CN115124308A - 一种多孔骨料、板材及其制备方法 - Google Patents

一种多孔骨料、板材及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115124308A
CN115124308A CN202210815790.3A CN202210815790A CN115124308A CN 115124308 A CN115124308 A CN 115124308A CN 202210815790 A CN202210815790 A CN 202210815790A CN 115124308 A CN115124308 A CN 115124308A
Authority
CN
China
Prior art keywords
porous aggregate
aggregate
mixed
aqueous solution
slag
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210815790.3A
Other languages
English (en)
Inventor
张学雷
崔东波
马静怡
杨晓宇
张余鑫
李林丽
蔡颖辉
白君君
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong Jingyun Taibo New Material Technology Co ltd
Original Assignee
Shandong Hanbo Yuzhou New Material Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong Hanbo Yuzhou New Material Co ltd filed Critical Shandong Hanbo Yuzhou New Material Co ltd
Priority to CN202210815790.3A priority Critical patent/CN115124308A/zh
Publication of CN115124308A publication Critical patent/CN115124308A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/04—Portland cements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B13/00—Feeding the unshaped material to moulds or apparatus for producing shaped articles; Discharging shaped articles from such moulds or apparatus
    • B28B13/02—Feeding the unshaped material to moulds or apparatus for producing shaped articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28C—PREPARING CLAY; PRODUCING MIXTURES CONTAINING CLAY OR CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28C5/00—Apparatus or methods for producing mixtures of cement with other substances, e.g. slurries, mortars, porous or fibrous compositions
    • B28C5/003—Methods for mixing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/02—Agglomerated materials, e.g. artificial aggregates
    • C04B18/027—Lightweight materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/08—Slag cements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/10—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by using foaming agents or by using mechanical means, e.g. adding preformed foam
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00017—Aspects relating to the protection of the environment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/40—Porous or lightweight materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
    • C04B2201/50—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Abstract

本发明涉及一种多孔骨料、板材及其制备方法，孔骨料的原料包括质量比为1:(2～25)的混合水溶液与混合干料；所述混合水溶液包括减水剂与增强剂水溶液；所述混合干料包括质量比为(10～30)：(5～15)：(0.05～0.15)：(1～5)：(1～10)：(0.1～0.5)的胶凝材料、硫脲渣、颜料、电石渣、水泥和发泡剂。本发明多孔骨料中各组分来源广，且含有多种工业废渣，成本低，多孔骨料结构优势能够实现完全碳化，强度较高；同时本发明骨料能够起骨架支撑连结的作用，有效地增加板材石材的强度，可代替石子在混凝土行业、石材领域和道路等建筑装修行业广泛使用。

