一种二氧化碳养护水泥基材料的快速预养护方法 [0002] 由于大量的建筑废料难以合理利用，处理这些建筑废料已经变成严重的社会和环 境问题，能源供应紧张、环境污染和气候变化对人类的生活造成了极大的不便。随着经济社 会的发展，人类的进步，如何开发回收利用建筑废料，制备环保节能的新型建筑材料变的越 来越重要。 [0003] 其次，水泥基材料，尤其是混凝土砌块，当前主要采用常压蒸汽养护，使产品具有 一定的初始强度来保证后续生产工艺的完成。由于常压蒸汽养护的能耗高，养护过程中产 生二氧化碳废气，使得混凝土制品尺寸不稳定，微裂缝多。也有研究者开始尝试采用新的养 护方法替代蒸汽养护，co2养护加气混凝土砌块是其中的典型之一。但是，由于加气混凝土 砌块的预养护多是在常温下静置一段时间进行自然预养护，养护不合理，制品外表面过于 干燥，制品内部多余水分难以蒸发，而且预养护多在:Tl6h，预养护周期长，C02养护效果得 不到保证，容易导致产品无强度，co2吸收量低等问题，极大的制约了二氧化碳养护技术的 发展。 [0004] 另外，随着二氧化碳养护排放引起的全球温室效应已经成为严重的世界难题。如 何减缓二氧化碳的排放已经引起了全世界的极大关注。中国作为发展中国家，减排压力巨 大，如何充分发挥科技进步在国家可持续发展中的作用，以高新技术为突破口控制二氧化 碳的排放，是当前很重要的一个问题。如果在水泥基材料，尤其是水泥混凝土砌块或预制品 制备过程中能够减少二氧化碳气体排放，缩短制品生产时间，提高经济附加值将会取得多 项重大突破。 [0005] 水灰比是影响混凝土试件二氧化碳养护程度至关重要的因素，过多的水分会充满 试件的孔隙并阻碍co2气体的渗透和扩散，水分过少则不利于碳化反应的进行。未进行预 养护的混凝土试件的二氧化碳养护程度很低。同样，将混凝土试件放入水中进行预养护，随 着预养护的时间延长，Ca(0H)2的含量越多，试件的二氧化碳吸收能力越低。早期的研究采 用较低的水灰比，如0. 06、. 20，这种低水灰比因混凝土试件难以成型，阻碍了混凝土砌块 的工业生成应用和推广。八十年代初，有研究者在二氧化碳养护前对密封的养护容器进行 抽真空，这对含有较多的多余水分或者水灰比较高的试样来说，对提高二氧化碳气体的扩 散速率起到了积极作用。随着养护室内真空度的降低，试件的二氧化碳养护程度值逐渐升 高，因为随着真空度越低，试件的空气残余量越少，二氧化碳进入试件更容易，从而提高养 护程度。2008年，史才军等提出将成型的混凝土试件放入20±2°C，相对湿度65±5%的环 境中进行预养护，并通过电风扇增加空气的流通。预养护一定时间后，二氧化碳养护程度 显著增加。二氧化碳养护混凝土吸收的C02气体约是蒸汽养护释放的C02气体的3倍。但 是，采用这种干燥环境预养护处理方法存在极大的缺陷：（1)首先，这种干燥环境预养护处 理方法虽可以显著提高二氧化碳养护程度，但是由于生坯试件尺寸、壁厚的不同，内部的水 分并不容易排出，因此容易造成生坯表面过于干燥，内部过于潮湿，二氧化碳养护程度不均 匀；（2)有人尝试通过降低电风扇风速、增加室内温度、延长预养护时间的方式，提高生坯 失水的均匀性，这不仅增加了预养护时间，且干燥环境预养护的时间较长，一般为fl2h，制 品周转率较低，增加了成本；（3)有人尝试采用加热干燥的预养护方法，由于受到水泥基材 料加热温升梯度的影响，制品容易产生一些微裂缝，不利于强度的发展。 [0006] 由此可知，现有的水泥基材料二氧化碳养护技术受到预养护的制约，发展较为缓 慢，不利于推广应用。 [0007] 早在1947年由美国人马文·贝克根据微波的加热效应制成了世界上第一台用于 食品加热的微波炉。经过十多年的发展，1965年美国CryodeyComporatio公司成功地研制 出世界上第一台915MHz/50Kw隧道式微波加热设备。我国从20世纪70年代开始研制、推广 微波技术与设备，近年来，微波技术在食品工业、化工及农产品加工等方面发展极为迅速。 微波加热技术与设备发展迅速，功率从几千瓦到几百千瓦的各种用途、规格的微波加热设 备层出不穷，随着微波干燥设备的推广应用，特别是加热均匀性、低温加热等要求越来越严 格。目前，微波技术在干燥领域出现了诸如真空微波干燥设备、低温干燥设备、高温干燥设 备等满足不同物料温度要求的微波干燥设备，根据应用领域的不同开发出了实验室微波干 燥设备和工业微波干燥设备等。由于二氧化碳养护水泥基材料的机理尚不明确，诸多工艺 参数的控制还在试验室进行小规模的探索和研究。目前在二氧化碳养护水泥基材料领域， 采用微波法进行快速预养护处理仍属空白，这一预养护处理技术的推广将推动二氧化碳养 护技术在水泥混凝土制品工业养护中的应用。



[0008] 本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种预养护时间短的二 氧化碳养护水泥基材料的快速预养护方法。
