CN114773007A - 一种高强矿化仿大理石景观砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强矿化仿大理石景观砖及其制备方法，其原料包括：30～50份矿化胶凝材料、10～30份石英砂、10～20份碎石、5～10份粉煤灰和5～10份水，按重量份计，所述矿化胶凝材料为硅酸一钙、γ型硅酸二钙、β型硅酸二钙、二硅酸三钙中的一种或多种；其制备方法为：将各原料混匀制成湿料、经预制成型后在富含CO2环境中碳化反应。制得的仿大理石景观砖不仅强度、色彩、尺寸满足行业要求，且制备过程能吸收大量CO2，绿色环保。

Description

一种高强矿化仿大理石景观砖及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种高强矿化仿大理石景观砖及其制备方法。
背景技术
随着建筑业的迅速发展，资源消耗日益严重，开山取石也严重破坏了自然环境。而且，天然大理石在石材中资源更加稀少，价格高昂、供货周期长。故仿大理石材料逐渐被关注，现有的仿大理石材料多采用树脂为原料，存在耐磨性较差、有气味等问题。
已有研究表明，硅酸钙矿物表现出对二氧化碳的反应活性，能够用于封存CO2。近年来，由于成型和碳化工艺的提升，硅酸钙矿物与CO2形成的硬化材料成为研究热点，其高CO2吸收量、优越的力学性能，被用于多种建筑材料。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于利用硅酸钙矿物与高浓度CO2发生胶结硬化的反应，制备高强矿化仿大理石景观砖，用于替代天然石材，且制备过程中会吸收大量二氧化碳，利于节能减排。
为了实现上述目的，本发明的技术方案具体为：
本发明第一方面提供了一种高强矿化仿大理石景观砖，其原料组成为：30～50份矿化胶凝材料、10～30份石英砂、10～20份碎石、5～10份粉煤灰和5～10份水，按重量比计；其中，所述矿化胶凝材料为硅酸一钙、γ型硅酸二钙、β型硅酸二钙、二硅酸三钙中的一种或多种。
优选地，矿化胶凝材料需要过200目筛。
优选地，所述石英砂的粒径为50～1000μm，所述碎石的粒径为5～20mm；更加优选地，所述碎石包括白碎石和黑碎石。
优选地，所述粉煤灰的粒径为：50μm方孔筛筛余量小于10％。
本发明还提供了制备上述高强矿化仿大理石景观砖的方法，具体为：
S1、按比例称取各原料，混合均匀制成湿料；
S2、将湿料置入压片机压制成型，然后将成型的湿料于CO2含量≥10％的环境中进行碳化反应。
优选地，步骤S2中，压片机压制时的压力为10～40MPa。
优选地，步骤S2中，预制砖的厚度≤30mm。
优选地，步骤S2中，碳化反应的参数为：碳化压强为0.05～1.5MPa，碳化温度20～40℃，碳化时间为8～24小时。
本发明的有益效果为：本发明采用硅酸钙类矿物做胶凝材料，不仅避免树脂胶粘剂的实用，还能在制备过程中大量吸收二氧化碳，节能环保。矿化胶凝材料配合粉煤灰，能够有效将原料中的集料进行胶接，得到高抗压强度和高抗折强度的仿大理石砖。通过原料含量和粒径配合，使得仿大理石砖在保持密度和强度的前提下，实现充分矿化，避免夹生情况。
具体实施方式
为了使本发明的陈述更加清晰，下面将结合实施方式对本发明作进一步详细描述，但本发明的实施方式不仅仅局限于下述实施例。
实施例1
本实施例中仿大理石景观砖的原料为：按重量份计，二硅酸三钙50份，石英砂10份，白碎石5份，黑碎石5份，粉煤灰10份，水10份。其中，二硅酸三钙细度为200目，石英砂粒径在5～1000μm，白碎石粒径为5～20mm，黑碎石粒径为10～20mm，粉煤灰应满足50μm方孔筛筛余量小于10％。
制备过程为：将二硅酸三钙、石英砂、白碎石、黑碎石和粉煤灰按比例混合，搅拌5～10分钟制得干料；再将干料加水搅拌5～20分钟制成湿料；将湿料置入压片机中压制成型，使用压力为20MPa；将所得预制砖(尺寸为800*800*15mm)立即放入碳化箱中进行碳化，碳化的条件为：20％的CO2含量，碳化压强为0.1MPa，碳化温度30℃，碳化时间为12小时。碳化反应结束后，得到高强矿化仿大理石景观砖。
