一种增强碱激发混凝土抗碳化能力的方法—Ca(OH)2內掺法技术

一种增强碱激发混凝土抗碳化能力的方法—Ca(OH)2內掺法。该方法通过在制备碱激发混凝土时掺入20％—30％(胶凝材料质量比)的Ca(OH)2，显著提高碱激发混凝土内抗碳化物质的含量，明显改善抗碳化能力，增强碱激发混凝土的耐久性。同时Ca(OH)2的掺入还可以提高聚合反应环境中活性钙含量，促进聚合反应的进行与聚合产物的形成，显著提高碱激发混凝土的强度。作为新型混凝土材料，碱激发混凝土可代替水泥混凝土，既可消除固体废弃物大量堆积所造成的环境污染问题，又可以缓解对硅酸盐水泥的过度依赖，减少对不可再生资源的过度消耗，对于我国这样一个能源紧缺和环境污染比较严重的国家具有重要的意义。

A Method to Enhance the Carbonation Resistance of Alkali-activated Concrete-Ca(OH)2 Internal Mixing Method

Ca(OH)2 internal mixing method is a method to enhance the carbonation resistance of concrete stimulated by alkali. By adding 20% - 30% (mass ratio of cementitious materials) of Ca (OH) 2 in the preparation of alkali-activated concrete, the content of anti-carbonization substances in alkali-activated concrete is significantly increased, the anti-carbonization ability is obviously improved, and the durability of alkali-activated concrete is enhanced. At the same time, the addition of Ca (OH) 2 can also increase the content of active calcium in the polymerization environment, promote the polymerization process and the formation of polymer products, and significantly improve the strength of alkali-activated concrete. As a new type of concrete material, alkali-activated concrete can replace cement concrete. It can not only eliminate the environmental pollution caused by the accumulation of solid waste, but also alleviate the excessive dependence on Portland cement and reduce the excessive consumption of non-renewable resources. It is of great significance for China, a country with serious energy shortage and environmental pollution.

