混凝土的二氧化碳養護方法及工藝的製作方法

2023-10-06 17:24:39 2

專利名稱：：混凝土的二氧化碳養護方法及工藝的製作方法
技術領域：
：本發明涉及混凝土養護工藝，特別係指一種利用二氧化碳養護混凝土的方法及工藝。技術背景為了縮短生產周期，混凝土製品通常在成型後採用蒸汽養護。然而蒸汽養護消耗大量能源，增加了製品的成本，據測算，一個尺寸20X20X40釐米的普通集料混凝土砌塊和輕集料混凝土砌塊蒸汽養護時的能耗分別為2300千焦和2500千焦。而且在養護過程中，熱膨脹、溫度梯度、混凝土化學減縮和收縮在短時期內的發展、鈣礬石延時形成等因素往往會導致混凝土開裂，影響混凝土製品質量。Patel等的研究發現當混凝土養護溫度超過85'C時，混凝土基體中出現明顯的微裂縫並形成網絡。用二氧化碳來養護石灰基材料已有近千年的歷史。然而直到上世紀60年代，人們發現水硬性和非水硬性的矽酸鈣都能和二氧化碳快速反應並在很短時期內獲得較高的強度。用C:,S和小於0.18的水膠比而壓製成型的圓柱體砂漿，在二氧化碳壓力為4bar時，其抗壓強度在3分鐘內就可以達到14MPa。隨後，有數篇文獻報導了將超臨界二氧化碳與水泥一起拌和來進行二氧化碳養護。二氧化碳養護混凝土技術，主要是利用二氧化碳能與水泥的熟料成分間發生的化學反應而引起水泥和混凝土硬化以及產生迅速強度發展，而且由於其主要反應產物碳酸鈣的穩定性較好，從而能使得二氧化碳養護的混凝土具有較好的尺寸穩定性。同時與蒸汽養護混凝土相比，利用二氧化碳養護混凝土能降低能耗、改善混凝土的性能。但採用如此低的水膠比需用很高的壓力來成型，因此，在工業上的應用受到很大的限制；另外，採用超臨界二氧化碳對混凝土進行養護，也很難應用於實際工程中。
發明內容本發明的目的在於克服現有技術之不足而提供一種工藝方法簡單、養護效果好、可有效縮短混凝土養護周期、降低養護費用、減少混凝土養護過程幹縮量、提高混凝土製品尺寸精度的混凝土的二氧化碳養護方法及工藝。本發明____混凝土的二氧化碳養護方法是採用下述方案實現的將新拌混凝土成型、拆模，將拆模後的製品預養護，混凝土的水灰比應控制在0.220.4之間。如使用較低的水灰比，須採用壓制或震動成型，壓制或震動成型的製品在成型後立即就能脫模。當水灰比較高時，混凝土就須用澆鑄方法進行成型，等到澆鑄的製品具有一定強度時，才能進行脫模將預養護後的製品進行二氧化碳養護。本發明_—_混凝土的二氧化碳養護工藝是釆用下述方案實現的將新拌混凝土成型、拆模，將拆模後的製品置於相對溼度在35-70%的環境中預養護至少30分鐘，將預養護後的製品置於真空度在-0.03兆帕以下、二氧化碳氣體的濃度大於5%的環境中養護至少15分鐘後成型。本發明由於採用上述工藝方法，具有以下特點1、本發明採用預養護使混凝土製品失去部分水，一方面使得二氧化碳較易進入製品中，另一方面造成合適的潮溼度環境，因而二氧化碳能與水泥中的熟料發生迅速的化學反應，生成穩定性很高的碳酸鈣，為此混凝土在幾分鐘至幾個小時內就具有較高的強度，同時使二氧化碳養護的混凝土又具有較好的穩定性。例如，混凝土砌塊的幹縮較大，採用混凝土砌體的承重牆或填充牆容易出現開裂和滲漏。混凝土砌體收縮過大嚴重影響了其作為牆體材料的應用。二氧化碳養護能夠明顯降低混凝土的收縮，提高尺寸穩定性，有利於混凝土砌塊牆體的推廣和應用。2、大規模採用二氧化碳養護混凝土，可有效利用廢棄的二氧化碳氣體，減少溫室氣體排放量，對保護環境、扼制溫室效應的發生，具有積極的促進作用。3、二氧化碳養護由於反應產物為碳酸鈣，從而降低了混凝土中pH值，為耐鹼性差或不耐鹼的玻璃纖維等材料在混凝土中廣泛應用創造了條件；促進混凝土質量水平的提高和產品升級以及技術水平的提咼。