一种具有固碳和自养护功能的水泥砂浆及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有固碳和自养护功能的水泥砂浆，各组分及其所占重量份数包括：水泥300～350份，改性锂渣/纳米二氧化钛浆液375～400份，砂1200～1350份；其中，改性锂渣/纳米二氧化钛浆液中各组分及其所占重量分数包括：改性纳米二氧化钛液240～260份，改性锂渣粉100～125份；所述改性纳米二氧化钛液为胺化改性纳米二氧化钛液；改性锂渣粉为聚羧酸减水组分改性的锂渣粉。本发明专利技术首先对纳米二氧化钛进行复合胺化改性，利用聚羧酸减水母液改性锂渣粉，然后将二者进行稳定复合，并引入水泥砂浆体系中，可促进实现碳化‑水化协同效应，在固碳的同时有效提升水泥砂浆的整体性能，并可简化养护条件，适合推广应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于建筑材料，具体涉及一种具有固碳和自养护功能的水泥砂浆及其制备方法。

技术介绍

1、随着城市化进程的不断推进，对水泥基材料等的生产和应用提出了更高的碳排限制要求。使用低能耗、低碳排的替代材料，甚至是固废材料，是目前应用最广泛的降碳技术手段之一，但一些固废材料的使用可能会影响基材长期性能质量。

2、强碱性的水泥基材料具备一定天然的固碳(碳化/矿化)优势，即其碱性组分与co2反应生成caco3和h2o。目前通常采用碳化养护的技术手段来促进水泥基材料早期碳化，且其制备过程中通常需要人为提供密闭(高压)气室，同时涉及的碳化周期较长，限制了水泥基材料固碳的发展和应用。

技术实现思路

1、本专利技术的主要目的在于针对现有技术存在的问题和不足，提供一种具有固碳和自养护功能的水泥砂浆，首先利用聚乙烯亚胺和二甲醇胺对纳米二氧化钛分散液进行复合改性，利用聚羧酸减水母液改性锂渣粉，然后将二者结合，促进纳米二氧化钛颗粒与锂渣粉的稳定结合，并使溶解的hco3-能够被稳定吸附在锂渣颗粒周围；然后引入水泥砂浆体系中，可促进实现碳化-水化协同效应，在固碳的同时，有效提升水泥砂浆的整体性能，适合推广应用。

2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：

3、一种具有固碳和自养护功能的水泥砂浆，各组分及其所占重量份数包括：水泥300～350份，改性锂渣/纳米二氧化钛浆液375～400份，砂1200～1350份；其中，改性锂渣/纳米二氧化钛浆液中各组分及其所占重量分数包括：改性纳米二氧化钛液240～260份，改性锂渣粉100～125份；所述改性纳米二氧化钛液为胺化改性纳米二氧化钛液；改性锂渣粉为聚羧酸减水组分改性的锂渣粉。

4、上述方案中，所述改性纳米二氧化钛液中，各组分及其所占重量分数包括：纳米二氧化钛6～9份，聚乙烯亚胺0.1～0.5份，二甲醇胺5～10份，水225～240份。

5、进一步地，所述二甲醇胺以二甲醇胺溶液的方式引入，具体制备步骤包括：将称取的纳米二氧化钛、聚乙烯亚胺、二甲醇胺溶液与水(不包含二甲醇胺溶液中引入的水)混合，进行搅拌处理，得所述改性纳米二氧化钛液。采用聚乙烯亚胺和二甲醇胺对纳米二氧化钛进行复合改性，可有效保证后续复合和碳化改性等应用效果。

6、上述方案中，所述聚乙烯亚胺的分子量为600～1800。

7、进一步地，所述二甲醇胺溶液的浓度为35～40wt％。

8、进一步地，所述搅拌处理采用的速率为500～800r/min，时间为10～15min。

9、上述方案中，所述改性锂渣粉中，各组分及其所占重量分数包括：干燥的锂渣粉100份，醇溶剂100～200份，聚羧酸减水母液5～10份，水50～80份；具体制备步骤包括：将称取的干燥的锂渣粉与醇溶剂混合，进行一次搅拌处理，再加入称取的聚羧酸减水母液与水的混合液，进行二次搅拌处理，将混合材料进行干燥处理，即得改性锂渣粉。

