CN115093141A - 一种γ-C2S基胶凝材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑材料技术领域，提供了一种γ‑C2S基胶凝材料的制备方法。该γ‑C2S基胶凝材料的制备方法包括以下步骤：S1：将电石渣烘干、压碎，与二氧化硅粉混合、煅烧、自然冷却，得到γ‑C2S粉末；S2：电石渣碱性废液加水稀释形成稀释液，将所述γ‑C2S粉末与所述稀释液混合、搅拌均匀，浇筑成胚体；S3：对所述胚体进行碳酸化养护，得到所述γ‑C2S基胶凝材料，其中，S2中所述稀释液的PH为8‑10，所述γ‑C2S粉末与所述稀释液的质量比为4：1。通过本发明提供的γ‑C2S基胶凝材料的制备方法能够使坯体充分碳酸化，使得制备的γ‑C2S基胶凝材料具有更高的强度，利于其作为建筑材料的应用。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，特别涉及一种γ-C2S基胶凝材料的制备方法。
背景技术
随着水泥工业向节能减排方向转变，碳化硬化硅酸钙制品广受关注。γ-C2S是一种高碳化活性和碳化后可快速硬化的材料，其具备作为主要原料制备建筑材料的潜力，十分适用于结合CO2养护技术制备建筑胶凝材料。在高浓度CO2的激活作用下，γ-C2S基胶凝材料在数小时内即可达到较高的强度，并大量固碳，若投入实际应用中，可以大大降低建筑建造的周期及碳排放。
碱性工业废弃物(废渣及废液)持续大规模堆放，不仅严重浪费土地资源，同时也给生态环境带来极大压力。将此类废弃物作为原料，结合碳化养护技术，制备γ-C2S基建筑胶凝材料，可兼顾经济性和环保性。但是现有的γ-C2S基建筑胶凝材料强度较差，限制其作为建筑材料的应用。
因此，亟需一种γ-C2S基胶凝材料的制备方法，以克服现有技术制备的γ-C2S基胶凝材料强度不够，不能作为建筑材料的局限性。
发明内容
为了克服现有技术制备的γ-C2S基胶凝材料强度不够，不能作为建筑材料的局限性，本发明提供一种γ-C2S基胶凝材料的制备方法。
该γ-C2S基胶凝材料的制备方法包括以下步骤：
S1：将电石渣烘干、压碎，与二氧化硅粉混合、煅烧、自然冷却，得到γ-C2S粉末；
S2：电石渣碱性废液加水稀释形成稀释液，将所述γ-C2S粉末与所述稀释液混合、搅拌均匀，浇筑成胚体；
S3：对所述胚体进行碳酸化养护，得到所述γ-C2S基胶凝材料，
其中，S2中所述稀释液的PH为8-10,所述γ-C2S粉末与所述稀释液的质量比为4：1。
可选地，S1中所述电石渣的有效氧化钙质量含量大于60％。
可选地，S1中煅烧工艺为：以10℃/min的升温速率升温至450℃，保温20-30min，再以10℃/min的升温速率继续升温至1400±100℃，保温1-2h。
可选地，S2中所述电石渣碱性废液的氢氧根浓度大于0.00005mol/L，所述电石渣碱性废液的pH值为8-13。
可选地，S3中碳酸化养护的工艺为：通入CO2浓度大于80％的CO2气体，碳酸化养护时间48h。
可选地，在所述通入CO2浓度大于80％的CO2气体之前，将所述胚体置于反应釜中，所述反应釜的真空压力为0.01MPa。
可选地，S1中所述电石渣与所述二氧化硅混合料中钙硅比为2:1。
可选地，所述胚体成型于50×50×100cm3的模具中。
相对于现有技术，本发明所述的γ-C2S基胶凝材料的制备方法具有以下优势：
通过本发明提供的γ-C2S基胶凝材料的制备方法能够使坯体充分碳酸化，使得制备的γ-C2S基胶凝材料具有更高的强度，利于其作为建筑材料的应用。
附图说明
图1为本发明提供的γ-C2S基胶凝材料的制备方法流程图。
图2为本发明实施例1～2和对照例1～2的γ-C2S基胶凝材料的FIRT图谱。
具体实施方式
为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