Description

一种多孔骨料、板材及其制备方法
技术领域
本发明属于建材领域，具体涉及一种多孔骨料、板材及其制备方法。
背景技术
随着时代的发展和进步，对于建筑装修行业性能指标要求越来越高，其中骨料在混凝土、石材等领域的独特优势得到广泛关注。骨料，即在混凝土中起骨架或填充作用的粒状松散材料，是混凝土中的主要原料，它在建筑类材料中起着十分重要的作用。骨料可以分为粗骨料和细骨料，其中粗骨料包括卵石、碎石、废渣等，细骨料包括中细砂，粉煤灰等。目前石材原料短缺，石子开采受限，石材资源已经难以满足社会可持续发展的需求，而人造骨料存在成本高，强度较弱，产生废料等问题，所以开发能够代替石材骨料的高性能骨料是非常有必要的。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种多孔骨料、板材及其制备方法，解决天然石材资源缺乏和传统人造骨料成本高等问题，制得强度和碳化程度优异的骨料。
为达到上述技术目的，第一方面，本发明的技术方案提供一种多孔骨料：
原料包括质量比为1:(2～25)的混合水溶液与混合干料；混合水溶液包括减水剂与增强剂水溶液；混合干料包括质量比为(10～30)：(5～15)：(0.05～0.15)：(1～5)：(1～10)：(0.1～0.5)的胶凝材料、硫脲渣、颜料、电石渣、水泥和发泡剂。
进一步地，减水剂包括萘系高效减水剂、脂肪族高效减水剂、氨基高效减水剂或聚羧酸高性能减水剂；增强剂为MgSO4、KHCO3、KCl、NaHCO3、NaCl中的一种或多种。
进一步地，增强剂水溶液中增强剂与水的质量比为(1～20)：(20～100)；减水剂与增强剂水溶液的质量比为1:(5～50)。
进一步地，胶凝材料是由钢渣和炉渣按质量比为(9～5)：(1～5)混合而成。
进一步地，水泥包括普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥中的一种或多种。
进一步地，颜料为有机颜料或无机颜料中的一种或多种；发泡剂为动植物蛋白发泡剂中的一种或多种。
第二方面，本发明的技术方案提供一种多孔骨料的制备方法，包括如下步骤：
将胶凝材料、硫脲渣、颜料、电石渣、水泥和发泡剂混合得到混合干料；将减水剂和增强剂水溶液混合得到混合液；
将混合液和混合干料混合均匀搅拌形成浆料；
将浆料浇筑成型，经过养护和脱模得到骨料基体；
将骨料基体在CO2环境下碳化得到多孔骨料。
进一步地，养护温度在10℃～100℃，养护时间为1h～54h；碳化时CO2浓度为3％～100％，碳化时间为1h～72h。
第三方面，本发明的技术方案提供一种板材，按质量份数计，原料包括160～200份胶凝材料，25～40份黄金尾矿砂，3～8份石英粉，22～40份水以及10～30份多孔骨料。
第四方面，本发明的技术方案提供一种板材的制备方法，包括以下步骤：将胶凝材料、黄金尾矿砂、石英粉和水混合均匀得到湿料，将湿料与多孔骨料混合后得到混合湿料；通过压制成型得到多孔骨料基板，再在CO2环境下碳化得到多孔骨料板材。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
1、本发明多孔骨料中的各组分来源广，且含有多种工业废渣，成本低，各组分在发泡剂的配合下，结合制备工艺以及CO2环境下碳化等步骤，产生多孔结构的骨料，多孔骨料结构优势能够实现完全碳化，且养护和碳化时间较短，强度较高。
2、将本发明多孔骨料应用于碳化板材石材中，CO2通过骨料孔隙向板材四周扩散，增加板材碳化程度，同时本发明骨料能够起骨架支撑连结的作用，有效地增加板材石材的强度，进一步提高板材性能。
3、多孔骨料单颗最大压缩力可高达3.97～5.37kN，结合多孔骨料板材的抗折强度为33.2MPa以上。
4、本发明开发了一种新型多孔骨料，有效地解决了传统混凝土松散及天然石材缺乏等问题，不仅具有高的强度，而且自身多孔碳化完全，应用于混凝土等领域能够有效地增加板材石材强度，可在建筑领域广泛应用。
附图说明
图1是本发明实施例1-4和对比例1制备的骨料最大压缩力的对比图。
图2是本发明实施例4、对比例2和对比例3制备的骨料最大压缩力的对比图。
图3是本发明应用例1-3和对比例4-5制备的骨料板材的抗压强度的对比图。
图4是本发明实施例1-4和对比例1制备的骨料的碳化程度对比图。
图5是本发明应用例1-3和对比例4-5制备的骨料板材的碳化程度的对比图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明多孔骨料的制备方法包括以下步骤：
