CN115894075B

CN115894075B - 一种碳化制品及其制备方法和应用

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Publication number: CN115894075B
Application number: CN202211488471.2A
Authority: CN
Inventors: 孙浩; 邓荣; 崔东波; 穆广杰; 王健; 张学雷; 张余鑫; 徐晓婷; 赵云龙; 李智康; 殷方园; 白君君; 郑惠惠
Original assignee: Shandong Jingyun Taibo New Material Technology Co ltd
Current assignee: Shandong Jingyun Taibo Negative Carbon Technology Co ltd
Priority date: 2022-11-25
Filing date: 2022-11-25
Publication date: 2023-07-28
Anticipated expiration: 2042-11-25
Also published as: CN115894075A

Abstract

本发明涉及碳化技术领域，尤其涉及一种碳化制品及其制备方法和应用。本发明提供的制备方法包括以下步骤：a)将混合料A在模具中成型，脱模，得到表面具有若干个内凹的待碳化预制半成品；将所述待碳化预制半成品进行一次碳化，得到碳化预制半成品；b)将混合料B在所述碳化预制半成品的内凹中成型，得到待碳化预制品；将所述待碳化预制品进行二次碳化，得到碳化制品。本发明提供的制备方法可以大大提高碳化制品的碳化程度和碳化深度，采用该方法制备的碳化板材、碳化砖、碳化砌块在抗压强度和抗折强度上都有突出的表现，制备的碳化骨料的压碎值也有明显的减少。

Description

一种碳化制品及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及碳化技术领域，尤其涉及一种碳化制品及其制备方法和应用。

背景技术

富含硅酸钙相的材料可在二氧化碳碳酸化养护下，形成高性能的碳化制品。一方面，碳化制品具有卓越的力学性能，在抗压强度、抗折强度、压碎值上都有不错的表现。另一方面，碳化制品低碳环保，在原料上通常采用一些富含硅酸钙相的工业固废，再加入一些其他工业固废进行粒径级配，解决了工业固废占地面积多，难处理的问题；此外，在碳化养护中，还能固定封存大量的二氧化碳。

中国专利CN114163205A公开了在碳化过程中，二氧化碳扩散至硅酸钙相制品表面，与水反应生成碳酸，然后电离成碳酸根等离子，钙离子与碳酸根反应生成致密方解石结构，而致密的方解石会阻碍二氧化碳的进一步进入，二氧化碳无法深入，影响制品内部的碳化。若能提高碳化制品的深度和程度，将有利于提升制品的力学性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种碳化制品及其制备方法和应用，采用本发明方法制备的制品碳化程度和碳化深度能得到明显提高。

本发明提供了一种碳化制品的制备方法，包括以下步骤：

a)将混合料A在模具中成型，脱模，得到表面具有若干个内凹的待碳化预制半成品；将所述待碳化预制半成品进行一次碳化，得到碳化预制半成品；

所述混合料A中包括碳化胶凝材料，还包括水泥、干炉渣、粉煤灰、硫脲渣、减水剂和增强剂中的一种或多种；

b)将混合料B在所述碳化预制半成品的内凹中成型，得到待碳化预制品；将所述待碳化预制品进行二次碳化，得到碳化制品；

所述混合料B包括碳化胶凝材料，还包括石粉、矿粉、脱硫石膏、电石渣、硅灰和增强剂中的一种或多种。

优选的，按质量百分数计，所述混合料A中包括：50～80％的碳化胶凝材料、1～20％的水泥、1～10％的干炉渣、1～10％的粉煤灰、0～10％的硫脲渣、0～10％的减水剂和10～15％的增强剂；

按质量百分数计，所述混合料B中包括：50～80％的碳化胶凝材料、0～10％的石粉、0～10％的矿粉、0～10％的脱硫石膏、1～20％的电石渣、0～10％的硅灰和10～25％的增强剂。

优选的，混合料A和混合料B中，所述碳化胶凝材料独立地选择含硅酸一钙、β-硅酸二钙、γ-硅酸二钙、二硅酸三钙、氧化钙、氢氧化钙、氧化镁和氢氧化镁中的一种或多种成分的材料。