参阅说明书图1，实施例1-3制备γ-C2S基胶凝材料的方法如下：
实施例1
一种利用PVC工业废弃物制备γ-C2S基胶凝材料的方法，包括以下步骤：
S1：将含有效氧化钙80％的钙质废渣烘干、压碎，再与二氧化硅粉混合，得到钙硅比为2：1的生料；将生料在回转窑中煅烧以10℃/min的升温速率升温至450℃，保温20min，再以10℃/min的升温速率继续升温至1500℃，保温2h，自然冷却，得到γ-C2S粉末；
S2：将pH＝13的碱性废液加水稀释，得到pH＝8的稀释液；将所述稀释液与γ-C2S粉末按照1:4的质量比混合，搅拌均匀，倒入尺寸为50×50×100cm3的模具中浇筑成型，不拆模；
S3：将浇筑成型的胚体直接置于抽真空至压力为0.01MPa的碳酸化反应釜中，通入CO2至反应釜中CO2浓度为100％，碳酸化养护48h，得到γ-C2S基胶凝材料。
将本实施例中得到的γ-C2S基胶凝材料，按照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》对γ-C2S基胶凝材料的力学性能进行测试。
经测试可知，本实施例的γ-C2S基胶凝材料抗压强度为39.875MPa。
实施例2
一种利用PVC工业废弃物制备γ-C2S基胶凝材料的方法，包括以下步骤：
S1：将含有效氧化钙70％的钙质废渣烘干、压碎，再与二氧化硅粉混合，得到钙硅比为2:1的生料；将生料在回转窑中煅烧以10℃/min的升温速率升温至450℃，保温25min，再以10℃/min的升温速率继续升温至1450℃，保温1.5h，自然冷却，得到γ-C2S粉末；
S2:将pH＝12的碱性废液加水稀释，得到pH＝10的稀释液；将所述稀释液与γ-C2S粉末按照1:4的质量比混合，搅拌均匀，倒入尺寸为50×50×100cm3的模具中浇筑成型，不拆模；
S3:将浇筑成型的胚体直接置于抽真空至压力为0.01MPa的碳酸化反应釜中，通入CO2至反应釜中CO2浓度为100％，碳酸化养护48h，得到γ-C2S基胶凝材料。
将本实施例中得到的γ-C2S基胶凝材料，按照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》对γ-C2S基胶凝材料的力学性能进行测试。
经测试可知，本实施例的γ-C2S基胶凝材料抗压强度为43.375MPa。
对比例1
一种利用PVC工业废弃物制备γ-C2S基胶凝材料的方法，包括以下步骤：
S1:将含有效氧化钙60％的钙质废渣烘干、压碎，再与二氧化硅粉混合，得到钙硅比为2:1的生料；将生料在回转窑中煅烧以10℃/min的升温速率升温至450℃，保温30min，再以10℃/min的升温速率继续升温至1400℃，保温1h，自然冷却，得到γ-C2S粉末；
S2:将蒸馏水(pH＝7)与γ-C2S粉末按照1:4的质量比混合，搅拌均匀，倒入尺寸为50×50×100cm3的模具中浇筑成型，不拆模；
S3：将浇筑成型的胚体直接置于抽真空至压力为0.01MPa的碳酸化反应釜中，通入CO2至反应釜中CO2浓度为80％，碳酸化养护48h，得到γ-C2S基胶凝材料。
将本实施例中得到的γ-C2S基胶凝材料，按照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》对γ-C2S基胶凝材料的力学性能进行测试。
经测试可知，本实施例的γ-C2S基胶凝材料抗压强度为35.25MPa。
对比例2
一种利用PVC工业废弃物制备γ-C2S基胶凝材料的方法，包括以下步骤：
S1：将含有效氧化钙60％的钙质废渣烘干、压碎，再与二氧化硅粉混合，得到钙硅比为2:1的生料；将生料在回转窑中煅烧以10℃/min的升温速率升温至450℃，保温30min，再以10℃/min的升温速率继续升温至1400℃，保温1h，自然冷却，得到γ-C2S粉末；