S1、将胶凝材料、硫脲渣、颜料、电石渣、水泥和发泡剂混合得到混合干料；优选地，胶凝材料为含20～90％C2S的工业废料，胶凝材料是由钢渣：炉渣质量比＝(1～9)：1组成的，(即钢渣占胶凝材料质量的50～90wt％)，其中钢渣是在转炉、电炉或精炼炉熔炼过程中产生的工业废料；炉渣是火法冶金过程中生成的浮在金属等液态物质表面的熔体；优选地，颜料为有机颜料或无机颜料中的一种或多种；优选地，水泥为通用硅酸盐水泥，包括普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥中的一种或多种；优选地，发泡剂为动植物蛋白发泡剂中的一种或多种；优选地，混合干料质量比为胶凝材料：硫脲渣：颜料：电石渣：水泥：发泡剂＝(10～30)：(5～15)：(0.05～0.15)：(1～5)：(1～10)：(0.1～0.5)。
S2、将减水剂和增强剂水溶液混合得到混合水溶液；优选地，增强剂为MgSO4、KHCO3、KCl、NaHCO3、NaCl中的一种或多种，增强剂与水质量比为：(1～20)：(20～100)；优选地，减水剂如萘系高效减水剂、脂肪族高效减水剂、氨基高效减水剂、聚羧酸高性能减水剂的一种或多种，均来自江苏苏博特新材料股份有限公司，减水剂与增强剂水溶液的质量比为1：(5～50)；混合水溶液与混合干料的质量比为1:(2～25)。
S3、将混合水溶液和混合干料混合均匀搅拌形成浇筑浆料；
S4、将浆料在骨料模具中浇筑成型，将浇筑坯体养护、脱模得到骨料基体；养护温度在10℃～100℃，时间为1h～54h；
S5、将骨料基体在CO2环境下碳化得到高性能的多孔骨料；CO2浓度为3％～100％，碳化压力为0～0.6MPa；碳化时间在1h以上，优选为1h～72h。
将上述制得的多孔骨料用于板材制作，原料包括160～200份胶凝材料，25～40份黄金尾矿砂，3～8份石英粉，22～40份水以及10～30份多孔骨料；制备步骤包括：将胶凝材料、黄金尾矿砂、石英粉和水混合均匀得到湿料，将湿料与多孔骨料混合后得到混合湿料；通过压制成型得到多孔骨料基板，再在CO2环境下碳化得到多孔骨料板材。其中CO2浓度为3％～100％，碳化时间在1h以上，优选为1h～72h。
下面通过具体的实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1：制备骨料
本实施例提出一种高性能多孔骨料，由以下步骤制得：
将胶凝材料400g(其中钢渣：炉渣＝9:1)、硫脲渣200g、钛白粉2g、电石渣60g、普通硅酸盐水泥20g、茶皂素发泡剂2.6g搅拌混合得到混合干料；
将10g NaCl溶于200g水中混合搅拌得到增强剂水溶液；
将4g萘系高效减水剂溶于200g增强剂水溶液，得到混合液；
将混合液和混合干料混合，搅拌2h得到浇筑料浆；
将浇筑料浆倒入直径为4cm的圆状骨料模具中，20℃条件下养护9h；养护后坯体脱模，得到多孔骨料基体。
将多孔骨料基体在CO2环境下碳化12h得到多孔骨料基体，并命名为1-GL；CO2环境中CO2的体积浓度为70％。
实施例2：制备骨料
本实施例提出一种高性能多孔骨料，由以下步骤制得：
将胶凝材料400g(其中钢渣：炉渣＝9:1)、硫脲渣200g、钛白粉2g、电石渣60g、水泥20g、茶皂素发泡剂2.6g搅拌混合得到混合干料；
将10g NaCl溶于200g水中混合搅拌得到增强剂水溶液；
将4g萘系高效减水剂溶于200g增强剂水溶液，得到混合液；
将混合液和混合干料混合，搅拌2h得到浇筑料浆；
将浇筑料浆倒入直径为4cm的圆状骨料模具中，20℃条件下养护9h；养护后坯体脱模，得到多孔骨料基体。
将多孔骨料基体在CO2环境下碳化24h得到多孔骨料基体，并命名为2-GL；CO2环境中CO2的体积浓度为70％。
实施例3：制备骨料
本实施例提出一种高性能多孔骨料，由以下步骤制得：
将胶凝材料400g(其中钢渣：炉渣＝9:1)、硫脲渣200g、钛白粉2g、电石渣60g、水泥20g、茶皂素发泡剂2.6g搅拌混合得到混合干料；
将10g NaCl溶于200g水中混合搅拌得到增强剂水溶液；
将4g萘系高效减水剂溶于200g增强剂水溶液，得到混合液；
将混合液和混合干料混合，搅拌2h得到浇筑料浆；
将浇筑料浆倒入直径为4cm的圆状骨料模具中，20℃条件下养护9h；养护后坯体脱模，得到多孔骨料基体。
将多孔骨料基体在CO2环境下碳化48h得到多孔骨料基体，并命名为3-GL；CO2环境中CO2的体积浓度为70％。
