[发明专利]一种基于碳酸化的高性能结构材料的制备方法

说明书

本发明提供一种基于碳酸化的高性能结构材料的制备方法，该制备方法采用钙质原料、硅质原料烧制成主要矿物组成为硅酸三钙、β‑硅酸二钙等具有水化活性，或γ‑硅酸二钙、二硅酸三钙、硅酸一钙等无水化活性，或上述任意矿物的组合的熟料，并将其与细骨料/和外加剂混合后，以低水固比成型，并进行碳酸化养护，其在养护过程中形成具有较高力学性能的碳酸钙和硅胶，使得本发明制得的高性能结构材料相比水泥基材料中的C‑S‑H凝胶具有更加优异的力学性能、热稳定性、耐侵蚀性能和体积稳定性，且可使其具有更短的养护时间，适用于建筑外墙、海洋设施、快速修复等工程建设。

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，特别涉及一种基于碳酸化的高性能结构材料的制备方法。

背景技术

混凝土是通过水泥的水化反应生成C-S-H凝胶等水化产物将砂石骨料胶连形成的一种多孔、多相、多尺度的复杂结构材料，具有抗压强度高以及生产原料与工艺适应性强等优点，是当今世界用量最大的建筑材料。

石灰石(Limestone)是水泥生产的关键原料，同时也是混凝土的重要骨料，具有高强、高稳定、高耐久的特点，若能制备出一种产物组成结构类似于石灰石的建筑材料，则可以显著提升其力学性能和耐久性，促进基础设施建设向更广阔的区域延伸。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种基于碳酸化的高性能结构材料的制备方法，以解决现有水泥水化反应生成C-S-H凝胶热稳定性和耐侵蚀性能较低的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于碳酸化的高性能结构材料的制备方法，包括以下步骤：

1)熟料烧成：将钙质原料、硅质原料破碎、混合、粉磨，得到生料；将所述生料煅烧后，冷却，粉磨，得到磨细熟料；

2)坯体成型：将所述磨细熟料、细骨料、外加剂混合后，加水搅拌均匀，然后，浇筑成型，并养护24h后脱模，脱模后干燥，得到浇筑成型坯体；或将所述磨细熟料、细骨料混合后，加水搅拌均匀，然后，压制成型，得到压制成型坯体；

3)碳酸化养护：将所述浇筑成型坯体或所述压制成型坯体进行碳酸化养护，得到基于碳酸化的高性能结构材料。

可选地，所述步骤1)中所述生料的钙硅比为1.78-1.93。

可选地，所述步骤1)中所述煅烧的烧成温度为1320-1420℃，所述冷却的冷却速率为150-350℃/min。

可选地，所述步骤1)中所述磨细熟料的勃式比表面积为280-380m²/kg。

可选地，按质量百分数计，所述步骤2)的浇筑成型中所述磨细熟料、所述细骨料、所述外加剂的用量分别为50-70％、25-45％、3-5％，所述水的加入量为所述磨细熟料的用量的20-25％。

可选地，所述步骤2)的浇筑成型中所述养护的养护温度为20-40℃、养护湿度为75-100％；所述步骤2)的浇筑成型中所述干燥采用红外干燥，且干燥后的坯体含水率为10-15％。

可选地，按质量百分数计，所述步骤2)的压制成型中所述磨细熟料、所述细骨料的含量分别为50-70％、30-50％，所述水的加入量为所述磨细熟料的用量的10-15％。

可选地，所述步骤2)中所述压制成型的压力为20-40MPa，保压时间为1-3min。

可选地，所述步骤2)中所述浇筑成型或所述压制成型的细骨料均为石英砂，且所述石英砂由平均粒径为150μm的石英砂A和平均粒径为400μm的石英砂B按照35-45∶55-65的质量比混合而成。