依据GB/T 4111《混凝土砖与砌块试验方法》标准检验，所得仿大理石景观砖达到的技术指标为：抗压强度86.2MPa，抗折强度16.3MPa。
实施例2
本实施例中仿大理石景观砖的原料为：按重量份计，二硅酸三钙30份，石英砂15份，白碎石5份，黑碎石5份，粉煤灰10份，水10份。其中，二硅酸三钙细度为200目，石英砂粒径在50～1000μm，白碎石粒径为5～20mm，黑碎石粒径为10～20mm，粉煤灰应满足50μm方孔筛筛余量小于10％。
制备过程为：将二硅酸三钙、石英砂、碎石和粉煤灰按比例混合，搅拌5～10分钟制得干料；再将干料加水搅拌5～20分钟制成湿料，将湿料置入压片机中压制成型，使用压力为20MPa；将预制砖(尺寸为800*800*15mm)立即放入碳化箱中进行碳化，碳化条件为：20％的CO2含量，碳化压强为0.1MPa，碳化温度30℃，碳化时间为12小时。结束后，即得高强矿化仿大理石景观砖。
本实施例的仿大理石景观砖达到的技术指标为：抗压强度73.1MPa，抗折强度12.3MPa。
实施例3
本实施例中仿大理石景观砖的原料为：按重量份计，二硅酸三钙50份，石英砂10份，白碎石5份，黑碎石5份，粉煤灰10份，水10份。其中，二硅酸三钙细度为200目，石英砂粒径在50～1000μm，白碎石粒径为5～20mm，黑碎石粒径为10～20mm，粉煤灰应满足50μm方孔筛筛余量小于10％。
制备过程为：将二硅酸三钙、石英砂、碎石和粉煤灰按比例混合，搅拌5～10分钟制得干料；再将干料加水搅拌5～20分钟制成湿料，将湿料置入压片机中压制成型，使用压力为20MPa；将预制砖(尺寸为800*800*15mm)立即放入碳化箱中进行碳化，碳化条件为10％的度CO2含量，碳化压强为0.3MPa，碳化温度30℃，碳化时间为12小时。结束后，即得高强矿化仿大理石景观砖。
本实施例的仿大理石景观砖达到的技术指标为：抗压强度67.4MPa，抗折强度10.1MPa。
实施例4
本实施例中仿大理石景观砖的原料为：按重量份计，γ型硅酸二钙50份，石英砂10份，白碎石5份，黑碎石5份，粉煤灰10份，水10份。其中，所述二硅酸三钙细度为200目，石英砂粒径在50～1000μm，白碎石粒径为5～20mm，黑碎石粒径为10～20mm，粉煤灰应满足50μm方孔筛筛余量小于10％。
制备过程为：将γ型硅酸二钙、石英砂、碎石和粉煤灰按比例混合，搅拌5～10分钟制得干料；再将干料加水搅拌5～20分钟制成湿料，将湿料置入压片机中压制成型，使用压力为20MPa；将预制砖(尺寸为800*800*15mm)立即放入碳化箱中进行碳化，碳化条件为20％的CO2含量、碳化压强为0.1MPa，碳化温度30℃，碳化时间为12小时。结束后，即得高强矿化仿大理石景观砖。
本实施例的仿大理石景观砖达到的技术指标为：抗压强度59.2MPa，抗折强度9.3MPa。
实施例5
本实施例中仿大理石景观砖的原料为：按重量份计，β型硅酸二钙50份，石英砂10份，白碎石5份，黑碎石5份，粉煤灰10份，水10份。其中，二硅酸三钙细度为200目，石英砂粒径在50～1000μm，白碎石粒径为5～20mm，黑碎石粒径为10～20mm，粉煤灰应满足50μm方孔筛筛余量小于10％。
制备过程为：将β型硅酸二钙、石英砂、碎石、粉煤灰按比例混合，搅拌5～10分钟制得干料；再将干料加水搅拌5～20分钟制成湿料，将湿料置入压片机中压制成型，使用压力为20MPa；将预制砖(尺寸为800*800*15mm)立即放入碳化箱中进行碳化，碳化条件为10％的CO2含量，碳化压强为0.3MPa，碳化温度30℃，碳化时间为12小时。结束后，即得高强矿化仿大理石景观砖。
本实施例的仿大理石景观砖达到的技术指标为：抗压强度80.3MPa，抗折强度15.1MPa。
实施例6
本实施例中高强矿化仿大理石景观砖的原料为：按重量份计，硅酸一钙50份，石英砂10份，白碎石5份，黑碎石5份，粉煤灰10份，水10份。其中，硅酸一钙细度为200目，石英砂粒径在50～1000μm，白碎石粒径为5～20mm，黑碎石粒径为10～20mm，粉煤灰应满足50μm方孔筛筛余量小于10％。