实施例4：制备骨料
本实施例提出一种高性能多孔骨料，由以下步骤制得：
将胶凝材料400g(其中钢渣：炉渣＝9:1)、硫脲渣200g、钛白粉2g、电石渣60g、水泥20g、茶皂素发泡剂2.6g搅拌混合得到混合干料；
将10g NaCl溶于200g水中混合搅拌得到增强剂水溶液；
将4g萘系高效减水剂溶于200g增强剂水溶液，得到混合液；
将混合液和混合干料混合，搅拌2h得到浇筑料浆；
将浇筑料浆倒入直径为4cm的圆状骨料模具中，20℃条件下养护9h；养护后坯体脱模，得到多孔骨料基体。
将多孔骨料基体在CO2环境下碳化72h得到多孔骨料基体，并命名为4-GL；CO2环境中CO2的体积浓度为70％。
对比例1：制备骨料
本对比例与实施例1的区别在于混合干料中没有加入发泡剂，其他步骤和工艺条件均相同，具体地，将胶凝材料400g(其中钢渣：炉渣＝9:1)、硫脲渣200g、钛白粉2g、电石渣60g、水泥20g搅拌混合均匀；将4g萘系高效减水剂溶于200g增强剂水溶液，得到混合液；将混合液和混合干料混合，搅拌2h后倒入直径为4cm的圆状骨料模具中，20℃条件下养护9h；养护后坯体脱模，得到无孔骨料基体。将无孔骨料基体在CO2环境下碳化12h得到无孔骨料，并命名为5-GL。
对比例2：制备骨料
本实施例提出一种高性能多孔骨料，由以下步骤制得：
将胶凝材料400g(其中钢渣：炉渣＝1:9)、硫脲渣200g、钛白粉2g、电石渣60g、水泥20g、茶皂素发泡剂2.6g搅拌混合得到混合干料；
将10g NaCl溶于200g水中混合搅拌得到增强剂水溶液；
将4g萘系高效减水剂溶于200g增强剂水溶液，得到混合液；
将混合液和混合干料混合，搅拌2h得到浇筑料浆；
将浇筑料浆倒入直径为4cm的圆状骨料模具中，20℃条件下养护9h；养护后坯体脱模，得到多孔骨料基体。
将多孔骨料基体在CO2环境下碳化72h得到多孔骨料基体，并命名为6-GL；CO2环境中CO2的体积浓度为70％。
对比例3：制备骨料
本实施例提出一种高性能多孔骨料，由以下步骤制得：
将钢渣400g、硫脲渣200g、钛白粉2g、电石渣60g、水泥20g、茶皂素发泡剂2.6g搅拌混合得到混合干料；
将10g NaCl溶于200g水中混合搅拌得到增强剂水溶液；
将4g萘系高效减水剂溶于200g增强剂水溶液，得到混合液；
将混合液和混合干料混合，搅拌2h得到浇筑料浆；
将浇筑料浆倒入直径为4cm的圆状骨料模具中，20℃条件下养护9h；养护后坯体脱模，得到多孔骨料基体。
将多孔骨料基体在CO2环境下碳化72h得到多孔骨料基体，并命名为7-GL；CO2环境中CO2的体积浓度为70％。
应用例1：制备板材
本应用例提出一种多孔骨料板材，由以下步骤制得：
将180g胶凝材料(其中钢渣：炉渣＝9:1)、32g黄金尾矿砂和5g石英粉混合得到混合物；
将32.55g水和混合物混合得到湿料；
将湿料和实施例1所制多孔骨料20g结合，得到混合湿料；
将混合湿料放入压片机通过15MPa和10cm*10cm的磨具压制为坯体，得到多孔骨料基板，命名为1-GLB；
将多孔骨料基板在CO2环境下碳化24h得到多孔骨料板材；CO2环境中CO2的体积浓度为70％。
对比例4：制备板材
本对比例与应用例1的区别在于加入对比例1所制无孔骨料，其他步骤和工艺条件均相同，具体地，将180g胶凝材料(其中钢渣：炉渣＝9:1)、32g黄金砂尾矿和5g石英粉混合均匀，混于32.55g水溶液中，所得湿料和对比例1所制骨料20g结合，放入压片机通过15MPa和10cm*10cm的磨具压制为坯体，得到骨料基板，命名为2-GLB。将骨料基板在CO2环境下碳化24h得到多孔骨料板材。
对比例5：制备板材
本对比例与应用例1的区别在于没加骨料，其他步骤和工艺条件均相同，具体地，将180g胶凝材料(其中钢渣：炉渣＝9:1)、32g黄金砂尾矿和5g石英粉混合均匀，混于32.55g水溶液中，所得湿料放入压片机通过15MPa和10cm*10cm的磨具压制为坯体，得到板材基板，命名为3-GLB。将板材基板在CO2环境下碳化24h得到碳化板材。
应用例2：制备板材
本应用例与应用例1的区别在于碳化时间不同，其他步骤和工艺条件均相同，具体地，将180g胶凝材料(其中钢渣：炉渣＝9:1)、32g黄金砂尾矿和5g石英粉混合均匀，混于32.55g水溶液中，所得湿料放入压片机通过15MPa和10cm*10cm的磨具压制为坯体，得到板材基板，命名为4-GLB。将多孔骨料基板在CO2环境下碳化48h得到碳化板材。
