一種具有固碳和自養護功能的水泥砂漿及其制備方法與流程

本發明屬于建筑材料，具體涉及一種具有固碳和自養護功能的水泥砂漿及其制備方法。

背景技術：

1、隨著城市化進程的不斷推進，對水泥基材料等的生產和應用提出了更高的碳排限制要求。使用低能耗、低碳排的替代材料，甚至是固廢材料，是目前應用最廣泛的降碳技術手段之一，但一些固廢材料的使用可能會影響基材長期性能質量。

2、強堿性的水泥基材料具備一定天然的固碳(碳化/礦化)優勢，即其堿性組分與co2反應生成caco3和h2o。目前通常采用碳化養護的技術手段來促進水泥基材料早期碳化，且其制備過程中通常需要人為提供密閉(高壓)氣室，同時涉及的碳化周期較長，限制了水泥基材料固碳的發展和應用。

技術實現思路

1、本發明的主要目的在于針對現有技術存在的問題和不足，提供一種具有固碳和自養護功能的水泥砂漿，首先利用聚乙烯亞胺和二甲醇胺對納米二氧化鈦分散液進行復合改性，利用聚羧酸減水母液改性鋰渣粉，然后將二者結合，促進納米二氧化鈦顆粒與鋰渣粉的穩定結合，并使溶解的hco3-能夠被穩定吸附在鋰渣顆粒周圍；然后引入水泥砂漿體系中，可促進實現碳化-水化協同效應，在固碳的同時，有效提升水泥砂漿的整體性能，適合推廣應用。

2、為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

3、一種具有固碳和自養護功能的水泥砂漿，各組分及其所占重量份數包括：水泥300～350份，改性鋰渣/納米二氧化鈦漿液375～400份，砂1200～1350份；其中，改性鋰渣/納米二氧化鈦漿液中各組分及其所占重量分數包括：改性納米二氧化鈦液240～260份，改性鋰渣粉100～125份；所述改性納米二氧化鈦液為胺化改性納米二氧化鈦液；改性鋰渣粉為聚羧酸減水組分改性的鋰渣粉。

4、上述方案中，所述改性納米二氧化鈦液中，各組分及其所占重量分數包括：納米二氧化鈦6～9份，聚乙烯亞胺0.1～0.5份，二甲醇胺5～10份，水225～240份。

5、進一步地，所述二甲醇胺以二甲醇胺溶液的方式引入，具體制備步驟包括：將稱取的納米二氧化鈦、聚乙烯亞胺、二甲醇胺溶液與水(不包含二甲醇胺溶液中引入的水)混合，進行攪拌處理，得所述改性納米二氧化鈦液。采用聚乙烯亞胺和二甲醇胺對納米二氧化鈦進行復合改性，可有效保證后續復合和碳化改性等應用效果。

6、上述方案中，所述聚乙烯亞胺的分子量為600～1800。

7、進一步地，所述二甲醇胺溶液的濃度為35～40wt％。

8、進一步地，所述攪拌處理采用的速率為500～800r/min，時間為10～15min。

9、上述方案中，所述改性鋰渣粉中，各組分及其所占重量分數包括：干燥的鋰渣粉100份，醇溶劑100～200份，聚羧酸減水母液5～10份，水50～80份；具體制備步驟包括：將稱取的干燥的鋰渣粉與醇溶劑混合，進行一次攪拌處理，再加入稱取的聚羧酸減水母液與水的混合液，進行二次攪拌處理，將混合材料進行干燥處理，即得改性鋰渣粉。

10、上述方案中，所述一次攪拌處理采用的速率為500～700r/min，時間為10～20min；二次攪拌處理采用的速率為1000～1500r/min，時間為40～60min。

11、上述方案中，鋰渣粉的比表面積為450～480m2/kg，最可幾孔徑10～15nm；主要化學組成及其所占質量百分比包括：sio2?63～66％，al2o3?22～24％，cao?2～4％。

