CN100465121C - 碳化养护加气混凝土 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种由钢渣、水泥为主要材料吸收二氧化碳气体制备的碳化养护加气混凝土。是采用以下方法制成：利用含有碳化成分的钢渣或水泥为原料，加入加气剂和水，混合均匀，压制成加气混凝土，加气混凝土在碳化气体的养护下，制成碳化养护加气混凝土；碳化成分占原料的重量百分比不少于20%；所述的碳化气体为为二氧化碳气体；所述的养护条件：二氧化碳浓度大于wt15%，养护气体压力大于1bar，碳化养护温度30-200℃。该技术利用了工业废气，减少了二氧化碳温室气体的排放，制备了性能良好的加气混凝土制品，缩短了生产周期。本发明的有益效果是利废、环保、节能、成本低。

Description

碳化养护加气混凝土

(一)技术领域

本发明涉及一种建筑材料加气混凝土，特别涉及由钢渣、水泥为主要材料吸收二氧化碳气体制备的碳化养护加气混凝土。

(二)背景技术

由于人口的增加和人类生产活动的规模越来越大，向大气释放的二氧化碳(CO₂)、一氧化碳(CO)等温室气体不断增加，导致大气的组成发生变化。大气质量受到影响，气候有逐渐变暖的趋势。由于全球气候变暖，将会对全球产生各种不同的影响，较高的温度可使极地冰川融化，海平面每10年将升高6厘米，因而将使一些海岸地区被淹没。全球变暖也可能影响到降雨和大气环流的变化，使气候反常，易造成旱涝灾害，这些都可能导致生态系统发生变化和破坏，全球气候变化将对人类生活产生一系列重大影响。

本发明人申请了一种碳化养护废弃物制备建筑材料的方法，将含有碳化成分的废弃物为碳化材料，在碳化气体CO₂的养护下，制成建筑材料成品。由于废弃物制成的半成品为实心结构，碳化气体向碳化材料内部渗透较慢，其碳化时间较长，碳化不彻底，影响了碳化效果。

加气混凝土是采用建筑材料与加气剂混合，制成内部为空心结构的加气混凝土。采用上述方法制成的加气混凝土，其固化时间长，固化后的强度不高。特别是采用废水泥或钢渣等材料制成的加气混凝土，其强度更低。

(三)发明内容

本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种碳化养护加气混凝土，该技术利用了工业废气，减少了二氧化碳温室气体的排放，制备了性能良好的加气混凝土制品，缩短了生产周期，并具有利废、环保、节能、成本低的特点。

本发明是通过以下措施来实现的：

本发明涉及一种碳化养护加气混凝土，是采用以下方法制成：利用含有碳化成分的钢渣或水泥为原料，加入加气剂和水，混合均匀，压制成加气混凝土，加气混凝土在碳化气体的养护下，制成碳化养护加气混凝土；

所述的碳化成分为氧化钙、氢氧化钙、硅酸二钙、硅酸三钙、水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化铁酸钙、钙矾石、氢氧化镁和氧化镁的一种或一种以上，碳化成分占原料的重量百分比不少于20％；

所述的碳化气体为为二氧化碳气体；

所述的养护条件：二氧化碳浓度大于wt15％，养护气体压力大于1bar，碳化养护温度30-200℃。

本发明的碳化养护加气混凝土，所述的养护时间优选为2—24小时。

本发明的碳化养护加气混凝土，所述的碳化气体优选为含二氧化碳的工业废气，二氧化碳浓度为wt20—50％。

本发明的碳化养护加气混凝土，所述的碳化成分占原料的重量百分比优选为40—70％。

本发明公开了利用水泥和钢渣内含有的氧化钙、氢氧化钙、硅酸二钙、硅酸三钙、水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化铁酸钙、钙矾石、氢氧化镁和氧化镁等可被碳化成分，经碳化养护，发生如下反应：

CaO+H₂O+CO₂＝CaCO₃+H₂O

MgO+H₂O+CO₂＝MgCO₃+H₂O

3CaO·SiO₂+3CO₂+μH₂O→SiO₂·μH₂O+3CaCO₃

2CaO·SiO₂+2CO₂+μH₂O→SiO₂·μH₂O+2CaCO₃

本发明的碳化材料含有可以被碳化的氧化钙、氢氧化钙、硅酸二钙、硅酸三钙、水化硅酸钙、氢氧化镁和等成分。

碳化养护材料经碳化养护后的主要生成组成为碳酸钙和碳酸镁。

本发明是在有适量水存在的条件下，经二氧化碳废气养护加气混凝土坯体。当发生碳化反应后，体系发生放热反应，系统温度因不同碳化材料达到30-200℃，使得体系水分蒸发，环境湿度高。加气混凝土碳化材料在碳化养护条件下发生碳化反应，生成碳酸盐，产生强度。

本发明的碳化养护加气混凝土，利用水泥或钢渣为原料经加气制成加气混凝土，可以切割为不同形状的砖、板等坯体。水泥也可以使用水泥企业的水泥废弃物，或者建筑废弃物。

加气混凝土的加速碳化是人为控制加速碳化的过程，加气混凝土在富CO₂环境下，在短时间内迅速硬化。由于加气混凝土内部具有空隙，碳化气体可以容易地进入混凝土内部，可以使碳化进行地更彻底、更完全、更快速。

