一种多固废协同高效吸附二氧化碳的透水混凝土及制备方法技术

本发明专利技术提供一种多固废协同高效吸附二氧化碳的透水混凝土及制备方法，上述透水混凝土含有：硅酸盐水泥600～900份、功能掺合料240～450份、碎石2100～4050份、水180～360份。本发明专利技术中一方面通过固废材料碱性湿磨效果实现了固碳作用；另一方面以固废基材料制备出来具有独特的层状结构和阴离子吸附功能的层状双金属氢氧化物(LDHs)，提高了混凝土吸附和固定二氧化碳的效果；推动低碳混凝土材料的可持续性发展，为实现建筑项目在施工期内达到碳中和，提供理论依据。提供理论依据。

【技术实现步骤摘要】
一种多固废协同高效吸附二氧化碳的透水混凝土及制备方法


[0001]本专利技术涉及建筑材料
，尤其涉及一种多固废协同高效吸附二氧化碳的透水混凝土及制备方法。

技术介绍

[0002]透水混凝土是“海绵城市”建设的重要物质基础。随着透水混凝土的推广应用，诸多问题也随之暴露出来，强度低是透水混凝土的主要缺点之一，普通透水混凝土强度低，难以满足日常车辆停放、行驶的强度需求，这就大大限制了其应用的区域。
[0003]透水混凝土多采用单一级配或间断级配，很少或不掺细骨料，导致骨料间接触点少、孔隙多，且容易产生应力集中，无法像普通混凝土一样正常受力。另外，由于透水混凝土内部多孔、易堵塞等特性，其发生的冻融破坏甚至比普通混凝土更严重，直接造成质量损失和内部结构破坏。此外，透水混凝土配比复杂，成型质量不稳定一直是一个令人头痛的问题。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，现提供一种多固废协同高效吸附二氧化碳的透水混凝土及制备方法，旨在通过固废湿磨等条件下制备出了CaAl
‑
LDHs，提高了透水混凝土的二氧化碳吸附特性，提升了透水混凝土的力学性能。
[0005]上述方案的有益效果是：
[0006]1)本专利技术中通过CO2协同湿磨钢渣和矿渣，一方面提高了研磨效率，湿磨溶解出来Ca
－
、Cl
－
、OH
－
等离子促进了水化产物的生成，有效提高钢渣和矿渣的化学活性；湿磨使得钢渣和矿渣颗粒超细化，其内部的玻璃相(活性成分)与石英、莫来石等晶体相打散、剥离，从而有助于提升其水化活性，颗粒中的大量Si
‑
O、Al
‑
O键发生断裂，在液相环境中一部分形成Si
‑
OH、Al
‑
OH和碱性离子OH
－
，生成初步水化产物(以钙矾石为主)；另一方面，液相环境中溶出的硅铝相基团，更有利于在水泥水化的作用下发生二次水化反应，解决了钢渣和矿渣低活性、利用率低的问题；另一方面，钢渣和矿渣湿磨出碱性溶液，湿磨溶解出来的离子分散在液相环境当中，与CO2充分接触后发生反应，生成稳定碳酸盐，实现固碳效果；
[0007]2)本专利技术中以粉煤灰(铝相)和电石渣(钙相)为主要原材料，通过湿磨和高温条件下提取了Ca(OH)2、Al(OH)3等粉体，再通过化学试剂下湿磨高温作用制备形成CaAl
‑
LDHs(CaAl水滑石)悬浮液，提高了CO2吸附能力(CaAl
‑
LDHs的吸附机理主要是层间阴离子交换反应，CaAl
‑
LDHs层间阴离子与溶液中其他阴离子对的交换能力顺序为SO
42－
＞CO
32－
＞OH
－
，当大气中的CO2进入水泥基体内部发生反应产生CO
32－
，CO
32－
和SO
42－
会破坏CaAl
‑
LDHs的结构，反应生成CaCO3或CaSO4，实现了CO2吸附效果)；
[0008](3)CaAl
‑
LDHs通过晶核效应和改变孔溶液组成两种形式促进水泥混凝土早期水化和强度发展。CaAl
‑
LDHs能为水泥水化提供成核位点，吸附过剩的自由水和SO
42－
，使硅酸盐水泥的水化速率提高，促进浆体硬化；CaAl
‑
LDHs能显著加速硅酸盐水泥反应，增加早期
反应产物的含量，提高透水混凝土早期力学性能；另外在CO2养护条件下，CO2进入到水泥基体内部与含钙相和水发生一系列反应生成碳酸钙，即碳化，碳化会导致孔溶液pH值减小，混凝土内CaAl
‑
LDHs对CO
32－
的吸附降低了CO
32－
与钙离子以及其他含钙物相的接触概率，同时释放的OH
－
对孔溶液的pH值起到缓冲作用，混凝土硬化体在距表面相同深度处Ca(OH)2含量较多，碱性条件下促进了水泥的水化；加强透水混凝土孔隙与孔隙之间连接性的效果，解决了透水混凝土强度低的问题。
具体实施方式