应用例3：制备板材
本应用例与应用例1的区别在于碳化时间不同，其他步骤和工艺条件均相同，具体地，将180g胶凝材料(其中钢渣：炉渣＝9:1)、32g黄金砂尾矿和5g石英粉混合均匀，混于32.55g水溶液中，所得湿料放入压片机通过15MPa和10cm*10cm的磨具压制为坯体，得到板材基板，命名为5-GLB。将多孔骨料基板在CO2环境下碳化72h得到碳化板材。
相关检测
实施例1-4分别是碳化12h、24h、48h和72h的多孔骨料，对比例1是碳化12h的无孔骨料。检测实施例1-4和对比例1得到的骨料的抗压强度图，按照GB/T11969《蒸压加气混凝土性能试验方法》对骨料性能进行检测，结果如图1所示，实施例1(1-GL)、实施例2(2-GL)、实施例3(3-GL)、实施例4(4-GL)和对比例1(5-GL)的单颗最大压缩力分别为3.97kN、4.59kN、5.21kN、5.37kN和2.74kN。由此可发现多孔骨料的强度高于无孔骨料，这是因为无孔骨料在碳化过程中，表面形成致密的硅酸钙层，没有实现完全碳化，对于多孔骨料来说，碳化过程中CO2可通过孔隙不断的进入骨料内部，促进胶凝材料的碳化，而且随着碳化时间的增加，碳化程度较高，抗压强度越大。
实施例4、对比例2和对比例3分别是碳化72h条件下，胶凝材料比例不同(钢渣：炉渣＝9:1，钢渣：炉渣＝1:9，全钢渣无炉渣)的多孔骨料。检测实施例4、对比例2和对比例3得到的骨料的抗压强度图，结果如图2所示，实施例4(4-GL)、对比例2(6-GL)和对比例3(7-GL)的单颗最大压缩力分别为5.37kN、1.54kN和4.48kN。由此可发现加入炉渣的含量影响骨料的强度，这是因为炉渣在此体系中起到骨料的支撑和粘结的作用，为骨料提供强度，同时炉渣属于多孔材料，不影响碳化的情况下为气体留下注入通道，进一步实现完全碳化。且炉渣加入过多或过少都不利于提升骨料强度，炉渣过量和发泡剂的协同影响，导致体系孔隙过多，结构松散，强度降低；因此本发明优选钢渣：炉渣＝9:1作为胶凝材料，该比例下的胶凝材料能够与发泡剂协同提升骨料强度。
同理，本发明发泡剂以及其他各组分种类及用量之间也存在配合关系，才能达到协同提升骨料强度的效果。
按照GB/T35160.2-2017《合成石材试验方法第2部分：弯曲强度的测定》，检测应用例1-3、对比例4-5得到的板材的抗折强度，结果如图3所示，应用例1(1-GLB)、对比例4(2-GLB)和对比例5(3-GLB)的抗折强度分别为33.2MPa、27.4MPa和21.8MPa，其中应用例1的板材抗折强度最佳，由于骨料在板材中能够起到支撑和填充的作用，能够加大板材强度，另外多孔骨料由于孔隙结构，在碳化过程中CO2通过孔隙不断地向板材四周扩散，加深板材碳化程度。而且随着碳化时间的增加，板材和内部骨料强度不断增加，应用例1(1-GLB)、应用例2(4-GLB)和应用例3(5-GLB)抗折强度分别为33.2MPa、35.8MPa和39.6MPa。
将实施例1-4、对比例1、应用例1-3以及对比例4-5所制得的样品不同碳化强度进行碳化性能测试；
测试过程为：以浓度70％的CO2为气体环境，将载有样品的支架放于口径为50cm，高度为80cm的圆柱体压力罐中，并密封锁紧，最后通气排气5分钟并检查是否漏气，最后加气到0.1MPa，关好排气孔，反应一段时间后取出进行烧失量计算，计算公式如下：
14/11*(M3-M2)/(M3-M0)a％
M0：碳化后质量；M2：煅烧500℃后质量；M3：煅烧1000℃后质量；a％：CaO含量百分比。
骨料的碳化程度结果如图4所示，其中实施例1-4分别是碳化12h、24h、48h和72h的多孔骨料，对比例1是碳化12h的无孔骨料。实施例1和对比例1的碳化程度分别为79.2％和64.2％，由此可说明直径为4cm的多孔骨料在碳化过程中CO2可通过孔隙源源不断的进入骨料内部，碳化程度更好，而无孔骨料在碳化过程中，表面形成致密的硅酸钙层，没有实现完全碳化。图4中，实施例1、实施例2、实施例3和实施例4的碳化程度数据显示随着碳化时间的增加，碳化程度越高，对于直径为4cm的多孔骨料，碳化12h、24h、48h和72h的碳化程度分别为79.2％、83.9％、89.4％和93.2％。
板材碳化程度结果如图5所示，应用例1、对比例4和对比例5制得的板材的碳化程度分别为30.7％、25.2％、19.7％，说明多孔骨料板材比无孔骨料板材和无骨料板材更有利于碳化，为CO2留下孔隙通道。而且碳化时间延长，碳化越完全，应用例1、应用例2和应用例3的碳化程度分别为30.7％、36.3％和42.3％。