利用碳化养护制备加气混凝土可以有效地处理二氧化碳气体，并快速发挥加气混凝土的强度，缩短养护时间和生产周期起到利废环保的作用。

本发明的要点是发明了利用二氧化碳废气碳化养护加气混凝土。该技术利用了工业废气，减少了二氧化碳温室气体的排放，制备了性能良好的加气混凝土制品，缩短了生产周期。本发明的有益效果是利废、环保、节能、成本低。

(四)附图说明

图1为本发明实施例2的碳化材料的XRD分析图。

图中，上图为碳化后的XRD分析图，下图为碳化前的XRD分析图。1-CaCO₃，2-硅酸二钙(C₂S)，3-铁铝酸钙4-霰石。纵坐标为衍射峰强度，横坐标为衍射角度。

图2为本发明实施例1的碳化材料的SEM-EDS图。

图3为本发明实施例2的碳化材料的SEM-EDS图。

(五)具体实施方式

实施例1：

选取济南某水泥企业生产硅酸盐水泥为原料，其化学成分为：CaO64.81％，SiO₂ 21.58％，Fe₂O₃ 3.20％，Al₂O₃ 4.90％，MgO3.70％，SO₃ 0.52％。

将上述原料与适量水，混合均匀，并加入适量的发气剂和其他附加剂，经混合搅拌、浇注发泡、胚体静停后，切割为76×38×12mm³的砖，采用含有二氧化碳wt25％的工业废气进行养护，养护气体压力为1.5bar，碳化养护温度50-100℃。经过5小时的养护，制成成品砖。

经过碳化养护，硅酸盐水泥加气混凝土砖的重量增长即吸收二氧化碳14％左右；其抗压强度为：6.8MPa。

本发明的硅酸盐水泥SEM—EDS分析图如图2所示，由图中可以看出，碳化后的硅酸盐水泥加气混凝土中形成了大量1—2μm的碳酸钙晶体。比碳化硅酸盐水泥实心砖晶体尺寸增大，碳化效率提高。

实施例2：

选取济南钢铁集团排放的钢渣为原料，其化学成分为：CaO38.91％，SiO₂ 13.32％，Fe₂O₃ 23.11％，FeO 21.62％，Al₂O₃ 1.57％，MgO7.61％，P₂O₅ 1.47％，MnO₂ 2.29％。

将上述原料，加适量水，混合均匀，并加入适量的发气剂和其他附加剂，经混合搅拌、浇注发泡、胚体静停后，切割为76×38×12mm³的砖，采用含有二氧化碳wt25％以上的工业废气进行养护，养护气体压力为2bar，碳化养护温度50-150℃。经过10小时的养护，制成成品砖。

经过碳化养护，钢渣的重量增长即吸收二氧化碳13％左右，其抗压强度为：7.2MPa。

上述碳化材料碳化前后的XRD分析图如图1所示，上图为碳化后的XRD分析图，下图为碳化前的XRD分析图。图中，1-CaCO₃，2-硅酸二钙(C₂S)，3-铁铝酸钙4-霰石。从图中可以看出，碳化后，CaCO₃的含量明显提高。

上述碳化材料的SEM-EDS图如图3所示。从电镜照片可以看出，其碳酸钙晶体尺寸在3—4μm左右，晶体尺寸较碳化硅酸盐水泥加气混凝土砖有明显增大，说明其碳化效果更佳。

实施例3：

选取废旧水泥作为碳化材料，其化学成分和其重量百分比为：

将上述原料与加气剂和水混合均匀，压制成加气混凝土，切割为76×38×12mm³的砖，采用含有二氧化碳wt45％的工业废气进行养护，养护气体压力为5bar，碳化养护温度50-100℃。经过15小时的养护，制成成品砖。

经过碳化养护，钢渣的重量增长即吸收二氧化碳11％左右，其抗压强度为：5.2MPa。

Claims (4)

1.一种碳化养护加气混凝土，其特征是采用以下方法制成：利用含有碳化成分的钢渣或水泥为原料，加入加气剂和水，混合均匀，压制成加气混凝土，加气混凝土在碳化气体的养护下，制成碳化养护加气混凝土；

所述的碳化成分为氧化钙、氢氧化钙、硅酸二钙、硅酸三钙、水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化铁酸钙、钙矾石、氢氧化镁和氧化镁的一种或一种以上，碳化成分占原料的重量百分比不少于20％；

所述的碳化气体为为二氧化碳气体；

所述的养护条件：二氧化碳浓度大于15wt％，养护气体压力大于1bar，碳化养护温度30-200℃。

2.根据权利要求1所述的碳化养护加气混凝土，其特征在于：所述的养护时间为2—24小时。

3.根据权利要求1或2所述的碳化养护加气混凝土，其特征在于：所述的碳化气体为含二氧化碳的工业废气，二氧化碳浓度为20—50wt％。

4.根据权利要求1或2所述的碳化养护加气混凝土，其特征在于：所述的碳化成分占原料的重量百分比为40—70％。

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