[发明专利]一种高韧性碳酸化氢氧钙石材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高韧性碳酸化氢氧钙石材料及其制备方法，技术方案为：将三乙胺与水混溶，配制成三乙胺溶液；将三乙胺溶液与氢氧化钙粉末混合，拌匀后压制成型；对成型后的坯体进行加速碳化养护，碳化0.5h～2h后拿出并加热5min～20min，加热温度为50℃～70℃，加热后再碳化养护0.5h～2h后加热5min～20min，加热温度为50℃～70℃，此过程可反复若干次；本发明工艺简单、成本低廉、对韧性的提升效果明显。

技术领域

本发明属于无机材料领域，涉及一种碳酸化氢氧钙石碳化材料，具体涉及一种高韧性碳酸化氢氧钙石材料及其制备方法。

背景技术

随着国家的快速发展，二氧化碳排放量日益上升，由此带来了严重的社会和环境问题。废弃混凝土带来的污染问题也急需解决。作为废弃混凝土的主要成分之一，氢氧化钙以其优异的固碳性能和固碳后潜在的工程应用前景正得到越来越多的关注。

然而，作为一种无机材料，氢氧化钙碳化后也存在抗拉强度低、韧性差的缺点。这一缺点无疑限制了氢氧化钙碳化体作为建筑材料的推广和应用。因此，提升氢氧化钙碳化制品的韧性，尤其是抗拉强度和劈裂强度，已成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的内容是为了解决上述问题，提供一种工艺简单、成本低廉、高韧性碳酸化氢氧钙石碳化制品及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种高韧性碳酸化氢氧钙石材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将三乙胺与水混溶，配制成三乙胺溶液；

步骤2、将三乙胺溶液与氢氧化钙粉末混合，拌匀后压制成型形成坯体；

步骤3、对成型后的坯体在CO₂氛围下进行加速碳化养护，碳化0.5h～2h后拿出并加热5 min～20min，加热温度为50℃～70℃，加热后再碳化养护0.5h～2h后加热5min～20min，加热温度为50℃～70℃，此过程可反复若干次，最后得到固化后的高韧性碳酸化氢氧钙石材料试块。

作为优选，所述步骤1中，三乙胺溶液浓度在1％～20％之间。

作为优选，所述步骤2中，溶液与氢氧化钙质量比为0.07～0.25。

作为优选，所述步骤3中，碳化总时间1h～24h。

本发明技术原理为：三乙胺会在溶液中与碳酸钙形成稳定的寡聚体，阻止单颗粒碳酸钙沉淀的生成，当三乙胺被去除时，碳酸钙寡聚体会在方解石晶粒之间相互交联聚合。当样品受到拉应力时，这些寡聚体的交联聚合起到了阻碍微裂纹扩展的作用。发明人巧妙地利用此原理，通过三乙胺形成寡聚体胶结碳酸钙晶粒从而改善氢氧化钙碳化产物的微观结构、连续程度从而提升其抗折强度，也就是碳酸盐胶凝材料的韧性。考虑到之前所提到的实验是在溶液中采用不断搅拌、离心、压实等方法形成寡聚体，而氢氧化钙坯体碳化过程中显然难以加入以上步骤，故在碳化过程中插入加热步骤以促进三乙胺的蒸发和寡聚体的交联，并为后续碳化反应提供模板，巩固和加强晶粒间的胶结作用。

具体方法是将三乙胺溶液与氢氧化钙混合，压制成型后碳化。碳化过程中生成的碳酸钙在三乙胺的作用下形成寡聚体，之后三乙胺在加热过程中大量挥发，使得碳酸钙寡聚体相互交联聚合，在碳酸钙晶粒间胶结而形成微观结构更连续致密的碳化体。该碳化体受到拉应力时，碳酸钙晶粒间的胶结能有效阻碍裂纹的形成与扩展，明显提升其抗拉、抗折等力学性能，从而提升碳化体的韧性。

上述方法中，三乙胺的用量占氢氧化钙总质量的千分之五左右，按市价计算，仅将成本提升了0.2％左右，而碳化体的抗折强度相比于无TEA不加热的空白组提升20％～100％，且不增加新的工艺步骤，方案简单易行。

本发明有益效果是：