制备过程为：将硅酸一钙、石英砂、碎石、粉煤灰按比例混合，搅拌5～10分钟制得干料；再将干料加水搅拌5～20分钟制成湿料，将湿料置入压片机中压制成型，使用压力为20MPa；将所制得的砖(尺寸为800*800*15mm)立即放入碳化箱中进行碳化，碳化条件为20％的CO2含量，碳化压强为0.1MPa，碳化温度30℃，碳化时间为12小时。结束后，即得高强矿化仿大理石景观砖。
本实施例的仿大理石景观砖达到的技术指标为：抗压强度75.9MPa，抗折强度12.1MPa。
对比例1
本实施中高强矿化仿大理石景观砖的原料为：按重量份计，二硅酸三钙50份，石英砂10份，白碎石5份，黑碎石5份，水10份。其中，二硅酸三钙细度为200目，石英砂粒径在50～1000μm，白碎石粒径为5～20mm，黑碎石粒径为10～20mm。
制备方法为：将二硅酸三钙、石英砂、碎石按比例混合，搅拌5～10分钟制得干料；再将干料加水搅拌5～20分钟制成湿料，将湿料置入压片机中压制成型，使用压力为20MPa；将预制砖立(尺寸为800*800*15mm)即放入碳化箱中进行碳化，碳化条件为20％的CO2含量，碳化压强为0.1MPa，碳化温度30℃，碳化时间为12小时。结束后，即得高强矿化仿大理石景观砖。
本实施例的仿大理石景观砖达到的技术指标为：抗压强度45.1MPa，抗折强度7.2MPa。
本发明采用石英砂和碎石做集料，一方面用于充当骨料提高产品强度，另一方面是保证产品具备仿大理石的外观效果。由于集料的含量以及尺寸的关系，仅通过纯碳化胶凝材料已经不能满足产品需求，会出现掉粉、强度低、散架等问题(如对比例1)。本发明通过添加适量粉煤灰，利用粉煤灰在制备过程中产生部分水化作用与体积稳定作用，解决了该问题。
另外，在预制砖制备时，压制的压力过大会导致预制品中孔隙路径堵塞，二氧化碳难以进入材料内部，导致矿化程度不够；而压制的压力过小，所得砖的强度不够。
本发明所列举的各原料，以及本发明各原料的上下限、区间取值，以及工艺参数的上下限、区间取值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高强矿化仿大理石景观砖，其特征在于，其原料包括：30～50份矿化胶凝材料、10～30份石英砂、10～20份碎石、5～10份粉煤灰和5～10份水，按重量份计；所述矿化胶凝材料为硅酸一钙、γ型硅酸二钙、β型硅酸二钙、二硅酸三钙中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的高强矿化仿大理石景观砖，其特征在于，所述矿化胶凝材料过200目筛。
3.根据权利要求1所述的高强矿化仿大理石景观砖，其特征在于，所述石英砂的粒径为50～1000μm。
4.根据权利要求1所述的高强矿化仿大理石景观砖，其特征在于，所述碎石的粒径为5～20mm。
5.根据权利要求1所述的高强矿化仿大理石景观砖，其特征在于，所述粉煤灰的粒径为：50μm方孔筛筛余量小于10％。
6.一种制备权利要求1～5任意一项权利要求所述高强矿化仿大理石景观砖的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将原料按比例混合均匀制成湿料，再将湿料压制成预制砖；
S2、将预制砖于CO2含量≥10％的环境中进行碳化反应。
7.根据权利要求6所述制备高强矿化仿大理石景观砖的方法，其特征在于，所述湿料的制备方法为：先将矿化胶凝材料、石英砂、碎石和粉煤灰混匀，再加入水混合制成均匀的湿料。
8.根据权利要求6所述制备高强矿化仿大理石景观砖的方法，其特征在于，所述湿料压制采用的压力为10～40Mpa。
9.根据权利要求6所述制备高强矿化仿大理石景观砖的方法，其特征在于，所述预制砖的厚度≤30mm。
10.根据权利要求6所述制备高强矿化仿大理石景观砖的方法，其特征在于，所述碳化反应的参数为：碳化压强为0.05～1.5MPa，碳化温度20～40℃，碳化时间为8～24h。
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