[0009] 本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种二氧化碳养护水泥基材料的快速 预养护方法，特别是以一定的水灰比机械压制成型的水泥混凝土砌块或预制品为干燥对 象，采用微波干燥设备，通过相对固定微波功率，实现水泥基材料在几分钟内失去一定量的 水分，达到预定的剩余水灰比。微波法处理可实现水泥基材料快速预养护，预养护时间从现 有的干燥环境预养护的几小时缩短到几分钟，剩余水灰比控制好，波动小，不影响后期二氧 化碳养护；品种均匀。
[0010] 本发明具体包括以下步骤： (1)将水泥基材料混合后成型； 所述水泥基材料采用水泥、骨料以及粉煤灰或矿渣粉等掺合料及适量外加剂通过搅拌 机搅拌再机械压制成型； 所述水泥基材料所用的骨料为卵石、碎石、再生骨料等中的至少一种；其所用的水泥为 娃酸盐水泥、普通娃酸盐水泥、白水泥和特种水泥等水泥中的一种； 微波预养护处理对新拌水泥基材料的水灰比无特殊要求，但需满足成型工艺和孔隙率 要求； (2)将混合成型的水泥基材料静置至可搬运(优选静置时间大于5分钟，更优选大于30 分钟）; (3)将水泥基材料置于微波设备中进行微波干燥快速预养护处理，预养护处理时间不 大于lh (优选3?20min)。
[0011] 根据试件的尺寸和数量，选定相应功率和空间的微波干燥设备，微波能量是足 以使水泥基材料的温度升高到能干燥去水的温度的微波辐射量。将试件放入微波设备 中去水，使得水泥基材料达到预定的剩余水灰比或最佳剩余水灰比，剩余水灰比一般为 0. 10?0· 30 (优选 0. 15?0. 25)。
[0012] 所述微波的功率彡200kW，频率彡ΙΟΜΗζο
[0013] 进一步，所述微波的功率为30kW - 60kW，频率为20 MHz?5000MHz。
[0014] 微波预养护处理后，再将微波预养护处理的试件放入二氧化碳养护容器中进行二 氧化碳养护（参见ZL201010300955.0第〔0009〕段）。
[0015] 微波预养护处理是利用微波在快速变化的高频电磁场中与物质分子相互作用，被 吸收而产生热效应，水泥基材料内部产生热量，加热干燥迅速。
[0016] 为了克服现有的二氧化碳养护前预养护的缺陷，本发明采用微波预养护处理，可 以极大的缩短预养护的时间，解决水泥基材料成型时水灰比过小的问题，降低单位制品能 耗，提高产品周期率，使产品具有较高的强度，吸收较多的co2气体，并且产品经二氧化碳养 护后不容易产生收缩开裂，能提高产品的质量和生产效率。
[0017] 本发明采用微波干燥，不需要由表及里的热传导，而是通过微波在物料内部水分 的能量消耗来直接进行干燥，可及时有效地脱除水分；利用微波选择性加热，无需对整个水 泥基生坯进行加热，仅对水泥基材料中的水分进行加热，从而实现节能降耗的目的；微波具 有体积加热的特点，可直接穿透物料内部，使得物料内部和表面的水分同时被加热，有效改 善水分脱除的动力学条件，提高热效率；通过额定微波功率，可在较低温度下快速进行干 燥，提高干燥速率。
[0018] 本发明具有如下优点： (1)在微波法预养护条件下对水泥基材料进行处理后再进行C02养护，可以极大的缩短 预养护的时间，几分钟内即可完成水泥基材料的预养护； (2)可以根据需要采用不同的水灰比成型水泥基材料，解决水泥基材料成型时水灰比 过小的问题； (3)微波法预养护处理后，水泥基材料内部失水均匀，剩余水灰比容易控制，波动小；可 解决自然环境干燥养护存在的水泥基材料内外失水不均匀，剩余水灰比难以控制，波动大 的难题； (4)节能环保，可缩短水泥基制品的生产周期，提高产品周期率，提高生产效率，降低单 位制品的能耗； (5)使产品具有较高的强度； (6)可使得二氧化碳养护时，水泥基材料能吸收较多的C02气体； (7)提闻广品的质量和生广效率； (8)微波法预养护工艺简单；


[0019] 以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明并不仅限于此等实施 例。
[0020] 实施例1 本实施例包括以下步骤： (1)将水泥：砂：石按质量比为1:3:2. 5的比例干拌混合，按水灰比0. 35加入水并拌 合，经机械压制成型为Φ lOmmX 10mm的水泥混凝土试件； (2)将混合成型的水泥基材料静置30分钟； (3)采用微波输入功率为lkW、微波频率为2450MHz的微波干燥设备对水泥混凝土试件 进行干燥，经干燥一定时间后，达到预定的剩余水灰比； 微波预养护处理后，再将微波预养护处理的试件立即进行二氧化碳养护（参见 ZL201010300955. 0)。
[0021] 不同干燥时间段所得水泥混凝土试件的处理参数及具体结果见表1。经过1飞分 钟的微波快速预养护处理，水泥基材料lh、3h的最大二氧化碳养护程度分别是未进行微波 预养护的1. 6倍和1. 9倍(预养护时间为0即使未进行微波预养护的数据)。