[发明专利]一种碳固化胶凝材料、制备方法及应用

说明书

一种碳固化胶凝材料、制备方法及应用，涉及建筑材料技术领域。按以下步骤进行，1）、将废旧混凝土微粉和电石渣混合均匀，其中，废旧混凝土微粉45～60wt％，电石渣55～40wt％，粉磨成生料粉，然后进行压片，得到生料片；2）、将步骤1）制得的所述生料片置于1150~1250℃温度下，煅烧时间1~2小时，得到块状胶凝材料；3）、将步骤2）制得的所述块状胶凝材料粉磨至比表面积为350～450m2/kg，得碳固化胶凝材料。本发明中的碳固化胶凝材料不能水化硬化，但能够通过短期的碳化养护获得优异的力学性能。早期强度高、后期强度持续增长，力学性能稍优于普通硅酸盐水泥后期继续水化可以有更高的强度。

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及以废旧混凝土微粉与电石渣为原料制备碳固化胶凝材料的方法及应用。

背景技术

由于建筑物的拆除或倒塌，将产生大量建筑垃圾。据统计，中国是世界上产生建筑垃圾最多的国家，每年建筑垃圾产生量近20亿吨，其中，废旧混凝土约占30％-40％，不仅占用耕地，污染环境，而且碱性的废旧混凝土会令大片土壤失去活性。此外，电石渣是电石水解获取乙炔气后的以氢氧化钙为主要成分的废渣。处置方法有填海、填沟、堆放、自然沉降等。由于本身的强碱性，电石渣以上处理效果均不尽人意。

水泥是目前世界上使用量最大的建筑材料，但是，传统硅酸盐胶凝材料烧成温度较高，一般为1450℃。传统硅酸盐胶凝材料高能耗烧成的根本原因在于其高钙矿物的设计、石灰石的分解。此外，用石灰石煅烧高钙矿物导致了优质石灰石过多消耗，以及温室气体CO₂和有害气体SO₂、NO_X等的大量排放，从而加剧了水泥工业的能源、资源消耗及环境负荷。

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。

利用废旧混凝土微粉和电石渣烧制胶凝材料，生产以低钙矿物为主要矿物的新型低钙胶凝材料不仅能解决工业固废难以处理的问题，而且不消耗石灰石。由于原料中只含少量的CaCO₃，可以显著降低胶凝材料的烧成温度并且可以大大降低煅烧过程二氧化碳的排放量，具有多方面的意义，但是低钙硅酸盐矿物的水化活性较差，难以循环利用。因此，如何激发低钙硅酸盐矿物的活性使其能够进行循环利用，对本领域技术人员来说是一大挑战。

发明内容

本发明的目的是提供一种碳固化胶凝材料、制备方法及应用，能克服上述现有技术中废旧混凝土、电石渣堆存占用耕地，污染环境，对周围地下水体、土壤、空气和生态环境造成严重污染的问题，以及传统硅酸盐胶凝材料中的高钙矿物设计导致能源过度消耗、环境污染严重的问题；能够充分激发低钙硅酸盐矿物的活性，使其实现循环利用。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：将废旧混凝土微粉和电石渣混合均匀，粉磨成生料粉，压片制得生料片，高温下煅烧成块状胶凝材料，粉磨制得碳固化胶凝材料；

以质量百分比计，所述生料粉的组成为废旧混凝土微粉55～60％，电石渣45～55％。

进一步地，制得的碳固化胶凝材料由硅钙石、钙铝黄长石和硅灰石组成，以质量百分比计，硅钙石：45～60％，钙铝黄长石：35～45％，硅灰石：5～15％。

本发明碳固化胶凝材料的制备方法，按以下步骤进行，

1）、将废旧混凝土微粉和电石渣混合均匀，