优选的，所述减水剂为萘系减水剂、脂肪族减水剂、氨基减水剂和聚羧酸减水剂中的一种或多种；

混合料A和混合料B中，所述增强剂独立地选择氢氧化钠溶液、碳酸氢钠溶液、柠檬酸溶液、酒石酸溶液、水杨酸溶液、硼酸溶液、硼酸盐溶液和磷酸盐溶液中的一种或多种；所述增强剂的浓度为5～20wt％。

优选的，所述混合料A的成型方式为浇筑成型或压制成型；所述浇筑成型的成型温度为10～60℃，成型时间为2～48h；所述压制成型的压制压强为5～50MPa，保压时间为1～300s。

优选的，所述一次碳化的碳化压强为0～0.4MPa，CO₂浓度为3～100％，碳化时间为1～48h。

优选的，所述混合料B的成型方式为浇筑成型或压制成型；所述浇筑成型的成型温度为10～60℃，成型时间为1～24h；所述压制成型的压制压强为5～30MPa，保压时间为1～180s。

优选的，所述二次碳化的碳化压强为0.01～0.6MPa，CO₂浓度为3～100％，碳化时间为1～48h。

本发明提供了一种碳化制品，按照上述技术方案所述的制备方法制备获得。

本发明提供了一种上述技术方案所述的碳化制品作为建筑材料的应用。

与现有技术相比，本发明提供了一种碳化制品及其制备方法和应用。本发明提供的制备方法包括以下步骤：a)将混合料A在模具中成型，脱模，得到表面具有若干个内凹的待碳化预制半成品；将所述待碳化预制半成品进行一次碳化，得到碳化预制半成品；所述混合料A中包括碳化胶凝材料，还包括水泥、干炉渣、粉煤灰、硫脲渣、减水剂和增强剂中的一种或多种；b)将混合料B在所述碳化预制半成品的内凹中成型，得到待碳化预制品；将所述待碳化预制品进行二次碳化，得到碳化制品；所述混合料B包括碳化胶凝材料，还包括石粉、矿粉、脱硫石膏、电石渣、硅灰和增强剂中的一种或多种。本发明提供的制备方法先将待碳化混合料A在可形成内凹结构的模具中成型，成型后的待碳化预制半成品由于存在有内凹结构，可以增加碳化处理时二氧化碳与半成品的接触面积和接触深度，从而使半成品内部的大部分区域在进行一次碳化处理时得到碳化；随后再将混合料B填充于一次碳化半成品的内凹处，进行二次碳化，得到完整形状的碳化制品。本发明提供的制备方法可以大大提高碳化制品的碳化程度和碳化深度，采用该方法制备的碳化板材、碳化砖、碳化砌块在抗压强度和抗折强度上都有突出的表现，制备的碳化骨料的压碎值也有明显的减少。此外，本发明提供的制备方法在进行二次碳化时，还可以调节二氧化碳的浓度和制品的颜色，从而进一步丰富碳化制品的种类，满足市场的不同需求。另外，本发明提供的制备方法所用原材料多为工业固废，还能吸收二氧化碳，真正的做到了性能优异、低碳环保，具有良好的经济效益和环境效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例1提供的混合料A、混合料B在预制品中的分布示意图；

图2是本发明实施例2提供的混合料A、混合料B在预制品中的分布示意图；

图3是本发明实施例3提供的混合料A、混合料B在预制品中的分布示意图；

图4是本发明实施例4提供的混合料A、混合料B在预制品中的分布示意图；

图5是本发明对比例1已碳化区域和未碳化区域示意分布图；

图6是本发明实施例1已碳化区域和未碳化区域示意分布图。

附图标记说明：1为混料A填充区域，2为混合料B填充区域，3为已碳化区域，4为未碳化区域。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种碳化制品的制备方法，包括以下步骤：

