【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水泥早强剂制备，具体涉及一种具有负碳功能的硅酸盐水泥碳化早强剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
2、随着国家双碳政策的提出，水泥工业的减碳任务十分艰巨。目前，水泥工业的减排路径主要有三条：源头降碳、过程减碳及碳捕集技术。其中从源头上降碳为最根本的减排方式。由于源头的碳来源主要是熟料，所以在配置水泥的过程中少掺熟料就能达到源头降碳的目的，但是水泥的28天强度跟熟料掺量有直接关系，按照水泥工业的经验值，熟料强度每降低1mpa，在配置水泥的过程中便要多掺入1.5~2%的熟料。所以源头降碳最有效的方法便是尽可能提高熟料的28天龄期强度。
3、目前，提高熟料28天强度的主要措施为：（1）调整熟料煅烧条件及矿物组成。然而，方法会妨碍正常的生产过程以及技术门槛较高的缺点，水泥生产企业很少采用该方法。（2）掺入早强型的外加剂。该方法是目前国内外普遍采用的方法。然而，目前大规模使用的早强剂大都采用有机合成的方式，污染性较高且价格均比较昂贵。此外，市场流通的早强剂的早强原理均是通过对水化过程中离子的络合作用使熟料矿物加速水化。但这种方式对更长龄期的强度没有改善作用，即对混凝土结构的后期强度没有贡献。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种具有负碳功能的硅酸盐水泥碳化早强剂及其制备方法和应用，不仅能够有效解决现有
2、首先，本专利技术公开一种具有负碳功能的硅酸盐水泥碳化早强剂，包括如下组分：ca2sio4-α’l粉末0~8重量份、ca3al2o6-o粉末0~5重量份、cao粉末0~5重量份。其中：所述ca2sio4-α’l、ca3al2o6-o分别为通过k+掺杂ca2sio4、ca3al2o6得到，其化学式分别为k2o·23cao·12sio2与k2o·8cao·3al2o3。
3、进一步地，所述ca2sio4-α’l粉末采用如下方法制备：
4、（1）取如下原料：cao 6.13~6.34重量份、sio23.42~3.52重量份、k2o 0.23~0.4重量份。
5、（2）将上述原料混合后先进行初次煅烧，完成后进行二次煅烧，将煅烧产物急冷后研磨成粉，即得所述ca2sio4-α’l粉末。
6、进一步地，步骤（2）中，所述初次煅烧的温度为1050~1100℃，时间为1~2小时。在此过程中，cao开始与sio2反应形成ca2sio4，且样品体积开始发生变化。
7、进一步地，步骤（2）中，所述二次煅烧的温度为1400~1450℃，时间为5~6小时。在此过程中，cao与sio2的反应加速，k+离子开始固溶进入ca2sio4的晶格内，形成ca2sio4-α’l。
8、进一步地，所述ca3al2o6-o粉末采用如下方法制备：
9、（i）取如下原料：cao 5.29~5.32重量份、al2o33.48~3.73重量份、k2o 0.95~1.21重量份。
10、（ii）将上述原料混合后先进行初次煅烧，完成后进行二次煅烧，将煅烧产物急冷后研磨成粉，即得所述ca3al2o6-o粉末。
11、进一步地，步骤（ii）中，所述初次煅烧的温度为850~950℃，时间为2~4小时。在此过程中，cao与al2o3形成最终产物的前驱产品caal2o4。
12、进一步地，步骤（ii）中，所述二次煅烧的温度为1250~1300℃，时间为4~6小时。在此过程中，前驱产物caal2o3继续与cao反应形成ca3al2o6，同时形成小部分高温液相使k+离子迅速进入ca3al2o6的晶格中，形成ca3al2o6-o。
13、其次，本专利技术公开所述具有负碳功能的硅酸盐水泥碳化早强剂的制备方法，包括如下步骤：将所述ca2sio4-α’l粉末、ca3al2o6-o粉末、cao粉末与无水溶剂混合均匀形成浆料，烘干后即得所述早强剂。
14、进一步地，各所述粉末的总质量与无水溶剂的质量比为1：0.5~1：1.5；可选地，所述无水溶剂包括无水乙醇、异丙醇、无水甲醇、丙三醇等中的至少一种。
15、进一步地，所述烘干温度为80~90℃，烘干时间为1~2小时。
16、最后，本专利技术公开所述具有负碳功能的硅酸盐水泥碳化早强剂在硅酸盐水泥中的应用。可选地，所述早强剂在硅酸盐水泥中质量分数为2~7%。
17、相较于现有技术，本专利技术的技术方案至少具有以下方面的有益效果：
18、首先，本专利技术提供了一种新型的硅酸盐水泥碳化早强剂，相对于有机合成类早强剂的制备，本专利技术早强剂制备过程中没有污染，而且原材料十分容易获得，有效降低了早强剂的制备成本。
