通过湿法碳酸化硫铝酸盐水泥原位生成碳酸钙：提升其长期强度

《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》：In Situ Generation of Calcium Carbonate via Wet Carbonation of Sulfoaluminate Cement: Improving the Long-Term Strength

硫铝酸盐水泥通过湿碳化搅拌引入高活性CaCO3，优化水化放热并抑制CAH10生成，有效解决长期强度退化问题，同时实现CO2封存。

　　

低钙矿物成分的硫铝酸盐水泥（SAC）在低碳排放方面具有显著优势，符合建筑材料行业的绿色发展理念。然而，这种水泥存在长期强度下降的技术瓶颈，并且缺乏辅助胶凝材料。为了解决这些问题，通常会在SAC生产中加入石灰石粉作为活性外加剂。然而，天然石灰石本身的反应活性较低，导致性能提升效果不佳。因此，本研究提出了一种湿法碳化复拌工艺，将新形成的高活性CaCO₃直接引入SAC中。通过相分析和液相环境表征，揭示了该系统的碳化反应机制。实验结果表明，矿物相的碳化活性顺序为AFm > AFt > C₂S > C₄AF > C₄A₃?。经过预水化处理后，原本难以碳化的C₄A₃?转化为易反应的水化产物，系统的碳化程度提高了230%。AFm和AFt的梯度碳化过程形成了一个pH缓冲系统，促进了多形态CaCO₃的形成；铝凝胶在反应过程中脱水生成AH_x相，部分AH_x相与硅胶反应生成聚合硅铝（PSA）。这一过程优化了水泥水化的热量释放分布，实现了长期强度的持续健康发展。引入的CaCO₃完全参与了C₄A₃?的水化反应，形成了稳定的CO₃-AFm相；被置换出的SO₄^2–进一步抑制了不稳定相CAH₁₀的形成，有效阻止了对照组中由AFt和AFm相变引起的长期强度下降。本研究为解决SAC的强度下降问题及CO₂储存技术提供了新的方法。