b)将混合料B在所述碳化预制半成品的内凹中成型，得到待碳化预制品；将所述待碳化预制品进行二次碳化，得到碳化制品。

在本发明提供的制备方法中，步骤a)中，所述混合料A中包括碳化胶凝材料，还包括水泥、干炉渣、粉煤灰、硫脲渣、减水剂和增强剂中的一种或多种。

在本发明提供的制备方法中，混合料A中，所述碳化胶凝材料优选为含硅酸一钙、β-硅酸二钙、γ-硅酸二钙、二硅酸三钙、氧化钙、氢氧化钙、氧化镁和氢氧化镁中的一种或多种成分的材料，更优选为含有氧化钙的钢渣；所述钢渣的粒径优选为100～500目，更优选为200目；所述钢渣的氧化钙含量优选为30～50wt％，更优选为41.5wt％；所述钢渣的二氧化硅含量优选为8～20wt％，更优选为13.3wt％；所述钢渣的游离钙含量优选为＜2wt％。在本发明中，所述碳化胶凝材料在混合料A中的含量优选为50～80wt％，具体可为50wt％、55wt％、60wt％、65wt％、70wt％、75wt％或80wt％。

在本发明提供的制备方法中，混合料A中，所述水泥优选为强度42.5的普通硅酸盐水泥；所述水泥在混合料A中的含量优选为1～20wt％，具体可为1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％或20wt％。

在本发明提供的制备方法中，混合料A中，所述干炉渣的粒径优选为50～200目，更优选为100目；所述干炉渣的氧化钙含量优选为1～10wt％，更优选为4.4wt％；所述干炉渣的二氧化硅含量优选为50～60wt％，更优选为55.8wt％。在本发明中，所述干炉渣在混合料A中的含量优选为1～10wt％，具体可为1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％或10wt％。

在本发明提供的制备方法中，混合料A中，所述粉煤灰的粒径优选为100～500目，更优选为200目；所述粉煤灰在混合料A中的含量优选为1～10wt％，具体可为1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％或10wt％。

在本发明提供的制备方法中，混合料A中，所述硫脲渣的粒径优选为50～200目，更优选为100目；所述硫脲渣的氧化钙含量优选为80～90wt％，更优选为83.4wt％。在本发明中，所述硫脲渣在混合料A中的含量优选为0～10wt％，具体可为0、1wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、3.3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％或10wt％。

在本发明提供的制备方法中，混合料A中，所述减水剂优选为萘系减水剂、脂肪族减水剂、氨基减水剂和聚羧酸减水剂中的一种或多种，所述萘系减水剂具体可选择萘系引气型外加剂。在本发明中，所述减水剂在混合料A中的含量优选为0～10wt％，具体可为1wt％、1.7wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％或10wt％。

在本发明提供的制备方法中，混合料A中，所述增强剂优选为氢氧化钠溶液、碳酸氢钠溶液、柠檬酸溶液、酒石酸溶液、水杨酸溶液、硼酸溶液、硼酸盐溶液和磷酸盐溶液中的一种或多种；所述增强剂的浓度优选为5～20wt％，更优选为10wt％。在本发明中，所述增强剂在混合料A中的含量优选为10～15wt％，具体可为10wt％、10.5wt％、11wt％、11.5wt％、12wt％、12.5wt％、13wt％、13.5wt％、14wt％、14.5wt％或15wt％。

在本发明提供的制备方法中，步骤a)中，所述模具为可使混合料A成型后表面形成若干个内凹结构的模具；若干个所述内凹结构优选交错分布。本发明中，对所述内凹结构的具体形状没有特别限定，包括但不限于正方体、长方体、三棱柱、四棱台、半球体、椭圆体等规则形状和不规则多面体中的一种或多种。

