一种超稳定CO2泡沫混凝土、其制备方法及应用

本发明属于建筑材料，具体涉及一种超稳定co2泡沫混凝土、其制备方法及应用。

背景技术：

1、近年来，在“双碳”目标战略的背景下，开发绿色低碳混凝土材料是发展低碳经济的必然选择。发泡混凝土不仅具有轻质高强、防水、防火、成本低及节省材料的优点，还具有巨大的co2吸收潜力，有望实现混凝土产业的“负碳”，被广泛应用于矿山采空区充填。且相比于空气，co2作为发泡气体制备的发泡混凝土具有更优异的保温隔热性能，能够以隔热层形式阻隔岩体中的热量传递，在高温矿井热害治理方面具备广阔的开发及应用前景。然而，co2的易溶性及其水溶液的酸性导致co2发泡混凝土的稳定性很差，在胶凝材料凝结硬化前会快速消泡。因此，提高co2泡沫混凝土的稳定性，改善其强度及保温隔热性能，对于推动co2泡沫混凝土的应用具有重要意义。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于解决co2泡沫混凝土稳定性差的问题，并同时赋予泡沫混凝土优异的强度及保温隔热性能。

2、本发明的技术方案如下：

3、本发明提供了一种co2泡沫混凝土的制备方法，步骤如下：

4、将发泡剂与纳米稳泡剂混合，然后将混合物溶解于氢氧化钙溶液中，制备发泡液；将赤泥、石灰与去离子水混合搅拌均匀，再依次加入矿渣粉、水泥、粉煤灰，搅拌均匀，获得赤泥混合物；利用发泡液制备泡沫，然后将泡沫引入赤泥混合物中，获得co2泡沫混凝土。

5、在上述co2泡沫混凝土的制备方法中，各组分质量份数如下：

6、矿渣粉400～500份，粉煤灰50～100份，水泥50～100份，赤泥100～300份，石灰60～100份，发泡剂2～4份，纳米稳泡剂0.1～0.2份，氢氧化钙溶液600～1200份，去离子水330～550份。

7、在上述co2泡沫混凝土的制备方法中，所述赤泥选自拜耳法赤泥，其ph值为12～13。

8、在上述co2泡沫混凝土的制备方法中，所述发泡剂选自羧基为亲水基团、羟基为疏水基团的合成表面活性剂，松香皂以及磺酸基表面活性剂的一种或几种组成。

9、在上述co2泡沫混凝土的制备方法中，所述纳米稳泡剂选自纳米氧化铝、纳米氧化硅及纳米氧化锌的一种或几种。

10、在上述co2泡沫混凝土的制备方法中，所述氢氧化钙溶液的ph选自9～11。

11、在上述co2泡沫混凝土的制备方法中，泡沫的制备方法如下：将co2发泡气体气瓶连接发泡机，将发泡液置于发泡机中制备泡沫；其中，所述co2发泡气体中co2的体积分数选自40～100％；可优选为40％、60％、80％或100％。

12、本发明提供了由上述方法制备的co2泡沫混凝土。

13、本发明提供了上述co2泡沫混凝土在矿山采空区充填、高温矿井热害治理中的应用。

14、本发明的有益效果为：

15、co2的易溶性及其溶于水后所呈现的酸性，导致co2发泡混凝土的稳定性很差，从而在胶凝材料凝结硬化前会快速消泡。co2泡沫混凝土稳定性差的实质原因在于，co2气泡表面张力迅速消减，而胶凝材料凝结较慢，气泡限制力增长缓慢，导致co2气泡不稳定而消泡。本发明采用氢氧化钙溶液取代水作为发泡液来制备co2泡沫，氢氧化钙溶液与co2气泡的反应产物(caco3粒子)可吸附在泡沫壁上，从而能显著提高co2泡沫的稳定性。不仅如此，本发明还采用赤泥和石灰来活化矿渣粉、粉煤灰、水泥等胶凝材料基体，以调节基体凝结硬化速率。从而最终使co2泡沫稳定性消减与胶凝材料基体固化增强达到动态平衡，显著提高了co2泡沫混凝土的稳定性、强度及保温隔热性能。

技术特征：

1.一种co2泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，步骤如下：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，各组分质量份数如下：

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述赤泥选自拜耳法赤泥，其ph值为12～13。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述发泡剂选自羧基为亲水基团、羟基为疏水基团的合成表面活性剂，松香皂以及磺酸基表面活性剂的一种或几种组成。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纳米稳泡剂选自纳米氧化铝、纳米氧化硅及纳米氧化锌的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氢氧化钙溶液的ph选自9～11。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，泡沫的制备方法如下：将co2发泡气体气瓶连接发泡机，将发泡液置于发泡机中制备泡沫。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述co2发泡气体中co2的体积分数选自40～100％。

9.权利要求1～8任一项所述方法制备的co2泡沫混凝土。

10.权利要求9所述co2泡沫混凝土在矿山采空区充填、高温矿井热害治理中的应用。

技术总结本发明公开了一种超稳定CO2泡沫混凝土、其制备方法及应用，属于建筑材料技术领域。所述CO2泡沫混凝土的制备方法如下：将发泡剂与纳米稳泡剂混合，然后将混合物溶解于氢氧化钙溶液中，制备发泡液；将赤泥、石灰与去离子水混合搅拌均匀，再依次加入矿渣粉、水泥、粉煤灰，搅拌均匀，获得赤泥混合物；利用发泡液制备泡沫，然后将泡沫引入赤泥混合物中，获得CO2泡沫混凝土。在本发明中，氢氧化钙溶液与CO2气泡的反应产物能显著提高CO2泡沫的稳定性，赤泥和石灰可以调节基体凝结硬化速率，从而最终使CO2泡沫稳定性消减与胶凝材料基体固化增强达到动态平衡，显著提高了CO2泡沫混凝土的稳定性、强度及保温隔热性能。技术研发人员：熊远亮,衣英杰受保护的技术使用者：烟台大学技术研发日：技术公布日：2024/5/27