S2：将pH＝13的碱性废液加水稀释，得到pH＝12的稀释液；将所述稀释液与γ-C2S粉末按照1:4的质量比混合，搅拌均匀，倒入尺寸为50×50×100cm3的模具中浇筑成型，不拆模；
S3：将浇筑成型的胚体直接置于抽真空至压力为0.01MPa的碳酸化反应釜中，通入CO2至反应釜中CO2浓度为80％，碳酸化养护48h，得到γ-C2S基胶凝材料。
将本实施例中得到的γ-C2S基胶凝材料，按照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》对γ-C2S基胶凝材料的力学性能进行测试。
经测试可知，本实施例的γ-C2S基胶凝材料抗压强度为21.875MPa。
对本发明实施例1～2和对照例1～2的γ-C2S基胶凝材料进行FIRT测试，测试结果如图2所示。
由图2可知，实施例1～2和对照例1～2，不断提高pH可以促进碳化反应、增加强度，但是过高的pH会降低碳化反应、降低强度。当γ-C2S粉末与稀释液的质量比为4：1时，能保证γ-C2S粉末表面的水膜厚度最适合CO2的渗入，最适合碳化反应，进一步地，稀释液pH值8-10，碳化反应更加显著，胚体能够进行充分碳酸化，使得生成的γ-C2S基胶凝材料具有更好的强度。
硅酸盐水泥在生产过程中消耗大量矿物资源与能源，并排放大量CO2，已不符合节能减排、绿色可持续发展的要求。相对于硅酸盐水泥，本发明所述的γ-C2S基胶凝材料的制备方法具有以下优势：
本发明使用高钙工业废弃物制备γ-C2S，所制备的γ-C2S具有自粉化特性，可以降低熟料的粉磨能耗；碱性废液稀释液可有效提高γ-C2S的碳化活性，使得γ-C2S基胶凝材料的强度成型速度更快、强度更高、固碳率更高、制造周期更短。在综合利用工业废渣的同时保护环境，降低了生产成本及碳排放，对γ-C2S基胶凝材料的工业生产及应用具有非常重要的实际意义。
Claims (8)
1.一种γ-C2S基胶凝材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将电石渣烘干、压碎，与二氧化硅粉混合、煅烧、自然冷却，得到γ-C2S粉末；
S2：电石渣碱性废液加水稀释形成稀释液，将所述γ-C2S粉末与所述稀释液混合、搅拌均匀，浇筑成胚体；
S3：对所述胚体进行碳酸化养护，得到所述γ-C2S基胶凝材料，
其中，S2中所述稀释液的PH为8-10，所述γ-C2S粉末与所述稀释液的质量比为4：1。
2.如权利要求1所述的γ-C2S基胶凝材料的制备方法，其特征在于，S1中所述电石渣的有效氧化钙质量含量大于60％。
3.如权利要求1所述的γ-C2S基胶凝材料的制备方法，其特征在于，S1中煅烧工艺为：以10℃/min的升温速率升温至450℃，保温20-30min，再以10℃/min的升温速率继续升温至1400±100℃，保温1-2h。
4.如权利要求1所述的γ-C2S基胶凝材料的制备方法，其特征在于，S2中所述电石渣碱性废液的氢氧根浓度大于0.00005mol/L，所述电石渣碱性废液的pH值为8-13。
5.如权利要求1所述的γ-C2S基胶凝材料的制备方法，其特征在于，S3中碳酸化养护的工艺为：通入CO2浓度大于80％的CO2气体，碳酸化养护时间48h。
6.如权利要求5所述的γ-C2S基胶凝材料的制备方法，其特征在于，在所述通入CO2浓度大于80％的CO2气体之前，将所述胚体置于反应釜中，所述反应釜的真空压力为0.01MPa。
7.如权利要求1所述的γ-C2S基胶凝材料的制备方法，其特征在于，S1中所述电石渣与所述二氧化硅混合料中钙硅比为2:1。
8.如权利要求1所述的γ-C2S基胶凝材料的制备方法，其特征在于，所述胚体成型于50×50×100cm3的模具中。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20220923 |