在本发明提供的制备方法中，步骤a)中，所述混合料A的成型方式优选为浇筑成型或压制成型。其中，所述浇筑成型的成型温度(即干燥温度)优选为10～60℃，具体可为10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃或60℃；所述浇筑成型的成型时间(即干燥时间)优选为2～48h，具体可为2h、4h、6h、8h、10h、12h、16h、20h、24h、36h或48h；所述压制成型的压制压强优选为5～50MPa，具体可为5MPa、10MPa、15MPa、20MPa、25MPa、30MPa、35MPa、40MPa、45MPa或50MPa；所述压制成型的保压时间优选为1～300s，具体可为1s、10s、20s、30s、40s、50s、60s、90s、120s、150s、180s、210s、240s、270s或300s。

在本发明提供的制备方法中，步骤a)中，所述一次碳化的碳化压强优选为0～0.4MPa，具体可为0.05MPa、0.1MPa、0.15MPa、0.2MPa、0.25MPa、0.3MPa、0.35MPa或0.4MPa；所述一次碳化的CO₂浓度优选为3～100％，具体可为3％、5％、7％、10％、12％、15％、17％、20％、30％、40％、50％、70％或100％；所述一次碳化的碳化时间优选为1～48h，具体可为2h、4h、6h、8h、10h、12h、16h、20h、24h、30h、36h、42h或48h。

在本发明提供的制备方法中，步骤b)中，所述混合料B包括碳化胶凝材料，还包括石粉、矿粉、脱硫石膏、电石渣、硅灰和增强剂中的一种或多种。

在本发明提供的制备方法中，混合料B中，所述碳化胶凝材料优选为含硅酸一钙、β-硅酸二钙、γ-硅酸二钙、二硅酸三钙、氧化钙、氢氧化钙、氧化镁和氢氧化镁中的一种或多种成分的材料，更优选为γ-硅酸二钙。在本发明中，所述碳化胶凝材料在混合料B中的含量优选为50～80wt％，具体可为50wt％、55wt％、60wt％、65wt％、70wt％、75wt％或80wt％。

在本发明提供的制备方法中，混合料B中，所述石粉优选为白云石粉；所述石粉的粒径优选为100～500目，更优选为200目。在本发明中，所述石粉在混合料B中的含量优选为0～10wt％，具体可为0、1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％或10wt％。

在本发明提供的制备方法中，混合料B中，所述矿粉优选为s140级矿粉；所述矿粉在混合料B中的含量优选为0～10wt％，具体可为0、1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％或10wt％。

在本发明提供的制备方法中，混合料B中，所述脱硫石膏的粒径优选为100～500目，更优选为200目。在本发明中，所述脱硫石膏在混合料B中的含量优选为0～10wt％，具体可为0、1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％或10wt％。

在本发明提供的制备方法中，混合料B中，所述电石渣的粒径优选为100～500目，更优选为200目；所述电石渣的氧化钙含量优选为50～70wt％，更优选为61.5wt％。在本发明中，所述电石渣在混合料B中的含量优选为1～20wt％，具体可为1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％或20wt％。

在本发明提供的制备方法中，混合料B中，所述硅灰的粒径优选为100～500目，更优选为200目；所述硅灰在混合料B中的含量优选为0～10wt％，具体可为0、1wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％或10wt％。

在本发明提供的制备方法中，混合料B中，所述增强剂优选为氢氧化钠溶液、碳酸氢钠溶液、柠檬酸溶液、酒石酸溶液、水杨酸溶液、硼酸溶液、硼酸盐溶液和磷酸盐溶液中的一种或多种；所述增强剂的浓度优选为5～20wt％，更优选为10wt％。在本发明中，所述增强剂在混合料B中的含量优选为10～25wt％，具体可为10wt％、11wt％、12wt％、12.5wt％、13wt％、14wt％、15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％、20wt％、21wt％、22wt％、23wt％、24wt％或25wt％。

在本发明提供的制备方法中，步骤b)中，所述混合料B的成型方式优选为浇筑成型或压制成型。其中，所述浇筑成型的成型温度(即干燥温度)优选为10～60℃，具体可为10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃或60℃；所述浇筑成型的成型时间(即干燥时间)优选为1～24h，具体可为1h、2h、4h、6h、8h、10h、12h、16h、20h或24h；所述压制成型的压制压强优选为5～30MPa，具体可为5MPa、10MPa、15MPa、20MPa、25MPa或30MPa；所述压制成型的保压时间优选为1～180s，具体可为1s、10s、20s、30s、40s、50s、60s、90s、120s、150s或180s。