10、上述方案中，所述一次搅拌处理采用的速率为500～700r/min，时间为10～20min；二次搅拌处理采用的速率为1000～1500r/min，时间为40～60min。

11、上述方案中，锂渣粉的比表面积为450～480m2/kg，最可几孔径10～15nm；主要化学组成及其所占质量百分比包括：sio2 63～66％，al2o3 22～24％，cao 2～4％。

12、上述方案中，所述锂渣粉采用的干燥温度为50～70℃，时间为12～24h；然后自然冷却。

13、上述方案中，所述醇溶剂可选用无水乙醇等。上述方案中，所述干燥处理采用的温度为100～105℃，时间为20～24h。

14、上述方案中，所述改性锂渣/纳米二氧化钛浆液的具体制备步骤包括：向改性纳米二氧化钛液中加入改性锂渣粉，并加入ph值调节剂调节ph值至8～10，在水浴超声和通入co2气体的条件下进行搅拌碳化处理，即得均匀稳定的改性锂渣/纳米二氧化钛浆液。

15、上述方案中，所述ph值调节剂可选用氨水溶液等，其浓度为20～25wt％。

16、上述方案中，所述水浴超声采用的温度为30～40℃，时间为40～60min，频率为20～25hz。

17、上述方案中，通入co2气体的流量为1000～2000sccm(通入co2时间为40～60min)；co2气体的纯度为99.5vol％以上。

18、上述方案中，所述搅拌碳化处理采用的速率为100～200r/min，时间为40～60min。

19、上述方案中，所述水泥为普通硅酸盐水泥；纳米二氧化钛的平均粒径为1～5nm。

20、上述方案中，所述砂为天然砂，其细度模数为2.6～2.8。

21、上述方案中，所述聚羧酸减水母液的减水率为40～45％。

22、上述一种具有固碳和自养护功能的水泥砂浆的制备方法，包括如下步骤：

23、1)按配比称取各原料，各原料及其所占重量份数包括：水泥300～350份，改性锂渣/纳米二氧化钛浆液375～400份，砂1200～1350份；

24、2)先将改性锂渣/纳米二氧化钛浆液加入搅拌机，再加入水泥，进行低速搅拌，再在同样搅拌速度条件下加入砂，进行一次高速搅拌，停拌静置后，进行二次高速搅拌；即得所述具有固碳和自养护功能的水泥砂浆。

25、上述方案中，所述改性锂渣/纳米二氧化钛浆液的hco3-含量达23～25％。

26、上述方案中，所述低速搅拌速度为60～65r/min，时间为30～60s；高速搅拌速度为120～125r/min，其中一次高速搅拌时间为90～120s，二次高速搅拌时间为60～90s。

27、进一步地，所述砂的加入时间为30～60s。

28、上述方案中，所述停拌静置时间为90～120s。

29、进一步地，所述水泥砂浆的养护条件包括：常温，养护至室温。

30、优选的，养护条件采用的相对湿度为45～50％；无需常规水泥砂浆90％以上的湿度养护或泡水养护条件；具有较好的自养护性能。

31、根据上述方案制备的水泥砂浆，其3d抗压强度可达31～34mpa，28d抗压强度可达63～67mpa，平均孔隙率可降低至5.2％以下。

32、本专利技术的原理为：

33、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：

34、1)本专利技术首先利用聚乙烯亚胺和二甲醇胺对纳米二氧化钛分散液进行复合改性，利用聚羧酸减水母液改性锂渣粉；然后将二者结合，经过胺化处理带正电的纳米二氧化钛颗粒可与被聚羧酸减水组分包覆改性且带负电的锂渣稳定结合，此外，聚羧酸减水组分作为一种超塑化剂，可吸附在颗粒表面，发挥很好的分散作用，有效防止颗粒团聚等问题，并能够在基材设计时控制用水量；向所得改性锂渣/纳米二氧化钛浆液中通入co2气体并结合优化的复合工艺，溶解的hco3-能够被稳定吸附在锂渣颗粒周围，从本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种具有固碳和自养护功能的水泥砂浆，其特征在于，各组分及其所占重量份数包括：水泥300～350份，改性锂渣/纳米二氧化钛浆液375～400份，砂1200～1350份；其中，改性锂渣/纳米二氧化钛浆液中各组分及其所占重量分数包括：改性纳米二氧化钛液240～260份，改性锂渣粉100～125份；所述改性纳米二氧化钛液为胺化改性纳米二氧化钛液；改性锂渣粉为聚羧酸减水组分改性的锂渣粉。

