末（细度300目）与水按照1.15重量份：0.4重量份的比例混合后搅拌均匀形成湿料，然后将该湿料置于高压反应釜中，密闭后充入二氧化碳气体碳化处理50min，压力设定为
0.2MPa。完成后将得到产物取出后在100℃加热1小时，将得到的固体物研磨后过600目筛，得到改性再生微粉强化剂，备用。

[0055] （2）取如下组分：42.5普通硅酸盐水泥360重量份、所述实施例2的改性再生骨料750重量份、粒径在0.5 1mm之间连续级配的河沙细骨料480重量份、本实施例的所述改性再~
生微粉强化剂70重量份、萘系减水剂7.2重量份、清水162重量份。将上述各组分混合后搅拌
3min，即得3D打印低碳混凝土。

[0056] 采用与实施例1相同的方法对本实施例制备的3D打印低碳混凝土进行抗压强度和蠕变‑回复测试，结果显示：抗压强度=48.43MPa，回复变形率=85.1%。

[0057] 实施例9一种含有改性再生骨料和微粉强化剂的3D打印低碳混凝土的制备，包括如下步骤：
（1）将硅酸盐水泥基废浆料沉淀后分离出沉淀物，将其晾干后研磨过筛，将得到的粉末（细度200目）、γ‑C2S粉（细度200目）与水按照1.1重量份：0.18重量份：0.3重量份的比例混合后搅拌均匀形成湿料，将其在80℃加热1.5小时，将得到的固体物研磨后过300目筛，得到改性再生微粉强化剂，备用。

[0058] （2）取如下组分：42.5普通硅酸盐水泥300重量份、实施例3的所述改性再生骨料620重量份、粒径在0.5 1mm之间连续级配的河沙细骨料400重量份、本实施例的所述改性再~
生微粉强化剂50重量份、木质素磺酸钠减水剂4.5重量份、清水105重量份。将上述各组分混合后搅拌3min，即得3D打印低碳混凝土。

[0059] 采用与实施例1相同的方法对本实施例制备的3D打印低碳混凝土进行抗压强度和蠕变‑回复测试，结果显示：抗压强度=49.56MPa，回复变形率=80.8%。

[0060] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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。