在本发明提供的制备方法中，步骤b)中，所述混合料B固化结束后，得到了完整形状的待碳化预制品，该预制品的主体结构由混合料A构成，内凹区域由混合料B进行填充。

在本发明提供的制备方法中，步骤b)中，所述二次碳化的碳化压强优选为0.01～0.6MPa，具体可为0.01MPa、0.05MPa、0.1MPa、0.15MPa、0.2MPa、0.25MPa、0.3MPa、0.35MPa、0.4MPa、0.45MPa、0.5MPa、0.55MPa或0.6MPa；所述二次碳化的CO₂浓度优选为3～100％，具体可为3％、5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或100％；所述二次碳化的碳化时间优选为1～48h，具体可为2h、4h、6h、8h、10h、12h、16h、20h、24h、30h、36h、42h或48h。

本发明提供的制备方法先将待碳化混合料A在可形成内凹结构的模具中成型，成型后的待碳化预制半成品由于存在有内凹结构，可以增加碳化处理时二氧化碳与半成品的接触面积和接触深度，从而使半成品内部的大部分区域在进行一次碳化处理时得到碳化；随后再将混合料B填充于一次碳化半成品的内凹处，进行二次碳化，得到完整形状的碳化制品。本发明提供的制备方法可以大大提高碳化制品的碳化程度和碳化深度，采用该方法制备的碳化板材、碳化砖、碳化砌块在抗压强度和抗折强度上都有突出的表现，制备的碳化骨料的压碎值也有明显的减少。此外，本发明提供的制备方法在进行二次碳化时，还可以调节二氧化碳的浓度和制品的颜色，从而进一步丰富碳化制品的种类，满足市场的不同需求。另外，本发明提供的制备方法所用原材料多为工业固废，还能吸收二氧化碳，真正的做到性能优异、低碳环保，具有良好的经济效益和环境效益。

本发明还提供了一种碳化制品，所述碳化制品按照上述技术方案所述的制备方法制备获得。

本发明还提供了一种应用，具体为将上述技术方案所述的碳化制品作为建筑材料应用于建筑行业领域。

为更清楚起见，下面通过以下实施例和对比例进行详细说明。在本发明的下述实施例和对比例中，所选用的原料的来源一致，具体原料信息如下：

钢渣的粒径为200目，氧化钙的含量41.5wt％，二氧化硅的含量13.3wt％，游离氧化钙小于2wt％；水泥为强度42.5的普通硅酸盐水泥；干炉渣粒径为100目，氧化钙含量4.4wt％，二氧化硅的含量55.8wt％；粉煤灰粒径为200目；硫脲渣粒径100目，氧化钙含量83.4wt％；萘系高效减水剂为萘系引气型外加剂；氢氧化钠的浓度为10wt％的溶液；石粉为白云石粉，其粒径为200目；矿粉为s140级矿粉；脱硫石膏粒径200目；电石渣粒径200目，氧化钙含量61.5wt％；硅灰的粒径为200目。

实施例1

将975g钢渣、75g水泥、75g干炉渣、75g粉煤灰、50g硫脲渣、25g萘系高效减水剂、225g氢氧化钠溶液混合均匀，得到混合料A；将325gγ-硅酸二钙、25g石粉、25g矿粉、25g脱硫石膏、25g电石渣、12.5g硅灰、62.5g氢氧化钠溶液混合均匀，得到混合料B；

将混合料A浇筑于设有交错内凹形状为正方体的模具中，30℃下干燥12h后脱模得到待碳化预制半成品；将待碳化预制半成品置于碳化装置中，进行一次碳化，一次碳化的压强为0.05MPa，二氧化碳浓度为10％，时间为24h，一次碳化结束后，得到碳化预制半成品；