【技术实现步骤摘要】
一种增强碱激发混凝土抗碳化能力的方法—Ca(OH)2內掺法
一种增强碱激发混凝土抗碳化能力的方法—Ca(OH)2內掺法
技术介绍
碱激发混凝土是近年来新发展起来的一类新型无机非金属材料，是碱激活材料中最具前途的一类。这类材料多以天然铝硅酸盐矿物或工业固体废物为主要原料，与其他矿物掺合料以及适量的碱硅酸盐溶液充分混合后，在常温或蒸压条件下养护成型，是一类由铝硅酸盐胶凝成分粘结的材料。与传统水泥混凝土相比，碱激发混凝土在性能与功能上，具有高强(抗压强度可达70MPa)、耐高温(耐火度>1000℃)、耐酸碱盐腐蚀、渗透率低等优点；在生产工艺上，不需要高温煅烧或烧结，聚合反应在常温就可以完成。同时碱激发混凝土能耗低，几乎无污染。最重要的是碱激发混凝土可以循环利用，所以碱激发混凝土是一种环保型绿色建筑材料，在不久的将来大有取代水泥混凝土作为主要建筑材料的趋势。然而，随着人们对碱激发混凝土研究的不断深入，科学家们发现碱激发混凝土也存在明显不足。碱激发混凝土虽然由强碱激发而成，但碱激发混凝土在聚合反应过程中不仅需要消耗大量的OH-，而且生成的聚合产物中也没有可参与抵抗碳化的物质，导致碱激发混凝土的抗碳化能力严重不足。由于空气中含有一定浓度的CO2(0.03％)，CO2通过扩散作用能够进入碱激发混凝土内部，溶解在孔隙溶液中并形成H2CO3。H2CO3释放出的H+与孔隙溶液中的OH-反应，导致孔隙溶液pH的下降。pH的降低导致混凝土内钢筋保护膜的破坏，加速钢筋的锈蚀，造成承载力的下降，严重影响碱激发混凝土的耐久性，限制了碱激发混凝土在工程中的应用。与碱激发混凝土相比，水泥混凝土具有良好的抗碳化能力，这是因为水泥在水化反应过程中生成了大量的Ca(OH)2(约占凝胶总量的20％)。当发生碳化反应时，Ca(OH)2发生溶解，释放出大量的OH-，发挥抵抗碳化的作用。本专利参考水泥混凝土优良的抗碳化能力，通过在制备碱激发混凝土时掺入适量的Ca(OH)2，提升碱激发混凝土内抗碳化物质的含量，达到显著提升抗碳化能力的目的。同时合理设计Ca(OH)2掺入量，在确保掺入的Ca(OH)2能够充分发挥抵抗碳化作用的同时，又可发挥Ca(OH)2的增钙增强作用，显著提升碱激发混凝土的强度。因此Ca(OH)2內掺法明显提高了碱激发混凝土内抗碳化物质的含量，显著提升了碱激发混凝土的抗碳化能力，延缓了碱激发混凝土内钢筋的锈蚀速率，确保碱激发混凝土具有良好的耐久性，对碱激发混凝土在工程中的应用具有重要的意义。
技术实现思路
1.一种增强碱激发混凝土抗碳化能力的方法—Ca(OH)2內掺法，其特征是：以碱激发矿渣混凝土为例，原料组成及其质量百分比如下：胶凝材料为高炉粒化矿渣微粉80％—70％(掺量264—231kg/m3)；磨细熟石灰粉20％—30％(掺量66—99kg/m3)；细骨料为中粗砂(掺量651kg/m3)；粗骨料为碎石(掺量1056kg/m3)；模数1-3的液态硅酸钠(掺量88kg/m3)；片碱(NaOH掺量17.6kg/m3)；水(掺量92.4kg/m3)；其中矿渣可替换为粉煤灰、赤泥、偏高岭土与垃圾灰等其他工业固体废弃物，用于碱激发混凝土的制备。制备方法包括：称量配料及混合工艺、制备工艺，具体方法如下：(1)称量配料及混合工艺：首先将称量好的片碱加入到试验用水中，进行搅拌并静置冷却；同时将矿渣微粉、熟石灰粉进行称量配料，然后将两种胶凝材料放入混料机中混合5分钟。(2)制备工艺：将冷却至室温的NaOH溶液加入搅拌锅，并加入混合均匀的胶凝材料，先慢搅10秒然后快搅20秒。再加入液态硅酸钠与试验用砂并快搅30秒，最后加入碎石并快搅30秒即可准备成型。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述高炉粒化矿渣为符合GB/T18046-2008标准规定的S95级粒化高炉矿渣微粉，高炉粒化矿渣经磁选除铁处理，球磨使其达到比表面积≥400m2/kg，其中粒径小于30μm的超细粒化高炉矿渣微粉占总质量的90％以上；3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述熟石灰是生石灰粉经充分消解、烘干后的熟石灰粉，0.08mm的方孔筛的筛余量为0；有益效果：由于采用了上述方案，所述的一种增强碱激发混凝土抗碳化能力的方法—Ca(OH)2內掺法，具有以下有益效果：1)显著提升碱激发混凝土的抗碳化能力由于缺少抵抗碳化作用的物质，导致碱激发混凝土的抗碳化能力严重不足，造成耐久性的下降，阻碍了碱激发混凝土在工程中的应用。通过在制备碱激发混凝土时内掺20％—30％的Ca(OH)2，显著提升了抗碳化物质的含量，改善了碱激发混凝土的抗碳化能力，增强了耐久性，大大拓宽了碱激发混凝土在工程中的应用范围，对碱激发混凝土在工程中的应用具有重要的意义。