綜上所述本發明具有工藝方法簡單、養護效果好、可有效縮短混凝土養護周期、降低養護費用、減少混凝土養護過程幹縮量、提高混凝土澆鑄尺寸精度、有效固化二氧化碳氣體，具有重大的經濟和社會效益，是一種既節能環保又可有效提高混凝土質量的混凝土養護方法，適於工業化大生產。附圖1為本發明--一混凝土的二氧化碳養護方法流程圖。附圖2為混凝土的二氧化碳養護與蒸汽養護後砌塊幹縮測試曲線圖。見圖2，對二氧化碳和蒸汽養護後的砌塊按照ASTMC426標準進行測試，幹縮測量試樣尺寸為10X275X2.5釐米，幹縮測試曲線圖表明二氧化碳養護的砌塊的幹縮值比蒸汽養護的砌塊的幹縮值明顯要小。具體實施例實施例1:1、混凝土試樣的成型及脫模採用矽酸鹽水泥、河砂(細度模數為2.6)和粒徑範圍為510毫米的碎石，在沒有說明時，混凝土按水泥沙子碎石水=1:3:2.5:0.35的配合比配製。混凝土混合料拌合後即裝入模具中成型、拆模。2、試樣預養護脫模後的試樣立即預養護4小時。預養護是在相對溼度為35-70%、溫度為22士3。C流通的空氣中進行。3、蒸氣養護的試樣模擬製品的蒸氣養護，一批試樣進行蒸氣養護的制度為試件成型並在潮溼環境中預養護2小時後，在4小時內由室溫升到7(TC，在7(TC溫度下恆溫養護10小時，再在2小時內由7CTC降溫到室溫。蒸養後混凝土試件即測強度為10.5兆帕。4、混凝土的二氧化碳養護將預養護4小時後的試樣放在二氧化碳養護箱內，抽真空至-0.09兆帕，然後充入濃度99.5%的二氧化碳氣體。二氧化碳養護時間為5、10、15、30、60、120、180、240分鐘。表1為相同預養護4小時後再二氧化碳養護的二氧化碳養護程度和二氧化碳養護後即測抗壓強度實測結果。由試驗結果可知再經過至少15分鐘二氧化碳養護時間後的試件是能達到理想二氧化碳養護效果和抗壓強度值。tableseeoriginaldocumentpage7表1實施例2:1、混凝土分別採用水灰比大小為0.18、0.22、0.25、0.3、0.35、0.4、0.5，各水灰比配比中砂率以及集料含量按表1配比配製。試件成型壓力根據不同水灰比大小在1580兆帕之間取值。200710035219.5說明書第6/ll頁2、按實施例i的工藝條件完成混凝土的脫模和預養護工藝。3、混凝土試件的二氧化碳養護將經過預養護後混凝土試件放在二氧化碳養護箱內，抽真空至一0.09兆帕，然後充入濃度為99.5%的二氧化碳氣體。二氧化碳養護時間恆定為2小時。表2為不同水灰比大小混凝土的二氧化碳養護程度與二氧化碳養護後即測抗壓強度實測結果。試驗結果表明當水灰比處於0.220.4之間時，經過二氧化碳養護後的試件是可以達到理想二氧化碳養護效果和抗壓強度值。水膠比大小二氧化碳養護程度(％)二氧化碳養護後即測抗壓強度(兆帕)備註0.18一一在壓力下也無法成型0.2220.39.02—0.25218.71_0.322,28.52—0.3525.18.64—0.416.16.61—0.5一_加壓時有水分擠出8表2實施例3:1、按實施例1的工藝條件完成混凝土試樣的成型及脫模工藝；2、混凝土試件的預養護將試樣分別置於相對溼度為20%、35。％、45%、55%、60。％、70%和80%的流通環境中進行預養護，預養護的時間分別為0.5、0.75、2、3、8、24小曰寸。3、混凝土試件的二氧化碳養護將經過預養護後混凝土試件放在二氧化碳養護箱內，抽真空至一0.09兆帕，然後充入濃度為99.5%的二氧化碳氣體。二氧化碳養護時間恆定為2小時。表3為不同預養護後再恆定二氧化碳養護試塊的二氧化碳養護程度與二氧化碳養護後即測抗壓強度實測結果。