将混合料B浇筑于碳化预制半成品的正方体凹陷中，如图1所示，形成完整的板材，30℃下干燥6h脱模得到待碳化预制品；将待碳化预制品置于碳化装置中，进行二次碳化，二次碳化的压强为0.2MPa，二氧化碳浓度为50％，时间为12h，二次碳化结束后，得到碳化制品。

实施例2

将混合料A浇筑于设有交错内凹形状为三棱柱的模具中，30℃下干燥12h后脱模得到待碳化预制半成品；将待碳化预制半成品置于碳化装置中，进行一次碳化，一次碳化的压强为0.05MPa，二氧化碳浓度为10％，时间为24h，一次碳化结束后，得到碳化预制半成品；

将混合料B浇筑于碳化预制半成品的三棱柱凹陷中，如图2所示，形成完整的板材，30℃下干燥6h得到待碳化预制品；将待碳化预制品置于碳化装置中，进行二次碳化，二次碳化的压强为0.2MPa，二氧化碳浓度为50％，时间为12h，二次碳化结束后，得到碳化制品。

实施例3

将150g钢渣、25g水泥、12.5g干炉渣、12.5g粉煤灰、6.25g硫脲渣、6.25g萘系高效减水剂、37.5g氢氧化钠溶液混合均匀，得到混合料A；将48gγ-硅酸二钙、8g石粉、4g矿粉、4g脱硫石膏、4g电石渣、2g硅灰、10g氢氧化钠溶液混合均匀，得到混合料B；

将混合料A浇筑于设有交错内凹形状为四棱台的模具中，30℃下干燥6h后脱模得到待碳化预制半成品，将待碳化预制半成品置于碳化装置中，进行一次碳化，一次碳化的压强为0.05MPa，二氧化碳浓度为10％，时间为12h，一次碳化结束后，得到碳化预制半成品；

将混合料B浇筑于碳化预制半成品的四棱台凹陷中，如图3所示，形成完整的试块或砌块，30℃下干燥6h得到待碳化预制品；将待碳化预制品置于碳化装置中，进行二次碳化，二次碳化的压强为0.2MPa，二氧化碳浓度为50％，时间为10h，二次碳化结束后，得到碳化制品。

实施例4

将2.5g钢渣、1g水泥、0.25g干炉渣、0.5g粉煤灰、0.75g氢氧化钠溶液混合均匀，得到混合料A中；将3gγ-硅酸二钙、0.75g电石渣、1.25g氢氧化钠溶液混合均匀，得到混合料B中；

将混合料A浇筑于设有交错内凹形状为椭圆多面体的模具中，30℃下干燥4h后脱模得到待碳化预制半成品；将待碳化预制半成品置于碳化装置中，进行一次碳化，一次碳化的压强为0.1MPa，二氧化碳浓度为10％，时间为8h一次碳化结束后，得到碳化预制半成品；

将混合料B浇筑于碳化预制半成品的椭圆多面体凹陷中，如图4所示，形成完整的大颗粒骨料，30℃下干燥2h得到待碳化预制品，将待碳化预制品置于碳化装置中，进行二次碳化，二次碳化的压强为0.2MPa，二氧化碳浓度为50％，时间为6h，二次碳化结束后，得到碳化制品。

对比例1

将975g钢渣、75g水泥、75g干炉渣、75g粉煤灰、50g硫脲渣、25g萘系高效减水剂、287.5g氢氧化钠溶液、325gγ-硅酸二钙、25g石粉、25g矿粉、25g脱硫石膏、25g电石渣、12.5g硅灰混合均匀，得到混合料；

将混合料浇筑形成板材，30℃下干燥18h，得到待碳化预制品；将待碳化预制品置于碳化装置中，第一阶段碳化压强0.05MPa，二氧化碳浓度10％，碳化时间24h；第二阶段碳化压强0.2MPa，二氧化碳浓度50％，碳化时间12h，得到碳化制品。

