一种硅酸钙捕获CO2并同步凝结成高抗折强度材料的方法技术

本发明专利技术公开了一种硅酸钙捕获CO2并同步凝结成高抗折强度材料的方法，将硅酸钙矿物与添加有晶型调控剂的拌合水溶液混合，搅拌成形后，置于二氧化碳气氛中进行碳化养护。晶型调控剂包括但不限于氯化镁、氧化镁、氢氧化镁、三乙醇胺、氨基酸中的任意一种或两种以上的混合物。本发明专利技术创造性的利用晶型调控剂改变碳化后试块中的碳酸产物碳酸钙晶型，使其具有更高的力学性能，硅酸钙在碳化硬化过程中耗用大量CO2，CO2吸收率最高可达到52％，碳化效率高。碳化效率高。碳化效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种硅酸钙捕获CO2并同步凝结成高抗折强度材料的方法


[0001]本专利技术属于硅酸盐材料领域，具体涉及一种硅酸钙捕获CO2并同步凝结成高抗折强度材料的方法。

技术介绍

[0002]CO2温室效应被普遍认为是导致全球气候变暖的重要原因，因此，开展CO2利用研究，是当前世界共同面对的重要课题。近些年来，许多研究已经表明，利用硅酸钙类材料与CO2反应形成方解石型碳酸钙，并获得较好的力学强度，进而凝结成块体建筑材料，是一条CO2利用的新技术路径。
[0003]另一方面，抗折强度低是硅酸盐水泥自专利技术以来一直存在的固有缺点，在硅酸盐水泥中掺入纤维材料，是提高水泥的抗折强度的一种手段，如专利CN201611269519.5公开了一种基于玄武岩纤维抗折防裂混凝土及其制备方法，以水泥为原材料，将水泥、沙子、粗骨料、玄武岩纤维和碳纤维混合，制备的混凝土抗折强度可达到45
‑
50MPa，专利CN202210220420.5公开了一种废玻璃粉改性玻璃纤维增强水泥砂浆的制备方法，以普通硅酸盐水泥为原料，砂子为淮河河砂，加入改性玻璃纤维后，制成的水泥砂浆抗折强度最高提高23％。但是，随着纤维物质掺量的增加，其在水泥的均匀性难以解决，尤其当制成含有石子等集料的混凝土时，难以将纤维均匀的分布于混凝土中，且会显著降低混凝土的流动性，使水泥或混凝土难以制备成高抗折强度的建筑块体材料，这大大限制水泥或混凝土抗折强度的提高。
[0004]硅酸钙类矿物与CO2发生反应，简称碳化反应，其碳化产物通常为立方状的方解石型碳酸钙。若通过晶型调控的方法，将碳化产物调控形成为纤维状文石型碳酸钙，将会提高块体形材的抗折强度，又由于这种纤维状碳酸钙是通过反应原位形成，形成的纤维含量多少不会影响到水泥和混凝土的流动性。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种利用晶型调控方法，将硅酸钙类矿物的碳化产物调控形成为纤维状文石型碳酸钙，实现硅酸钙捕获CO2并同步凝结成高抗折强度材料。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：
[0007]一种硅酸钙捕获CO2并同步凝结成高抗折强度材料的方法，将硅酸钙矿物与添加有晶型调控剂的拌合水溶液混合，搅拌成形后，置于二氧化碳气氛中进行碳化养护。
[0008]具体地，所述的晶型调控剂选自氯化镁、氧化镁、氢氧化镁、三乙醇胺、氨基酸中的任意一种或两种以上的混合物。
[0009]具体地，所述的硅酸钙矿物为3CaO
·
2SiO2(C3S2)、3CaO
·
SiO2(C3S)、2CaO
·
SiO2(C2S)、CaO
·
SiO2(CS)中的任意一种或两种以上的组合。其中，2CaO
·
SiO2包括但不限于γ型硅酸二钙2CaO
·
SiO2(γ
‑
C2S)、β型硅酸二钙2CaO
·
SiO2(β
‑
C2S)。
[0010]优选地，当所述的晶型调控剂为氯化镁、氧化镁或氢氧化镁时，晶型调控剂与硅酸钙矿物中的钙离子摩尔比为0.01～0.5:1；
[0011]当所述的晶型调控剂为三乙醇胺时，拌合水溶液中三乙醇胺的质量浓度为0.01～5％；
[0012]当所述的晶型调控剂为氨基酸时，拌合水溶液中氨基酸的浓度为0.01～0.5mol/L；
[0013]优选晶型调控剂选自氯化镁、氧化镁或氢氧化镁中的任意一种，镁钙摩尔比0.1。
[0014]优选地，所述的硅酸钙矿物经粉磨至矿物粒径<80μm。
[0015]具体地，所述的硅酸钙矿物与拌合水溶液按照水灰比为0.3～0.6进行拌合，优选0.5。
[0016]优选地，所述的二氧化碳气氛中，二氧化碳的体积浓度不低于5％，优选不低于98％。