19、其次，本专利技术早强剂中的ca3al2o6-o因其显著促进水解离的化学特性，使得其在遇到硅酸盐水泥中的拌和水后，可以通过金属-质子交换反应促进ca2+离子及k+离子的解吸，有效提升硅酸盐水泥中水化溶液的3天前的碱度，使水泥在水化初期就能够吸收大量空气的co2，这些二氧化碳与硅酸盐水泥的水化产物氢氧化钙反应后形成碳酸钙，不仅填充了水泥浆体的孔隙还生成强度更高的水化产物，从而提高水泥的强度。而早强剂中的所述ca2sio4-α’l的水化需要较长的时间才能发生金属-质子的交换反应，因此其释放k+的速度较为缓慢，从而接替所述ca3al2o6-o提升硅酸盐水泥中水化溶液3天后的碱度，实现了长龄期固碳的效果，不仅具有非常可观的负碳功能。而早强剂中的cao在水化初期便形成大量的氢氧化钙晶核，加速硅酸盐水泥的水化，进而形成更多的水化产物氢氧化钙。同时，吸收的co2进一步将氢氧化钙碳化成碳酸钙，同样起到提高水泥强度的作用。本专利技术通过ca3al2o6-o和ca2sio4-α’l之间的相互协同以及对硅酸盐水泥水化产物氢氧化钙、空气中二氧化碳的利用，实现了改善硅酸盐水泥全龄期强度的作用。
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1.一种具有负碳功能的硅酸盐水泥碳化早强剂，其特征在于，包括如下组分：Ca2SiO4-α’L粉末0~8重量份、Ca3Al2O6-o粉末0~5重量份、CaO粉末0~5重量份；其中：所述Ca2SiO4-α’L、Ca3Al2O6-o分别为通过K+掺杂Ca2SiO4、Ca3Al2O6得到，其化学式分别为K2O·23CaO·12SiO2与K2O·8CaO·3Al2O3。
2.根据权利要求1所述的具有负碳功能的硅酸盐水泥碳化早强剂，其特征在于，所述Ca2SiO4-α’L粉末采用如下方法制备：
3.根据权利要求2所述的具有负碳功能的硅酸盐水泥碳化早强剂，其特征在于，步骤（2）中，所述初次煅烧的温度为1050~1100℃，时间为1~2小时。
4.根据权利要求2所述的具有负碳功能的硅酸盐水泥碳化早强剂，其特征在于，步骤（2）中，所述二次煅烧的温度为1400~1450℃，时间为5~6小时。
5.根据权利要求1所述的具有负碳功能的硅酸盐水泥碳化早强剂，其特征在于，所述Ca3Al2O6-o粉末采用如下方法制备：
6.根据权利要求5所述的具有负碳
7.根据权利要求5所述的具有负碳功能的硅酸盐水泥碳化早强剂，其特征在于，步骤（ii）中，所述二次煅烧的温度为1250~1300℃，时间为4~6小时。
8.权利要求1-7任一项所述的具有负碳功能的硅酸盐水泥碳化早强剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将所述Ca2SiO4-α’L粉末、Ca3Al2O6-o粉末、CaO粉末与无水溶剂混合均匀形成浆料，烘干后即得所述早强剂。
9.根据权利要求8所述的具有负碳功能的硅酸盐水泥碳化早强剂的制备方法，其特征在于，各所述粉末的总质量与无水溶剂的质量比为1：0.5~1：1.5；
10.权利要求1-7任一项所述的具有负碳功能的硅酸盐水泥碳化早强剂，或者权利要求8或9所述的制备方法得到的早强剂在硅酸盐水泥中的应用；可选地，所述早强剂在硅酸盐水泥中质量分数为2~7%。
...【技术特征摘要】
1.一种具有负碳功能的硅酸盐水泥碳化早强剂，其特征在于，包括如下组分：ca2sio4-α’l粉末0~8重量份、ca3al2o6-o粉末0~5重量份、cao粉末0~5重量份；其中：所述ca2sio4-α’l、ca3al2o6-o分别为通过k+掺杂ca2sio4、ca3al2o6得到，其化学式分别为k2o·23cao·12sio2与k2o·8cao·3al2o3。
2.根据权利要求1所述的具有负碳功能的硅酸盐水泥碳化早强剂，其特征在于，所述ca2sio4-α’l粉末采用如下方法制备：
3.根据权利要求2所述的具有负碳功能的硅酸盐水泥碳化早强剂，其特征在于，步骤（2）中，所述初次煅烧的温度为1050~1100℃，时间为1~2小时。
4.根据权利要求2所述的具有负碳功能的硅酸盐水泥碳化早强剂，其特征在于，步骤（2）中，所述二次煅烧的温度为1400~1450℃，时间为5~6小时。
5.根据权利要求1所述的具有负碳功能的硅酸盐水泥碳化早强剂，其特征在于，所述ca3al2o6-o粉末采...
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