[发明专利]一种增强碱激发混凝土抗碳化能力的方法

说明书

一种增强碱激发混凝土抗碳化能力的方法，属于提高碱激发混凝土抗碳化能力的方法。该方法在制备碱激发混凝土时掺入5％—30％(胶凝材料质量比)P·O42.5级普通硅酸盐水泥，使水泥发生水化反应并在碱激发混凝土内生成大量Ca(OH)₂，显著提升抗碳化物质含量，明显改善抗碳化能力，增强碱激发混凝土的耐久性。同时抗碳化能力的提升可以避免碱激发混凝土由于碳化反应引起抗压强度骤降，确保碱激发混凝土仍具有高强度优势。因此，Ca(OH)₂内生成法消除了碱激发混凝土抗碳化能力不足的影响，实现了碱激发混凝土在工程中的应用，采用碱激发混凝土代替水泥混凝土，既可消除工业固体废弃物大量堆积所造成的环境污染问题，又可以缓解对硅酸盐水泥的过度依赖，减少对不可再生资源的过度消耗，对于我国这样一个能源紧缺和环境污染比较严重的国家具有重要的意义。

技术领域

一种增强碱激发混凝土抗碳化能力的方法

背景技术

碱激发混凝土是近年来发展起来的一种新型混凝土材料，由于其在诸多性能上优于水泥混凝土，所以碱激发混凝土已经成为国内外研究的热点问题。碱激发混凝土多以含硅酸盐或铝硅酸盐矿物的工业固体废物为主要原料，与其他矿物掺合料以及适量的碱硅酸盐溶液充分混合，在常温或蒸压条件下养护成型，是一类由铝硅酸盐胶凝成分粘结的材料。与水泥混凝土相比，碱激发混凝土不仅具有早强与高强的特点(养护3天抗压强度可达40MPa，养护28天可达70MPa)，而且还具有耐碱或盐的腐蚀、渗透率低等优点；同时制备碱激发混凝土的原材料不需要像生产水泥那样经过高温煅烧或烧结，而且聚合反应在常温条件就可以完成，能耗低，几乎无污染。最重要的是碱激发混凝土可以循环利用，所以碱激发混凝土是一种节能环保型建筑材料，在不久的将来大有取代水泥混凝土作为主要建筑材料的趋势。

然而研究表明，碱激发混凝土的抗碳化能力明显不足。由于空气中含有一定浓度的CO₂(质量分数0.03％)，CO₂通过扩散作用渗入碱激发混凝土内部，溶解在孔隙溶液中并形成H₂CO₃，H₂CO₃与碱性物质发生中和反应，引起碱激发混凝土内部碱度降低以及聚合产物(C-A-S-H与C-S-H凝胶)发生脱钙化反应。碱度降低将导致碱激发混凝土内部钢筋钝化膜的破坏，加速钢筋的锈蚀，造成承载能力的下降，严重影响碱激发混凝土的耐久性。同时聚合产物的脱钙化反应将诱发聚合产物的破坏，造成碱激发混凝土抗压强度的降低。因此，抗碳化能力的不足严重影响碱激发混凝土在工程中的应用，必须显著提高碱激发混凝土的抗碳化能力才能实现其作为主要建筑材料在工程中广泛应用的目的。

由于水泥在水化反应过程中生成大量可抵抗碳化作用的物质—Ca(OH)₂(约占凝胶总量的20％)，所以水泥混凝土具有优良的抗碳化能力。本专利通过在制备碱激发混凝土时掺入适量的P·O 42.5级普通硅酸盐水泥，在碱激发混凝土内生成大量的Ca(OH)₂，提升抗碳化物质的含量，达到显著改善抗碳化能力的目的。同时合理设计水泥掺入量，确保掺入的水泥既能起到显著改善碱激发混凝土抗碳化能力的目的，又能避免水泥掺入过量对聚合反应造成不利的影响。因此 Ca(OH)₂内生成法可以显著提高碱激发混凝土的抗碳化能力，缓解碳化作用对抗压强度造成的影响，对碱激发混凝土在工程中的应用具有重要的意义。

发明内容