[發明專利]一種利用二氧化碳改善水泥基材料高溫性能的方法

在審

• 申請號: 202011097510.7
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112223489A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 林忠財;孟亞姿
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: B28B3/02
• 分類號: B28B3/02;B28B11/24;C04B40/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種利用二氧化碳改善水泥基材料高溫性能的方法，包括以下步驟：(1)將高純度二氧化碳氣體瓶安裝在溫度、濕度、濃度可控的養護箱系統內，并使箱內條件設定為最佳養護條件；(2)確定壓制成型的合適壓力和水灰比范圍；(3)根據理想形狀制備干壓型水泥基材料試件，粗骨料、細骨料、水泥和水的配比等性能參數需符合國家標準，將確定配合比后的原材料在攪拌機中拌均勻后，即可倒入模具中，采用壓制成型的方式制作試件；(4)將步驟(3)得到的試件立即置于步驟(1)所述的二氧化碳養護箱內，使機壓型水泥基材料試件與二氧化碳充分反應，吸收并固定二氧化碳氣體，生成高溫穩定性較好的碳酸鈣和硅膠，養護齡期不少于7天后即可有效改善水泥基材料的高溫性能。本發明可以有效利用二氧化碳氣體，減少溫室氣體排放量，符合將廢氣轉化為可持續發展綠色增值產品的理念；有效改善水泥基材料制品600℃之前的殘余性能；有效縮短養護齡期，與普通養護28天的高溫性能相當；可廣泛應用于冶金、化工等長期處于高溫環境的特殊行業。

技術領域

本發明涉及廢氣回收利用及建筑材料領域，更具體地說，涉及一種利用二氧化碳改善水泥基材料高溫性能的方法。

背景技術

21世紀初我國房屋建筑中使用的填充材料多為燒結的實心粘土磚，具有良好的保溫、隔熱、耐火性能，然而因其污染環境、浪費能源逐步被水泥膠凝材料替代，但水泥基材料的高溫性能較差，制約了其在建筑領域的廣泛應用。目前提高水泥基材料制品的高溫性能的工藝方法不斷涌出，其中常見的方法包括：(1)摻加高效減水劑，此方法對用水量較為敏感，少量增加用水，會引起泌水或離析的現象，難以保證質量均勻，易造成產品的表面缺陷；(2) 摻加礦渣、粉煤灰等火山灰活性摻合料，其火山灰活性使水泥膠凝材料更加密實，在較高溫度下容易發生爆裂；(3)摻加纖維和納米管纖維，此方法中有機合成纖維和納米材料的制造是復雜和不經濟的，而且其在水泥基材料中的均勻分布是有待解決的重大難題；(4)外表面涂抹耐火材料保護層，此方法需對養護完成后的水泥基材料進行二次施工，增加成本，浪費時間。現有研究表明，水泥基材料具有吸收二氧化碳的能力，經過二氧化碳養護后的水泥制品物理性能、力學性能、滲透性和尺寸穩定性等均得到提高，如果使用合適的二氧化碳使水泥基材料高溫性能有所改善，不僅將二氧化碳回收再利用這個全球性課題和建筑材料科學有機結合，而且可以簡化提高水泥基材料高溫性能的方法，這與我國提出發展綠色耐火建筑材料具有高度一致性。

目前關于利用二氧化碳改善水泥基材料高溫性能的專利及文獻較少。其中中國專利(公開號為：CN101798854B)將二氧化碳用于提高空心混凝土構件的力學性能；中國專利(公開號為：CN104045251B)將二氧化碳用于強化再生混凝土骨料，增強廢棄建筑材料的再利用；中國專利(公開號為：CN107089838A)利用二氧化碳降低硫鋁酸鹽泡沫混凝土的導熱系數，并提高強度。上述方法僅用于提高材料在常溫下的物理力學性能，并沒有做到將二氧化碳應用于提高水泥基材料的高溫性能上，而當前隨著建筑、道橋等行業的不斷發展，對水泥基材料的高溫性能要求也越來越高。因此，有效改善并簡化提高水泥基材料高溫性能的工藝方法亟需解決。

發明內容

本發明的目的在于克服了當前改善水泥基材料高溫性能過程中工藝復雜，經濟損耗大，適用性受限的缺點，提出了一種制備早強并具有良好高溫性能的水泥基材料的工藝方法，涵蓋了水灰比，成型方式，養護條件等各個環節，可以有效提高水泥基產品在高溫情況下的性能。另外，該工藝條件下能有效固定并封存二氧化碳，緩解因二氧化碳排放過多而引起的環境壓力，這對綠色耐火建筑材料的發展具有重大的理論價值與工程意義。。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：利用二氧化碳改善水泥基材料高溫性能，具體步驟包括：

步驟一，將高純度二氧化碳氣體瓶安裝在溫度、濕度、濃度可控的養護箱系統內，使養護條件控制為溫度20℃，濕度65％，二氧化碳濃度20％，壓力為常壓；

步驟二，確定壓制成型的合適壓力和水灰比范圍；