[发明专利]水泥基材料及其制备方法

说明书

本发明是关于水泥基材料及其制备方法，该水泥基材料的制备方法包括：将水泥基材料的原料混合，并在原料混合过程中添加胺类外加剂，加水拌和成形，进行高温预处理和CO₂矿化养护；其中，所述的胺类外加剂的添加量为原料中水泥质量的0.01‰～2‰。本发明通过在原料混合过程中添加胺类外加剂，可调节水泥基材料的内部微孔结构，提高CO₂溶解度和钙镁离子溶出率，有效提高CO₂碳化反应深度，提高水泥基材料中的CO₂碳化率，具有较好的节能减碳效应。采用本发明方法得到的水泥基材料的碳化率为28‑35％。

技术领域

本发明涉及混凝土养护技术领域，特别是涉及水泥基材料及其制备方法。

背景技术

CO₂矿化养护技术利用早期成型后的混凝土材料和CO₂之间的碳酸化反应和产物沉积过程实现产品力学强度等特性的提升，主要关注的是预处理/早期水化成型后的混凝土中胶凝成分和CO₂之间的矿化养护(即加速碳酸化)，此过程中胶凝材料的水化过程不再是强度形成的主要反应。

硅酸钙能和CO₂快速反应并在短期内获得较高的强度，理论上，硅酸盐水泥与CO₂完全反应后CO₂消耗量可以达到水泥质量的50％左右，但常规养护方式下水泥与CO₂反应的程度不超过15％，通过矿化养护能够快速缩短硬化周期，将碳化养护反应的程度提高至20％左右，但仍远低于理论固碳率。

围绕CO₂矿化养护水泥基材料技术，国内外科研机构已开展了大量的研究工作，但大部分研究是集中在通过优化养护制度、调节水灰比等方式，促使水泥基材料力学性能的提升。目前，已采用的技术包括利用超临界二氧化碳与水泥、砂石一起拌和，从而实现二氧化碳矿化；或是在高压条件下对低水灰比的混凝土进行二氧化碳养护。但这些方法均存在操作困难、成本高等问题。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种水泥基材料及其制备方法，所要解决的技术问题是通过在水泥基材料中添加胺类物质调节其内部孔道结构，改善CO₂扩散和钙镁离子的溶出条件，促进碳化深度的提高。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种水泥基材料的制备方法，其包括：

将水泥基材料的原料混合，并在原料混合过程中添加胺类外加剂，加水拌和成形，进行高温预处理和CO₂矿化养护；其中，所述的胺类外加剂的添加量为原料中水泥质量的0.01‰～2‰。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

优选的，前述的水泥基材料的制备方法，其中所述的胺类外加剂选自一乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、哌嗪、N-甲基二乙醇胺、N,N-二乙基乙醇胺和三亚乙基四胺中的至少一种。

优选的，前述的水泥基材料的制备方法，其中所述胺类外加剂，以质量百分比计，由以下组分组成：一乙醇胺10～30％和2-氨基-2甲基-1-丙醇70～90％。

优选的，前述的水泥基材料的制备方法，其中所述胺类外加剂，以质量百分比计，由以下组分组成：一乙醇胺5～20％和N-甲基二乙醇胺80～95％。

优选的，前述的水泥基材料的制备方法，其中所述胺类外加剂，以质量百分比计，由以下组分组成：N-甲基二乙醇胺25～40％、2-氨基-2甲基-1-丙醇25～40％和N,N-二乙基乙醇胺20～50％。

优选的，前述的水泥基材料的制备方法，其中所述的高温预处理的温度为100～200℃，时间为10～60min，气氛为常压空气。