12、上述方案中，所述鋰渣粉采用的干燥溫度為50～70℃，時間為12～24h；然后自然冷卻。

13、上述方案中，所述醇溶劑可選用無水乙醇等。上述方案中，所述干燥處理采用的溫度為100～105℃，時間為20～24h。

14、上述方案中，所述改性鋰渣/納米二氧化鈦漿液的具體制備步驟包括：向改性納米二氧化鈦液中加入改性鋰渣粉，并加入ph值調節劑調節ph值至8～10，在水浴超聲和通入co2氣體的條件下進行攪拌碳化處理，即得均勻穩定的改性鋰渣/納米二氧化鈦漿液。

15、上述方案中，所述ph值調節劑可選用氨水溶液等，其濃度為20～25wt％。

16、上述方案中，所述水浴超聲采用的溫度為30～40℃，時間為40～60min，頻率為20～25hz。

17、上述方案中，通入co2氣體的流量為1000～2000sccm(通入co2時間為40～60min)；co2氣體的純度為99.5vol％以上。

18、上述方案中，所述攪拌碳化處理采用的速率為100～200r/min，時間為40～60min。

19、上述方案中，所述水泥為普通硅酸鹽水泥；納米二氧化鈦的平均粒徑為1～5nm。

20、上述方案中，所述砂為天然砂，其細度模數為2.6～2.8。

21、上述方案中，所述聚羧酸減水母液的減水率為40～45％。

22、上述一種具有固碳和自養護功能的水泥砂漿的制備方法，包括如下步驟：

23、1)按配比稱取各原料，各原料及其所占重量份數包括：水泥300～350份，改性鋰渣/納米二氧化鈦漿液375～400份，砂1200～1350份；

24、2)先將改性鋰渣/納米二氧化鈦漿液加入攪拌機，再加入水泥，進行低速攪拌，再在同樣攪拌速度條件下加入砂，進行一次高速攪拌，停拌靜置后，進行二次高速攪拌；即得所述具有固碳和自養護功能的水泥砂漿。

25、上述方案中，所述改性鋰渣/納米二氧化鈦漿液的hco3-含量達23～25％。

26、上述方案中，所述低速攪拌速度為60～65r/min，時間為30～60s；高速攪拌速度為120～125r/min，其中一次高速攪拌時間為90～120s，二次高速攪拌時間為60～90s。

27、進一步地，所述砂的加入時間為30～60s。

28、上述方案中，所述停拌靜置時間為90～120s。

29、進一步地，所述水泥砂漿的養護條件包括：常溫，養護至室溫。

30、優選的，養護條件采用的相對濕度為45～50％；無需常規水泥砂漿90％以上的濕度養護或泡水養護條件；具有較好的自養護性能。

31、根據上述方案制備的水泥砂漿，其3d抗壓強度可達31～34mpa，28d抗壓強度可達63～67mpa，平均孔隙率可降低至5.2％以下。

32、本發明的原理為：

33、與現有技術相比，本發明的有益效果為：

34、1)本發明首先利用聚乙烯亞胺和二甲醇胺對納米二氧化鈦分散液進行復合改性，利用聚羧酸減水母液改性鋰渣粉；然后將二者結合，經過胺化處理帶正電的納米二氧化鈦顆粒可與被聚羧酸減水組分包覆改性且帶負電的鋰渣穩定結合，此外，聚羧酸減水組分作為一種超塑化劑，可吸附在顆粒表面，發揮很好的分散作用，有效防止顆粒團聚等問題，并能夠在基材設計時控制用水量；向所得改性鋰渣/納米二氧化鈦漿液中通入co2氣體并結合優化的復合工藝，溶解的hco3-能夠被穩定吸附在鋰渣顆粒周圍，從而形成一個穩定的hco3-載體，所得改性鋰渣/納米二氧化鈦漿液中，改性所得復合固廢摻合料能夠穩定地攜帶hco3-，在與水泥接觸后，能夠促進實現碳化-水化協同反應，有利于調控水化環境(濕度、孔隙度)，從而達到自養護的效果(尤其針對相對干燥的養護條件等)，進而有效提升水泥砂漿的性能。

35、2)本發明利用含孔結構、低鈣富硅的固廢摻合料，以其為載體將hco3-并優化其負載穩定性，利用其攜帶入新拌的水泥砂漿內，有利于促進實現碳化-水化協同效應，在固碳的同時，提升水泥砂漿的整體性能；且涉及的制備成本較低，具有顯著的經濟和環境效益，適合推廣應用。