由試驗結果可知此在相對溼度為35%70%的環境中預養護，而且預養護時間大於或等於30分鐘的情況下的試件是可以達到理想二氧化碳養護效果和抗壓強度值。預養護預養護環境時間二氧化碳二氧化碳養護相對溼度(小養護程度後即測抗壓強備註(%)時)(%)度(兆帕)tableseeoriginaldocumentpage10tableseeoriginaldocumentpage11表3實施例4:1、按實施例1的工藝條件完成混凝土試樣的成型及脫模和預養護工藝；2、混凝土試件的二氧化碳養護將經過預養護後混凝土試件放在二氧化碳養護箱內，二氧化碳養護室內真空度分別設定為0、一0.03、一0.05、一0.07和一0.09兆帕，然後充入濃度為99.5%的二氧化碳氣體。二氧化碳養護時間恆定為2小時。表4為試件在不同真空度情況下的二氧化碳養護程度與二氧化碳養護後即測抗壓強度實測結果。由試驗結果可知當試件在真空度小於或等於-O.03兆帕的情況下進行二氧化碳養護，養護後試件是可以達到理想二氧化碳養護效果和抗壓強度值。tableseeoriginaldocumentpage12表4實施例5:1、按實施例1的工藝條件完成混凝土試樣的成型及脫模和預養護工藝；2、混凝土試件的二氧化碳養護將經過預養護後混凝土試件放在二氧化碳養護箱內，抽真空至一0.09兆帕，二氧化碳氣體的濃度分別設定為5%、25%、50%和99.5%。二氧化碳養護時間分別為20、16、4和2小時。表5為試件在不同二氧化碳濃度下的二氧化碳養護程度與二氧化碳養護後即測抗壓強度實測結果。由試驗結果可知當試件在濃度大於5%的二氧化碳環境下進行二氧化碳養護，養護後試件是可以達到理想二氧化碳養護效果和抗壓強度值。tableseeoriginaldocumentpage13表權利要求1、混凝土的二氧化碳養護方法，其特徵在於將新拌混凝土成型、拆模，將拆模後的製品首先進行預養護，然後將預養護後的製品進行二氧化碳養護。2、混凝土的二氧化碳養護工藝，其特徵在於將新拌混凝土製品成型後放在相對溼度在35-70%的環境中，預養護一段時間，再將製品放到能密封的養護容器中進行抽真空，然後充入二氧化碳的氣體進行養護。3、根據權利要求2所述的混凝土的二氧化碳養護工藝，其特徵在於新拌混凝土製品的水灰比應控制在0.220.4之間。4、根據權利要求2所述的混凝土的二氧化碳養護工藝，其特徵在於預養護時間要大於或等於30分鐘。5、根據權利要求2所述的混凝土的二氧化碳養護工藝，其特徵在於將裝有製品的養護容器先進行抽真空，真空度小於或等於-0.03兆帕。6、根據權利要求2所述的混凝土的二氧化碳養護工藝，其特徵在於充入製品養護容器中的氣體的二氧化碳濃度應大於或等於5%。7、根據權利要求2所述的混凝土的二氧化碳養護工藝，其特徵在於製品的二氧化碳養護時間大於或等於15分鐘。全文摘要混凝土的二氧化碳養護方法及工藝，是將新拌混凝土成型、拆模，將拆模後的製品置於相對溼度在35-70％的環境中預養護至少30分鐘，將預養護後的製品置於真空度在-0.03兆帕以下、二氧化碳氣體的濃度大於5％的環境中養護至少15分鐘後成型。本發明具有工藝方法簡單、養護效果好、可有效縮短混凝土養護周期、降低養護費用、減少混凝土養護過程幹縮量、提高混凝土澆鑄尺寸精度、有效固化二氧化碳氣體，是一種節能環保的混凝土養護方法，適於工業化大生產。文檔編號B28B11/00GK101125442SQ200710035219公開日2008年2月20日申請日期2007年6月27日優先權日2007年6月27日發明者史才軍,鄒慶焱,鄭克仁申請人:中南大學