[0009]下面将结合本专利技术实施例对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0010]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0011]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。
[0012]本专利技术的实施例中提供了一种多固废协同高效吸附二氧化碳的透水混凝土，其中使用到的粉煤灰的中值粒径为D50＝10μm～20μm，其主要化学组成含量为：Al2O3≥31.69％，CaO≤4.12％，SiO2≤48.33％；电石渣的中值粒径D50＝10μm～20μm，其主要化学组成含量为：CaO≥65.03％，Al2O3≤1.34％；矿渣为磨碎颗粒化的高炉矿渣，其比表面积≥410m2/kg，主要化学组成含量为：CaO≥38.6％，SiO2≥36.9％，Al2O3≤12.3％；硅酸盐水泥的比表面积≥419.7m2/kg，密度≥3.14g/cm3；碎石为破碎砾石，其表观密度≥2903kg/m3，紧密堆积密度≥1628kg/m3，粒径为4.75～9.50mm；研磨介质由0.8～1.0mm的氧化锆球小球及1.2～1.4mm的氧化锆球大球按质量比1:2或2:5混合形成。
[0013]实施例1
[0014]一种多固废协同高效吸附二氧化碳的透水混凝土，其制备包括如下步骤：
[0015]1)取60份粉煤灰、60份电石渣、300份研磨介质、40份水放入行星球磨机中，在转速为400r/min的速度下湿磨60min，过30目方孔筛，得到中值粒径为5μm的碱性浆料，将其碱性浆料放入烘箱在70℃温度下烘干，取出之后研磨过100目方孔筛得到50份粉末A；
[0016]2)将50份粉末A、40份水、4份0.078mol/L HNO3溶液、300份研磨介质放入行星球磨机中，在转速为400r/min的速度下湿磨40min，过30目方孔筛，得到中值粒径为6μm的浆料，将其浆料在30℃加热2h得到CaAl
‑
LDHs晶体悬浮液B；
[0017]3)取30份矿渣、30份钢渣、200份研磨介质、40份水放入立式行星球磨机中，以速率为0.5L/min从下往上循环通入CO2，在转速为400r/min的速度下湿磨60min，过30目方孔筛，得到中值粒径为8μm的超细浆状掺合料C；
[0018]4)将上述制备出悬浮液B和超细浆状掺合料C按照1：1混合均匀，从而得到240份功能掺合料；
[0019]5)将240份功能掺合料、600份硅酸盐水泥、100份水置于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多固废协同高效吸附二氧化碳的透水混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)取60～90份粉煤灰、60～90份电石渣、300～400份研磨介质、40～100份水放入行星球磨机中，在转速为400～450r/min的速度下湿磨60～80min，过30目方孔筛，得到中值粒径为3～5μm的碱性浆料，将碱性浆料放入烘箱中于70～100℃温度下烘干，取出之后研磨过100目方孔筛，得到50～100份粉末A；2)将50～100份粉末A、40～100份水、4～6份0.078mol/L的HNO3溶液、300～400份研磨介质放入行星球磨机中，在转速为400～450r/min的速度下湿磨40～60min，过30目方孔筛，得到中值粒径为4～6μm的浆料，将浆料在30～40℃加热2～3h，得到CaAl
‑
LDHs晶体悬浮液B；3)取30～60份矿渣、30～60份钢渣、200～300份研磨介质、40～100份水放入立式行星球磨机中，以速率为0.5～1L/min从下往上循环通入CO2，在转速为400～450r/min的速度下湿磨60～120min，过30目方孔筛，得到中值粒径为5～8μm的超细浆状掺合料C；4)将悬浮液B和超细浆状掺合料C按照质量比1:1或5:6混合均匀，得到功能掺合料；5)将240～450份功能掺合料、600～900份硅酸盐水泥、180～360份水置于强制式搅拌机搅拌30～45s，充分搅拌均匀后取2100～4050份碎石置于搅...

【专利技术属性】
技术研发人员：李玉博，雷五宜，贺行洋，苏英，王迎斌，杨进，陈顺，金子豪，戚华辉，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：