[0017]优选地，所述的碳化条件为：气体压力为0.1～0.5MPa，温度为60～90℃，碳化时间为5h以上。
[0018]进一步地，碳化完成后的试块，脱模后，继续在二氧化碳气氛中进行养护。
[0019]具体地，碳化养护所使用的CO2气体为工业烟气或工业制备的CO2气体。
[0020]有益效果：
[0021](1)本专利技术创造性的利用晶型调控剂改变碳化后试块中的碳酸产物碳酸钙晶型，使其具有更高的力学性能，其中28天抗折强度最高可以提高到l48％。
[0022](2)本专利技术中的硅酸钙在碳化硬化过程中耗用大量CO2，CO2吸收率最高可达到52％，碳化效率高。
[0023](3)本专利技术方法无需外加纤维，不会对水泥造成其他不良影响，形成的纤维含量多少不会影响到水泥流动性，同时极大地提高了硅酸钙碳化硬化试块的抗折强度，具有良好的应用前景。
附图说明
[0024]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做更进一步的具体说明，本专利技术的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
[0025]图1为实施例1中C3S2添加不同掺量调控剂后碳化试块QXRD分析结果。
[0026]图2为实施例1中未添加调控剂后碳化试块扫描电镜图。
[0027]图3是实施例1中按照镁钙摩尔比为0.1添加调控剂后碳化试块扫描电镜图。
具体实施方式
[0028]根据下述实施例，可以更好地理解本专利技术。
[0029]实施例1～4：
[0030]步骤一，称量一定质量的C3S2至于球磨罐中研磨1h，使研磨后的C3S2矿物粒径<40μm，留作备用；
[0031]步骤二，配置不同浓度的氯化镁溶液，分别为镁钙摩尔比0、0.05、0.1、0.5；
[0032]步骤三，称取450g备用的C3S2，按照0.5水灰比加入225g氯化镁溶液，然后在搅拌机
内进行搅拌，中途加入1350g标准砂，再次进行搅拌使其混合均匀，
[0033]步骤四，将步骤三搅拌好的砂浆倒入40
×
40
×
160mm的模具中并置于振动台上进行震动成型；
[0034]步骤五，将步骤四震动好的模具放入反应釜，模具放入后，打开进气口和出气孔，缓慢通入体积浓度为99
±
1％CO2气体，将反应釜内部空气排出，2分钟后，关闭出气孔。调节压力表使反应釜内CO2压力保持在0.2MPa，设置温度70℃，在反应釜内加速碳化6小时后取出进行拆模取出试块；
[0035]步骤六，将成型好的试块继续放入步骤五中同样的碳化条件下的反应釜中继续进行碳化，28天后取出进行强度测试；
[0036]经测试，表1是不同实例下28天抗压抗折强度。
[0037]表1
[0038]实施例镁钙摩尔比28天抗压强度/MPa28天抗折强度/MPa28天二氧化碳吸收率％1065.66.34220.056710.64130.17115.640.240.5588.4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅酸钙捕获CO2并同步凝结成高抗折强度材料的方法，其特征在于，将硅酸钙矿物与添加有晶型调控剂的拌合水溶液混合，搅拌成形后，置于二氧化碳气氛中进行碳化养护。2.根据权利要求1所述的硅酸钙捕获CO2并同步凝结成高抗折强度材料的方法，其特征在于，所述的晶型调控剂选自氯化镁、氧化镁、氢氧化镁、三乙醇胺、氨基酸中的任意一种或两种以上的混合物。3.根据权利要求1所述的硅酸钙捕获CO2并同步凝结成高抗折强度材料的方法，其特征在于，所述的硅酸钙矿物为3CaO
·
2SiO2、3CaO
·
SiO2、2CaO
·
SiO2、CaO
·
SiO2中的任意一种或两种以上的组合。4.根据权利要求2所述的硅酸钙捕获CO2并同步凝结成高抗折强度材料的方法，其特征在于，当所述的晶型调控剂为氯化镁、氧化镁或氢氧化镁时，晶型调控剂与硅酸钙矿物中的钙离子摩尔比为0.01～0.5:1；当所述的晶型调控剂为三乙醇胺时，拌合水溶液中三乙醇胺的质量浓度为0.01～5％；当所述的晶型调控剂为氨基酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯贵华，霍振，费盛丰，徐清源，卢豹，孙晋峰，姜瑞雨，张忠伦，刘振森，崔恩田，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：