本发明骨料制备中，通过原料混合制浆，料浆在骨料模具中浇筑成型，养护、脱模并进行二氧化碳碳化处理，不仅通过孔隙结构使碳化反应较完全，提高了抗压强度，而且满足“双碳”方针；同时应用于板材等材料中，本发明多孔骨料起骨架支撑连结的作用，有效地增加板材石材的强度，可代替石子在混凝土行业、石材领域和道路等建筑装修行业广泛使用，具有很好的发展前景。其他有益效果：
1)本发明提供的多孔骨料从碳中和的发展角度，解决废气的大量排放。
2)本发明提供的多孔骨料，其原料廉价易得，操作简单方便，有很好的发展前景。
3)本发明提供的多孔骨料以及板材，能够在较短时间内完成养护及碳化，且抗折强度强、碳化程度高。
4)该多孔骨料可在建筑行业应用，该多孔骨料其可以用于混凝土和石材，有很高的应用价值和发展前景。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种多孔骨料，其特征在于，原料包括质量比为1:(2～25)的混合水溶液与混合干料；所述混合水溶液包括减水剂与增强剂水溶液；所述混合干料包括质量比为(10～30)：(5～15)：(0.05～0.15)：(1～5)：(1～10)：(0.1～0.5)的胶凝材料、硫脲渣、颜料、电石渣、水泥和发泡剂。
2.根据权利要求1所述的多孔骨料，其特征在于，所述减水剂包括萘系高效减水剂、脂肪族高效减水剂、氨基高效减水剂或聚羧酸高性能减水剂；增强剂为MgSO4、KHCO3、KCl、NaHCO3、NaCl中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的多孔骨料，其特征在于，增强剂水溶液中增强剂与水的质量比为(1～20)：(20～100)；减水剂与增强剂水溶液的质量比为1:(5～50)。
4.根据权利要求1所述的多孔骨料，其特征在于，胶凝材料是由钢渣和炉渣按质量比为(9～5)：(1～5)混合而成。
5.根据权利要求1所述的多孔骨料，其特征在于，水泥包括普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的多孔骨料，其特征在于，颜料为有机颜料或无机颜料中的一种或多种；发泡剂为动植物蛋白发泡剂中的一种或多种。
7.如权利要求1-6任一项所述多孔骨料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将胶凝材料、硫脲渣、颜料、电石渣、水泥和发泡剂混合得到混合干料；将减水剂和增强剂水溶液混合得到混合液；
将所述混合液和所述混合干料混合均匀搅拌形成浆料；
将所述浆料浇筑成型，经过养护和脱模得到骨料基体；
将所述骨料基体在CO2环境下碳化得到所述多孔骨料。
8.根据权利要求7所述多孔骨料的制备方法，其特征在于，养护温度在10℃～100℃，养护时间为1h～54h；碳化时CO2浓度为3％～100％，碳化时间为1h～72h。
9.一种板材，其特征在于，按质量份数计，原料包括160～200份胶凝材料，25～40份黄金尾矿砂，3～8份石英粉，22～40份水以及10～30份权利要求1-6任一项所述多孔骨料。
10.如权利要求9所述的一种板材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将胶凝材料、黄金尾矿砂、石英粉和水混合均匀得到湿料，将湿料与多孔骨料混合后得到混合湿料；通过压制成型得到多孔骨料基板，再在CO2环境下碳化得到多孔骨料板材。
CN202210815790.3A 2022-07-12 2022-07-12 一种多孔骨料、板材及其制备方法 Pending CN115124308A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210815790.3A CN115124308A (zh) 2022-07-12 2022-07-12 一种多孔骨料、板材及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210815790.3A CN115124308A (zh) 2022-07-12 2022-07-12 一种多孔骨料、板材及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115124308A true CN115124308A (zh) 2022-09-30

