[发明专利]一种增强碱激发混凝土抗碳化能力的方法—Ca(OH)2內掺法

说明书

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。

技术领域

一种增强碱激发混凝土抗碳化能力的方法—Ca(OH)₂內掺法

背景技术

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。

发明内容