胶凝材料的多模式促凝剂和使用该多模式促凝剂促进胶凝反应的方法技术

提供了多模式水泥促凝剂。所述促凝剂包括具有促凝剂性质的载流体组分和螯合在载流体中的ＣＯ↓［２］气体。载流体的促凝剂组分加速了水泥凝结反应。另外，在水泥水化期间，ＣＯ↓［２］气体从载流体中释放，进一步促进了水化反应。在某些实施方案中，载流体是链烷醇胺溶液，并且水泥促凝剂通过碱活化和碳酸盐化的组合而起作用。多模式水泥固化促凝剂可以被应用于新成形的胶结制品的预选区域，以便在新成形制品固化之前在该制品中形成部分固化的区域。

Multi mode coagulant for cementitious material and method for promoting gelling reaction using the multi-mode coagulant

A multi-mode cement coagulant is provided. The coagulant with coagulant properties of the carrier fluid component and carrier fluid of CO chelate in case 2 gas. The coagulant component of the fluid accelerates the cement condensation reaction. In addition, during cement hydration, the release of CO: 2 gas from the carrier fluid, to further promote the hydration reaction. In some embodiments, the carrier fluid is a urethane amine solution, and the cement coagulant acts by a combination of alkali activation and carbonation. The multi-mode cement curing accelerator can be applied to preselected areas of the newly formed cemented products so as to form a partially solidified region in the article prior to solidification of the new formed product.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
专利
本专利技术一般涉及水泥促凝剂，具体而言涉及在多模式下操作的水泥促凝剂。相关技术描述化石燃料提供了85％以上的世界能量需求，并且预期在将来的很多年之内继续使用。来自化石燃料燃烧和来自废物焚烧炉的二氧化碳(CO2)排放与因温室效应引起的全球变暖和其它不利的环境变化有关。然而，CO2也有很多有用的应用，例如制冷、肥料、干洗、油井提取和胶结产品的快速固化。因此，捕获和再循环气体CO2用于有用的应用在过去几年内已经获得动力。已经发展了很多方法来捕获气体CO2，特别是从固定的化石燃料燃烧源中，例如发电厂、水泥窑、废物焚烧炉和其它煤和天然气燃烧源。一种捕获CO2的较经济的方法是通过用溶剂或CO2反应矿物的浆液进行气体的吸收。可以被用于螯合CO2的物质的例子包括伯链烷醇胺、仲链烷醇胺和叔链烷醇胺，其包括单乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、三乙醇胺(TEA)、甲基二乙醇胺(MDEA)、二异丙醇胺(DIPA)和N，N，N，N-四(2-羟乙基)乙二胺(THEED)，以及伯、仲和叔烷基胺，例如一乙胺、二乙胺和三乙胺(CH3CH2)3N，取决于预先确定的pH和可用自由水分的条件，所有这些可以与CO2可逆地反应。伯胺和仲胺在水不存在的情况下可以直接与CO2反应，形成氨基甲酸酯(RNHCOO-或R2NCOO-)。CO2也与链烷醇胺的羟基反应，可能导致烷基碳酸(alkylcarbonic acid)或碳酸烷基酯的形成，如在反应中所示。美国专利号5,697,307公开了使用链烷醇胺或碱性盐溶液例如碳酸钠溶液来螯合CO2，在此完整引入该文献作为参考。已知，在某些预定的压力、温度和pH条件下，烷基胺和/或链烷醇胺的反应产物，例如氨基甲酸酯、烷基碳酸和碳酸烷基酯，将分解并释放CO2气体。也已知，通过改变到预定的压力、温度或pH条件，可以使已经吸收CO2的碱金属碳酸盐溶液释放CO2。然而，对来自这些来源的CO2的商业再利用远远少于从烟道气排放中所螯合的CO2的量。因此，所需要的是在商业上利用捕获自烟道气洗涤器的CO2的方法。也已知，链烷醇胺可以促进胶凝材料的凝结。美国专利申请号20040040474公开在至少90的升高的温度下，将链烷醇胺例如TEA以0.03至4.0wt.％的数量加入水硬性胶凝材料中，例如高铝水泥和波特兰水泥的掺合物中，以促进胶凝材料的凝结时间。在该应用中，尽管链烷醇胺有助于促进水泥凝结，然而也需要其他材料，例如高铝水泥和/或烟灰，以达到非常快的凝结。因此，所需要的是在不需要另外的矿物混合物例如高铝水泥、石膏或烟灰的情况下，使用链烷醇胺以达到快速凝结的方法。