用于混凝土预制构件保护的碳酸盐覆层的制备方法技术

本发明专利技术属于建筑材料技术领域，公开了一种用于混凝土预制构件保护的碳酸盐覆层的制备方法。先将混凝土预制构件在碱性钙质材料浆体中浸泡或者直接涂刷于预制构件表面，经碳酸化养护，冶炼渣粉发生碳酸化反应，构件表面形成碳酸盐覆层；将浸泡后试件置于碳化反应釜中，通入CO2气体。本发明专利技术将冶炼渣全资源化利用；碳酸化处理冶炼渣的过程中，将温室气体CO2进行永久性封存；冶炼渣碳酸化的产物会包裹预制混凝土构件，碳酸化产物也会经渗透结晶填充预制混凝土内部的裂纹、微裂缝，处理后的混凝土预制构件自身密实度提升，抗渗性能增加，而对于表面形成的碳酸化产物保护层，会增强其表面硬度。该处理工艺最终均会使混凝土预制构件的耐久性，抗渗性能得到提升。抗渗性能得到提升。抗渗性能得到提升。

【技术实现步骤摘要】
用于混凝土预制构件保护的碳酸盐覆层的制备方法


[0001]本专利技术涉及建筑材料
、为提升混凝土预制构件强度及耐久性能，通过对混凝土预制构件表面进行涂覆或者渗透矿化处理，形成以碳酸盐为主体的覆层，达到提高预制构件的抗渗性，密实性，从而实现混凝土构件的力学性能、耐久性能的提升。

技术介绍

[0002]在我国，装配式建筑自从2016年全面推广以来，由于其与传统方式相比具有高效率、精度高、结构抗震性能好以及可以大幅度降低人工依赖等优点得到广泛的使用。众所周知，混凝土本身是一种多孔结构，存在一些微孔、微裂纹，甚至还存在着一些贯通的缝隙，且易发生渗漏现象，这为有害的离子进入混凝土内部提供了通道，导致了混凝土构件的劣化，减少了构筑物的服役寿命。因此对建筑物防水材料的研究以及专利屡见不鲜，市售的一部分防水涂料在工程应用中确实也发挥着至关重要的作用，延长了混凝土的服役寿命。防水涂料主要分为两大类，分别为有机防水材料(比如沥青类以及高聚物改性沥青类等)无机防水材料(比如无机盐水泥类以及聚合物水泥类等)，在隧道、地铁以及建筑物地下、外表面、屋顶得到广泛的应用。但是由于其自身的缺点，在一定程度上限制了它们的使用。比如有机类防水材料，在生产及使用过程中，对施工人员、环境造成不可估量的危害；而对于无机类防水材料而言，虽然在使用过程中操作简便，但由于其柔韧性差，限制了它在结构变化较大的部位使用。而对于混凝土防水、防渗漏的关键是将混凝土外表面的微孔、裂缝堵塞，提高自身的密实度。
[0003]水泥及其他冶炼渣都是碱性材料，由于其Ca含量高，pH值高，具有很高的碳酸化活性，非常适用于CO2的永久矿化封存。同时，冶炼渣粉经过粉磨、碱激发和碳酸化处理后，安定性不良的问题得到解决。碳酸化制品与普通硅酸盐水泥试件相比，孔隙率降低，微观结构更加致密。通过对碳酸化前后试块开孔孔隙率和试件抗压强度进行表征，可以发现碳酸化制品的具有更好的强度和抗碳化能力，这些研究为碳酸化制品的生产以及应用奠定了重要的理论基础。碱性钙质材料经碳酸化反应生成不同晶型的碳酸钙，主要是方解石型碳酸钙；碱性钙质材料碳酸化反应早期生成方解石和C
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H。而此类材料的碳酸化产物微观致密，尤其是方解石型碳酸钙以及C
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H凝胶体，可以在孔隙中发生原位生长，使得基体更加致密，保证混凝土预制构件安全设计的前提下，延长其使用寿命。
[0004]中国专利技术专利CN209924292 U中所述一种多层机构的防水材料，上下两侧的吸水层夹着中间的防水层，其中防水层为聚乙烯树脂薄膜或聚乙烯树脂薄膜和沥青浸渍形成的多层结构，而吸水层与防水层通过粘合剂进行连接。最外层的吸水层设有压花凹槽，平均间距为2500
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3500μm。将该种材料通过钉子固定于构筑物外表面达到防水效果。但是专利技术中未说明防水效果等是否满足国标要求，以及施工时对基体的要求；防水层采用有机树脂或沥青，它们的耐久性尤其是抗紫外线辐射能力较差，长时间使用会发生老化现象，降低其防水效果；对于吸水层而言，当遇到蓄水问题时，吸水材料达到饱和状态，该防水材料是否能够达到防水的目标，值得探究。在中国专利技术专利说明书CN206521404 U中所述的水泥基渗透结
晶型防水涂料，该种新型防水涂料自下而上包括水泥基渗透结晶涂料层、胶黏剂层(丁基橡胶热熔胶)、弹性防水层(三元乙丙橡胶卷材)和保温层(硬质聚氨酯泡沫塑料)，依次施工铺设来达到保温防水效果；实例中表征了该防水涂层的抗渗性。但是专利技术中忽略了该防水涂料的延展性(防水涂料的断裂伸长率)，并且涂料中包括四层功能不同的涂层，施工繁琐；对于水泥基渗透结晶层靠近基体，水的进入需要穿过保温层、弹性防水层以及胶黏剂层，短时间内并不能达到渗透结晶的效果，假如发生上述现象，外面三层(有机高分材料)的保温、防水效果将遭到不可逆转的破坏。