Family

ID=83383182

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210815790.3A Pending CN115124308A (zh) 2022-07-12 2022-07-12 一种多孔骨料、板材及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115124308A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115724633A (zh) * 2022-11-25 2023-03-03 山东京韵泰博新材料科技有限公司 一种碳矿化结构灌浆板材及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108558351A (zh) * 2018-06-13 2018-09-21 大连理工大学 一种以人造碳化钢渣小球作骨料的低碱植生混凝土砌块及其制备方法
CN110282925A (zh) * 2019-06-25 2019-09-27 南京工业大学 一种碳化钢渣人工多孔骨料及其制备方法
CN110776289A (zh) * 2019-10-14 2020-02-11 合肥工业大学 一种轻质高强陶粒混凝土及其制备方法和应用
CN110922145A (zh) * 2019-12-18 2020-03-27 武汉理工大学 一种高强度碳化人造骨料的制备方法
CN111499405A (zh) * 2020-05-28 2020-08-07 广西科技大学 一种多孔陶粒的制备方法和产品及其在混凝土地铁轨道吸音板中的应用
CN112266193A (zh) * 2020-10-15 2021-01-26 南京工业大学 人造钢渣骨料及其制备方法和应用

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108558351A (zh) * 2018-06-13 2018-09-21 大连理工大学 一种以人造碳化钢渣小球作骨料的低碱植生混凝土砌块及其制备方法
CN110282925A (zh) * 2019-06-25 2019-09-27 南京工业大学 一种碳化钢渣人工多孔骨料及其制备方法
CN110776289A (zh) * 2019-10-14 2020-02-11 合肥工业大学 一种轻质高强陶粒混凝土及其制备方法和应用
CN110922145A (zh) * 2019-12-18 2020-03-27 武汉理工大学 一种高强度碳化人造骨料的制备方法
CN111499405A (zh) * 2020-05-28 2020-08-07 广西科技大学 一种多孔陶粒的制备方法和产品及其在混凝土地铁轨道吸音板中的应用
CN112266193A (zh) * 2020-10-15 2021-01-26 南京工业大学 人造钢渣骨料及其制备方法和应用