对比例2

将150g钢渣、25g水泥、12.5g干炉渣、12.5g粉煤灰、6.25g硫脲渣、6.25g萘系高效减水剂、48gγ-硅酸二钙、8g石粉、4g矿粉、4g脱硫石膏、4g电石渣、2g硅灰、47.5g氢氧化钠溶液混合均匀，得到混合料；

将混合料浇筑形成的试块或砌块，30℃下干燥12h，得到待碳化预制品；将待碳化预制品置于碳化装置中，第一阶段碳化压强0.05MPa，二氧化碳浓度10％，碳化时间12h；第二阶段碳化压强0.2MPa，二氧化碳浓度50％，碳化时间10h，得到碳化制品。

对比例3

将2.5g钢渣、1g水泥、0.25g干炉渣、0.5g粉煤灰、3gγ-硅酸二钙、0.75g电石渣、2g氢氧化钠溶液混合均匀，得到混合料；

将混合料浇筑形成大颗粒骨料，30℃下干燥6h后，得到待碳化预制品；将待碳化预制品置于碳化装置中，第一阶段碳化压强0.1MPa，二氧化碳浓度10％，碳化时间8h；第二阶段碳化压强0.2MPa，二氧化碳浓度50％，碳化时间6h，得到碳化制品。

性能测试

1、力学性能测试：

采用万能试验机对实施例和对比例的力学性能进行测试，下降速度是1mm/s。测试结果如表1所示：

表1力学性能测试结果

2、碳化程度和碳化深度测试：

2.1、碳化程度：

将制品切块、敲碎、研磨后，得到质量m1；放入马弗炉中500℃下保温2h得到质量m2；接着1000℃中继续煅烧2h，称得质量m3；再进行XRF测试，得到样品CaO、MgO的百分比含量A；通过公式计算钙离子的碳化程度，再计算出镁离子的碳化程度，相加即得该块制品的碳化程度；再计算其他区域的碳化程度，取平均值。

2.2、碳化深度：

将样品从中间沿纵截面切开，每个样品滴加10～50滴浓度为2wt％的酚酞溶液，通过样品变色情况，用游标卡尺测量，得到样品的碳化深度。

各实施例和对比例的碳化程度和碳化深度的测试结果如表2所示：

表2碳化程度和碳化深度测试结果

在本发明中，对比例1的碳化程度如图5所示。而通过使用交错内凹模具，可以先获得具有内凹结构的待碳化预制半成品，通过对该半成品进行一次碳化，可以使二氧化碳进入制品内部，对制品内层进行初次碳化；一次碳化结束后，将制品的形状补充完整，再进行二次碳化，碳化后终制品的碳化程度和碳化深度明显提升，如图6所示。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种碳化制品的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，按质量百分数计，所述混合料A中包括：50～80％的碳化胶凝材料、1～20％的水泥、1～10％的干炉渣、1～10％的粉煤灰、0～10％的硫脲渣、0～10％的减水剂和10～15％的增强剂；

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，混合料A和混合料B中，所述碳化胶凝材料独立地选择含硅酸一钙、β-硅酸二钙、γ-硅酸二钙、二硅酸三钙、氧化钙、氢氧化钙、氧化镁和氢氧化镁中的一种或多种成分的材料。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述减水剂为萘系减水剂、脂肪族减水剂、氨基减水剂和聚羧酸减水剂中的一种或多种；

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合料A的成型方式为浇筑成型或压制成型；所述浇筑成型的成型温度为10～60℃，成型时间为2～48h；所述压制成型的压制压强为5～50MPa，保压时间为1～300s。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述一次碳化的碳化压强为0～0.4MPa，CO₂浓度为3～100％，碳化时间为1～48h。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合料B的成型方式为浇筑成型或压制成型；所述浇筑成型的成型温度为10～60℃，成型时间为1～24h；所述压制成型的压制压强为5～30MPa，保压时间为1～180s。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二次碳化的碳化压强为0.01～0.6MPa，CO₂浓度为3～100％，碳化时间为1～48h。

9.一种碳化制品，其特征在于，按照权利要求1～8任一项所述的制备方法制备获得。

10.权利要求9所述的碳化制品作为建筑材料的应用。