2.根据权利要求1所述的水泥砂浆，其特征在于，所述改性纳米二氧化钛液中，各组分及其所占重量分数包括：纳米二氧化钛6～9份，聚乙烯亚胺0.1～0.5份，二甲醇胺5～10份，水220～240份。

3.根据权利要求1所述的水泥砂浆，其特征在于，所述改性锂渣粉中，各组分及其所占重量分数包括：干燥的锂渣粉100份，醇溶剂100～200份，聚羧酸减水母液5～10份，水50～80份。

4.根据权利要求3所述的水泥砂浆料，其特征在于，锂渣粉的比表面积为450～480m2/kg，最可几孔径10～15nm；主要化学组成及其所占质量百分比包括：SiO2 63～66％，Al2O322～24％，CaO 2～4％。

5.根据权利要求3所述的水泥砂浆，其特征在于，所述聚羧酸减水母液，其减水率为40～45％。

6.根据权利要求1所述的水泥砂浆，其特征在于，所述改性锂渣/纳米二氧化钛浆液的具体制备步骤包括：向改性纳米二氧化钛液中加入改性锂渣粉，调节pH值至8～10，在水浴超声和通入CO2气体的条件下进行搅拌碳化处理，即得均匀稳定的改性锂渣/纳米二氧化钛浆液。

7.根据权利要求6所述的水泥砂浆，其特征在于，所述水浴超声采用的温度为30～40℃，频率为20～25Hz，超声时间为40～60min。

8.根据权利要求6所述的水泥砂浆，其特征在于，通入CO2气体的流量为1000～2000sccm；CO2气体的纯度为99.5vol％以上。

9.根据权利要求1所述的水泥砂浆，其特征在于，所述水泥为普通硅酸盐水泥；纳米二氧化钛的平均粒径为1～5nm；砂为天然砂，其细度模数为2.6～2.8。

10.权利要求1～9任一项所述具有固碳和自养护功能的水泥砂浆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

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【技术特征摘要】

1.一种具有固碳和自养护功能的水泥砂浆，其特征在于，各组分及其所占重量份数包括：水泥300～350份，改性锂渣/纳米二氧化钛浆液375～400份，砂1200～1350份；其中，改性锂渣/纳米二氧化钛浆液中各组分及其所占重量分数包括：改性纳米二氧化钛液240～260份，改性锂渣粉100～125份；所述改性纳米二氧化钛液为胺化改性纳米二氧化钛液；改性锂渣粉为聚羧酸减水组分改性的锂渣粉。

2.根据权利要求1所述的水泥砂浆，其特征在于，所述改性纳米二氧化钛液中，各组分及其所占重量分数包括：纳米二氧化钛6～9份，聚乙烯亚胺0.1～0.5份，二甲醇胺5～10份，水220～240份。

3.根据权利要求1所述的水泥砂浆，其特征在于，所述改性锂渣粉中，各组分及其所占重量分数包括：干燥的锂渣粉100份，醇溶剂100～200份，聚羧酸减水母液5～10份，水50～80份。

4.根据权利要求3所述的水泥砂浆料，其特征在于，锂渣粉的比表面积为450～480m2/kg，最可几孔径10～15nm；主要化学组成及其所占质量百分比包括：sio2 63～66％，al...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈旭，艾洪祥，王军，孟书灵，韩世界，李绍纯，岳彩虹，胡孟君，李宁，古龙龙，
申请(专利权)人：中建西部建设新疆有限公司，
类型：发明
国别省市：