技术实现思路

[0005]本专利技术所述碱性钙质材料包括硅酸盐类水泥、熟石灰、钢渣、电石渣等材料；主要体现在提升混凝土预制构件的耐久性，尤其是防水性能，采用冶炼渣高Ca高pH等碱性材料的碳酸化处理，将混凝土预制构件的外表面的孔隙堵塞，提升自身的密实度，在混凝土预制构件外表面形成一道强度高、密实度强的保护层，达到对混凝土预制构件抗渗性以及耐久性的提升。混凝土本身是多孔的结构，这为CO2溶于水形成的碳酸以及涉及港口工程海洋中的氯离子等进入混凝土内部提供通道，造成混凝土构件的耐久性不良的同时，也会腐蚀钢筋混凝土中的钢筋，导致其力学性能的降低。将混凝土预制构件浸泡冶炼渣浆体后，进行碳酸化处理，一方面冶炼渣经碳酸化后会生成以方解石为主的碳酸钙晶体，而方解石本身具有较高的压痕模量和硬度，并且方解石之间的机械咬合作用，赋予了碳酸化产物拥有较高的力学性能，而碳酸化的产物包裹着混凝土预制构件，形成一道强度较高的保护层，不仅可以提升混凝土预制构件表面的密实度，同时其表面硬度也得到了增强；另一方面，由于混凝土在冶炼渣浆体中浸泡一定的时间后，浆体会沿着混凝土表面的裂缝渗透一部分，这些经渗透进入混凝土内部的浆体，在碳酸化处理过程中也会发生碳酸化反应，生成致密的方解石晶体，通过渗透结晶的方式将混凝土内部的裂纹堵塞，提高预制混凝土内部的密实度以及抗渗性能。
[0006]本专利技术的用于混凝土预制构件保护的碳酸盐覆层的制备方法，步骤如下：
[0007]第一步：将混凝土预制构件在不同细度的碱性钙质材料浆体中浸泡或者直接涂刷于混凝土预制构件表面，经碳酸化养护，冶炼渣粉发生碳酸化反应，构件表面形成碳酸盐覆层；
[0008]第二步：浸泡或者直接涂刷5min
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3h后取出，测量试件表面钢渣浆体包裹的厚度；
[0009]第三步：将处理后后试件置于碳化反应釜中，进行碳酸化处理。
[0010]所述的碱性钙质材料浆体的液固比为0.5
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1.5。
[0011]所述的不同细度的碱性钙质材料，是指细度达到300m2/kg以上的碱性钙质材料粉体。所述的细度达到300m2/kg以上的碱性钙质材料粉体，是以氧化钙、氢氧化钙、硅酸二钙、硅酸三钙、水化硅酸钙等碱性材料为主要组成的材料。
[0012]所述的碳酸化条件，包括二氧化碳浓度、温度、湿度、压力以及碳酸化时间。所述的二氧化碳浓度是大于30％的二氧化碳含量的尾气、烟气等，压力达到1
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20大气压；所述的温度是20
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80℃；所述的湿度是60
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100的相对湿度；所述的碳酸化时间是3min
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120min；控制不同的碱性材料配比，形成以方解石或者文石为主的碳酸钙保护层。
[0013]碳酸化处理时长决定着碳酸化产物的含量，同时也决定着碳酸化产物中不同晶型
碳酸钙(方解石、文石、球霰石)的含量比例，也就是说碳酸化处理的时长决定构件表面钢渣碳酸化处理后的强度；对于渗透入混凝土内部的钢渣浆体，通过不同时长的碳酸化处理，渗入的钢渣浆体发生着不同程度的碳酸化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于混凝土预制构件保护的碳酸盐覆层的制备方法，其特征在于：第一步：将混凝土预制构件在不同细度的碱性钙质材料浆体中浸泡或者直接涂刷于混凝土预制构件表面，经碳酸化养护，冶炼渣粉发生碳酸化反应，构件表面形成碳酸盐覆层；第二步：浸泡或者直接涂刷5min
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3h后取出，测量试件表面钢渣浆体包裹的厚度；第三步：将处理后试件置于碳化反应釜中，进行碳酸化处理。2.根据权利要求1所述的一种用于混凝土预制构件保护的碳酸盐覆层的制备方法，其特征在于，碱性钙质材料浆体的液固比为0.5
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1.5。3.根据权利要求1或2所述的一种用于混凝土预制构件保护的碳酸盐覆层的制备方法，其特征在于，所述的不同细度的碱性钙质材料，是指细度达到300m2/kg以上的碱性钙质材料粉体。4.根据权利要求3所述的一种用于混凝土预制构件保护的碳酸盐覆层的制备方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：常钧，李文政，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：