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115724633A (zh) * 2022-11-25 2023-03-03 山东京韵泰博新材料科技有限公司 一种碳矿化结构灌浆板材及其制备方法
CN115724633B (zh) * 2022-11-25 2024-02-20 山东京韵泰博负碳科技有限公司 一种碳矿化结构灌浆板材及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mallikarjuna Rao et al. Final setting time and compressive strength of fly ash and GGBS-based geopolymer paste and mortar
CN105777184B (zh) 采用陶瓷抛光废料的蒸压加气混凝土砌块及其制备方法
CN112266264B (zh) 基于碱激发与加速碳化协同作用的加气混凝土及制备方法
Wongkvanklom et al. Structural lightweight concrete containing recycled lightweight concrete aggregate
Ramujee Development of low calcium flyash based geopolymer concrete
CN113213789B (zh) 基于生活垃圾焚烧飞灰制备的路面砖及其制备方法
CN109776003A (zh) 一种多元复合粉体的钙基地聚合物胶凝材料及其制备方法
CN110078449B (zh) 一种利用冲洗碎石和机制砂产生的淤泥制备的免烧砖及其制备方法
KR20100023453A (ko) 플라이애쉬와 고로슬래그를 이용한 무시멘트 콘크리트의 제조방법
CN114315185A (zh) 一种电石渣基碳化硬化体材料及其制备方法和应用
CN112079583A (zh) 一种基于再生胶凝材料快速碳化的建材制品及其制备方法
CN110963763A (zh) 一种抗渗再生混凝土及其制备方法
CN115215597A (zh) 一种盾构渣浆碱激发再生砂浆及其制备方法和应用
CN111410508A (zh) 一种基于电厂固废和二氧化碳的建筑制品的制备方法和用途
CN112960954B (zh) 一种高强低干燥收缩全煤矸石骨料水泥砂浆及其制备方法
CN115124308A (zh) 一种多孔骨料、板材及其制备方法
CN114230208A (zh) 一种高强度水泥及其制备方法
KR20110061944A (ko) 건축물 폐재의 순환골재를 이용한 지오폴리머 콘크리트 및 그 제조방법
CN111892366B (zh) 一种生态空心砌块及制备方法
CN110407498B (zh) 一种镍渣粉酸磨剂及镍渣粉酸磨方法
CN115180881B (zh) 一种环保型高强混凝土及其制备方法
CN115340327A (zh) 一种浇筑型碳化石材的制备方法及应用
CN109265114A (zh) 一种高强度路面砖及其制备方法
CN115286348A (zh) 一种煤矿/煤化工固废合成混凝土材料及其制备方法
CN115368058A (zh) 一种人造石材的制备方法及应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20221108

Address after: 256600 No. 009, Jingbo Industrial Park, economic development zone, Boxing County, Binzhou City, Shandong Province

Applicant after: Shandong Jingyun Taibo New Material Technology Co.,Ltd.

Address before: Room 1303, building 2, innovation building, Gaoshi Road, Xinwu Road, Xiaoying office, high tech Zone, Binzhou City, Shandong Province

Applicant before: Shandong Hanbo Yuzhou New Material Co.,Ltd.

TA01 Transfer of patent application right
CB02 Change of applicant information

Address after: 256600 No. 009, Jingbo Industrial Park, economic development zone, Boxing County, Binzhou City, Shandong Province

Applicant after: Shandong Jingyun Taibo Negative Carbon Technology Co.,Ltd.

Address before: 256600 No. 009, Jingbo Industrial Park, economic development zone, Boxing County, Binzhou City, Shandong Province

Applicant before: Shandong Jingyun Taibo New Material Technology Co.,Ltd.

CB02 Change of applicant information