[发明专利]一种利用二氧化碳改善水泥基材料高温性能的方法

说明书

本发明公开了一种利用二氧化碳改善水泥基材料高温性能的方法，包括以下步骤：(1)将高纯度二氧化碳气体瓶安装在温度、湿度、浓度可控的养护箱系统内，并使箱内条件设定为最佳养护条件；(2)确定压制成型的合适压力和水灰比范围；(3)根据理想形状制备干压型水泥基材料试件，粗骨料、细骨料、水泥和水的配比等性能参数需符合国家标准，将确定配合比后的原材料在搅拌机中拌均匀后，即可倒入模具中，采用压制成型的方式制作试件；(4)将步骤(3)得到的试件立即置于步骤(1)所述的二氧化碳养护箱内，使机压型水泥基材料试件与二氧化碳充分反应，吸收并固定二氧化碳气体，生成高温稳定性较好的碳酸钙和硅胶，养护龄期不少于7天后即可有效改善水泥基材料的高温性能。本发明可以有效利用二氧化碳气体，减少温室气体排放量，符合将废气转化为可持续发展绿色增值产品的理念；有效改善水泥基材料制品600℃之前的残余性能；有效缩短养护龄期，与普通养护28天的高温性能相当；可广泛应用于冶金、化工等长期处于高温环境的特殊行业。

技术领域

本发明涉及废气回收利用及建筑材料领域，更具体地说，涉及一种利用二氧化碳改善水泥基材料高温性能的方法。

背景技术

21世纪初我国房屋建筑中使用的填充材料多为烧结的实心粘土砖，具有良好的保温、隔热、耐火性能，然而因其污染环境、浪费能源逐步被水泥胶凝材料替代，但水泥基材料的高温性能较差，制约了其在建筑领域的广泛应用。目前提高水泥基材料制品的高温性能的工艺方法不断涌出，其中常见的方法包括：(1)掺加高效减水剂，此方法对用水量较为敏感，少量增加用水，会引起泌水或离析的现象，难以保证质量均匀，易造成产品的表面缺陷；(2) 掺加矿渣、粉煤灰等火山灰活性掺合料，其火山灰活性使水泥胶凝材料更加密实，在较高温度下容易发生爆裂；(3)掺加纤维和纳米管纤维，此方法中有机合成纤维和纳米材料的制造是复杂和不经济的，而且其在水泥基材料中的均匀分布是有待解决的重大难题；(4)外表面涂抹耐火材料保护层，此方法需对养护完成后的水泥基材料进行二次施工，增加成本，浪费时间。现有研究表明，水泥基材料具有吸收二氧化碳的能力，经过二氧化碳养护后的水泥制品物理性能、力学性能、渗透性和尺寸稳定性等均得到提高，如果使用合适的二氧化碳使水泥基材料高温性能有所改善，不仅将二氧化碳回收再利用这个全球性课题和建筑材料科学有机结合，而且可以简化提高水泥基材料高温性能的方法，这与我国提出发展绿色耐火建筑材料具有高度一致性。

目前关于利用二氧化碳改善水泥基材料高温性能的专利及文献较少。其中中国专利(公开号为：CN101798854B)将二氧化碳用于提高空心混凝土构件的力学性能；中国专利(公开号为：CN104045251B)将二氧化碳用于强化再生混凝土骨料，增强废弃建筑材料的再利用；中国专利(公开号为：CN107089838A)利用二氧化碳降低硫铝酸盐泡沫混凝土的导热系数，并提高强度。上述方法仅用于提高材料在常温下的物理力学性能，并没有做到将二氧化碳应用于提高水泥基材料的高温性能上，而当前随着建筑、道桥等行业的不断发展，对水泥基材料的高温性能要求也越来越高。因此，有效改善并简化提高水泥基材料高温性能的工艺方法亟需解决。

发明内容

本发明的目的在于克服了当前改善水泥基材料高温性能过程中工艺复杂，经济损耗大，适用性受限的缺点，提出了一种制备早强并具有良好高温性能的水泥基材料的工艺方法，涵盖了水灰比，成型方式，养护条件等各个环节，可以有效提高水泥基产品在高温情况下的性能。另外，该工艺条件下能有效固定并封存二氧化碳，缓解因二氧化碳排放过多而引起的环境压力，这对绿色耐火建筑材料的发展具有重大的理论价值与工程意义。。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：利用二氧化碳改善水泥基材料高温性能，具体步骤包括：

步骤一，将高纯度二氧化碳气体瓶安装在温度、湿度、浓度可控的养护箱系统内，使养护条件控制为温度20℃，湿度65％，二氧化碳浓度20％，压力为常压；

步骤二，确定压制成型的合适压力和水灰比范围；