也已知，CO2在本领域中作为促进固化水泥复合材料(cementcomposites)的物质。这是有可能的，因为从波特兰水泥的水合反应中产生了游离的氢氧化钙(Ca(OH)2)；；其中采用了下面的符号C＝CaO；S＝SiO2；H＝H2O。据认为，CO2与游离氢氧化钙反应而形成碳酸钙(CaCO3)的细小晶体。通过消耗水泥水化反应的Ca(OH)2反应产物，促进了C2S和C3S向C3S2H3的转化。也认为，碳酸钙晶体提供了水化水泥的机械强度，并且为通常的水泥水化反应提供了核化点(nucleation sites)。碱土氢氧化物例如氢氧化钙与二氧化碳的反应动力学非常快，经常比CO2与碱性氧化物的反应快数个数量级，这可以导致较快的凝结时间，可与使用传统水泥促凝剂例如氯化钙或者甚至链烷醇胺时的凝结时间媲美。现有技术公开了用CO2处理胶凝材料的几种方法。这些包括·在压力下促使气体CO2通过未固化的水泥复合材料的孔；·使用用CO2饱和的水，配制水泥复合材料；·使用超临界CO2渗透到水泥复合材料中。然而，使用气体或超临界CO2要求设备能够在压力下施用CO2，而不损坏制品，这对于连续的形成过程可能是成问题的。尽管使用CO2饱和的水配制水泥复合材料是相对容易的，然而CO2不能充分溶解在水中以便完全碳酸盐化具有大量水泥含量的材料。因此，所需要的是有效地、均匀地将化学计量正确的CO2量传输到水泥复合材料中去的方法。本专利技术的优选实施方案提供了经济和可行的解决与用二氧化碳固化水泥复合材料的现有技术有关的至少一些缺陷的方案。专利技术概述如此处所用，术语“螯合的(sequestered)”是指基本溶解于、吸收于和/或化学结合于载体物质，以基本不能与其他周围物质进行化学反应。术语“可逆螯合的(reversibly sequestered)”是指能够从所述载体物质中被去除、释放或解吸。在一个方面，本专利技术优选的实施方案提供了促进未固化胶凝复合材料中的水泥水化反应的方法。该方法包括将多模式促凝剂引入未固化胶结组合物(cementitious composition)中。多模式促凝剂(multiplemode accelerating agent)包括螯合在载体物质中的二氧化碳，所述载体物质也能够促进水泥水化反应。该方法还包括在一种或多种预定工艺操作条件下从载体物质中释放螯合二氧化碳，并且使二氧化碳和载体物质与未固化胶结组合物反应，该反应是以促进其中的水泥水化反应的方式进行的。优选地，载体物质呈液体形式。在一个实施方案中，载体物质选自链烷醇胺、烷基胺、碱性碳酸盐(alkali carbonates)和它们的混合物。在一个优选的实施方式中，多模式促凝剂通过碱活化和碳酸盐化的结合而加速水泥水化反应。在某些实施方案中，螯合二氧化碳从载体物质中的释放通过选自温度、压力、pH及其组合的工艺条件而被控制。多模式促凝剂可以被引入胶结稀浆(cementitious slurry)、胶结水泥浆体(cementitious paste)或胶结的新成形制品(cementitious greenshaped article)中。在一个实施方案中，促凝剂被引入新成形制品的预选区域中，并且在该制品的其他区域中不存在。该新成形制品的预选区域可以选自外表面、角、内表面和它们的组合。促凝剂可以通过选自喷涂、浸渍、浇灌、涂刷及其组合的工艺而被应用于预选区域。二氧化碳和载体物质促进了预选区域中的水泥水化反应，因此导致在新成形制品中快速形成部分固化的区域。在一些实施方案中，基于在预选区域中的氢氧化钙的量，预先确定螯合在载体物质中的二氧化碳的化学计算量。在其他实施方案中，该方法还包括在部分固化区域形成之后蒸压养护新成形制品。在又一个实施方案中，胶结组合物被设计用于制造建筑制品。优选实施方案详述本专利技术某些优选的实施方案描述了通过碱活化和碳酸盐化的组合而起作用的多模式水泥促凝剂。在一个实施方案中，所述水泥促凝剂包括可逆螯合在载流体中的气体二氧化碳(CO2)，所述载流体也是能够不依赖CO2而促进水泥水化反应的水泥促凝剂。在一些优选的实施方案中，CO2与载流体以这样的方式反应，以使CO2在载流体中可逆溶解和饱和，且可以在某些预定的操作条件下被释放。在一个实施方案中，载流体是包括链烷醇胺和/或碱性碳酸盐(alkali carbonate)的水溶液。CO2与链烷醇胺和/或碱性碳酸盐溶液反应，并且溶解在其中。因为CO2和链烷醇胺和/或碱都是作为水泥促凝剂起作用，因此它们一起形成具有一种以上操作模式的促凝剂。优选地，使用将气体溶解在流体中的任何技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种促进未固化胶凝复合材料中水泥水化反应的方法，包括：将多模式水泥促凝剂引入未固化胶结组合物中，其中所述促凝剂包括可逆地螯合在载体物质中的二氧化碳，其中所述载体物质能够促进水泥水化反应；从所述载体物质中释放所述螯合二氧化碳；和使二氧化碳和载体物质与所述未固化胶结组合物反应，从而促进其中的水泥水化反应。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：H霍迦吉，MH库曾格，B纳吉，
申请(专利权)人：詹姆斯哈迪国际财金公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]