2)显著提高碱激发混凝土的抗压强度碱激发混凝土强度的发展主要依靠聚合产物的形成与生长，活性钙是聚合产物(C-A-S-H与C-S-H凝胶)的重要组成部分，活性钙含量的不足将严重影响碱激发混凝土强度的发展。Ca(OH)2的掺入为碱激发混凝土提供了更多的活性钙，弥补了活性钙含量不足的缺陷，不仅促进了聚合反应的进行与聚合产物的形成，而且提高了聚合反应效率，显著提升了碱激发混凝土的抗压强度，使碱激发混凝土可以作为结构材料在工程中应用，拓展了碱激发混凝土的应用范围，对碱激发混凝土在工程中的应用具有重要的意义。3)缩短养护时间、加快施工进度在传统的施工过程中，水泥混凝土在浇筑完成后需要养护7d才能拆模继续施工。而Ca(OH)2的掺入提高了碱激发混凝土的聚合反应速率，促进了聚合产物的形成，显著提升了碱激发混凝土的早期强度，使碱激发混凝土的抗压强度在养护3d时上升到40.4MPa，达到C30混凝土养护28d的强度。所以，Ca(OH)2內掺法明显提高了碱激发混凝土的早期强度，大幅缩短了碱激发混凝土的养护时间，提高施工模板的周转率，明显加快施工进度，显著降低施工工期与成本。4)显著的环境效益和社会效益采用工业废弃物矿渣、煤矸石、粉煤灰、垃圾灰等为主要原料制备碱激发混凝土，可以逐步实现对水泥材料的替代，减少对水泥材料的需求，不仅可以缓解水泥生产对石灰石、黏土以及能源的过快消耗，减轻水泥生产所带来的高能耗、高污染问题，而且可以变废为宝，逐步消除工业固体废弃物大量堆积所带来的种种环境污染问题，所产生的环境效益和社会效益将无法估量。优点：本专利技术通过Ca(OH)2內掺法提升了碱激发混凝土内抗碳化物质的含量，明显改善碱激发混凝土的抗碳化能力，增强了碱激发混凝土的耐久性。同时Ca(OH)2的掺入为碱激发混凝土的聚合反应提供了更多的活性钙，促进了聚合反应的进行与聚合产物的形成，显著提升了碱激发混凝土的强度，大幅缩短了碱激发混凝土的养护时间，明显加快施工进度，显著降低施工工期与成本，大大提高了碱激发混凝土在建筑材料中的运用范围。同时，碱激发混凝土的应用，能够减缓水泥制造对石灰石原材料的过快消耗，变废为宝，逐步消除生产水泥所带来的种种环境污染问题，提高工业废弃物的利用率、保护环境、具有显著的环境效益和社会效益。具体实施方式实施例1：一种增强碱激发混凝土抗碳化能力的方法—Ca(OH)2內掺法，其特征是：原料组成及其质量百分比如下：以矿渣碱激发混凝土为例，胶凝材料为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增强碱激发混凝土抗碳化能力的方法—Ca(OH)2內掺法，其特征是：以碱激发矿渣混凝土为例，原料组成及其质量百分比如下：胶凝材料为高炉粒化矿渣微粉80％—70％(掺量264—231kg/m3)；磨细熟石灰粉20％—30％(掺量66—99kg/m3)；细骨料为中粗砂(掺量651kg/m3)；粗骨料为碎石(掺量1056kg/m3)；模数1‑3的液态硅酸钠(掺量88kg/m3)；片碱(NaOH掺量17.6kg/m3)；水(掺量92.4kg/m3)；其中矿渣可替换为粉煤灰、赤泥、偏高岭土与垃圾灰等其他工业固体废弃物，用于碱激发混凝土的制备。制备方法包括：称量配料及混合工艺、制备工艺，具体方法如下：(1)称量配料及混合工艺：首先将称量好的片碱加入到试验用水中，进行搅拌并静置冷却；同时将矿渣微粉、熟石灰粉进行称量配料，然后将两种胶凝材料放入混料机中混合5分钟。(2)制备工艺：将冷却至室温的NaOH溶液加入搅拌锅，然后加入混合均匀的胶凝材料，先慢搅10秒然后快搅20秒。再加入液态硅酸钠与试验用砂并快搅30秒，最后加入碎石并快搅30秒即可准备成型。

【技术特征摘要】
1.一种增强碱激发混凝土抗碳化能力的方法—Ca(OH)2內掺法，其特征是：以碱激发矿渣混凝土为例，原料组成及其质量百分比如下：胶凝材料为高炉粒化矿渣微粉80％—70％(掺量264—231kg/m3)；磨细熟石灰粉20％—30％(掺量66—99kg/m3)；细骨料为中粗砂(掺量651kg/m3)；粗骨料为碎石(掺量1056kg/m3)；模数1-3的液态硅酸钠(掺量88kg/m3)；片碱(NaOH掺量17.6kg/m3)；水(掺量92.4kg/m3)；其中矿渣可替换为粉煤灰、赤泥、偏高岭土与垃圾灰等其他工业固体废弃物，用于碱激发混凝土的制备。制备方法包括：称量配料及混合工艺、制备工艺，具体方法如下：(1)称量配料及混合工艺：首先将称量好的片碱加入到试验用水中，进行搅拌...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄国栋，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34