一种高氯离子固化率的生物炭基人造轻骨料及其制备方法技术

本发明专利技术一种高氯离子固化率的生物炭基人造轻骨料及其制备方法。本发明专利技术针对传统方式生产的轻质骨料在替代UHPC中的石英砂中存在缺陷，传统的轻质骨料的强度普遍偏低，传统的轻质骨料的掺入会粗化UHPC的孔结构，导致浆体和骨料的界面过渡区宽度增大，进而劣化UHPC的抗氯离子渗透性能，以及全球变暖需要开发新的碳封存技术等问题。本发明专利技术人造轻骨料是Mg

【技术实现步骤摘要】
一种高氯离子固化率的生物炭基人造轻骨料及其制备方法


[0001]本专利技术属于建筑材料领域，具体涉及一种高氯离子固化率的生物炭基人造轻骨料及其制备方法。

技术介绍

[0002]我国东部沿海和西部盐碱地区的混凝土结构通常耐久性差、服役寿命短，主要原因是这些地区存在大量有害离子，如Cl
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是导致混凝土钢筋锈蚀的主要因素，大幅度缩短了混凝土的使用寿命。尽管超高性能混凝土（UHPC）具有超高的力学强度以及优异的耐久性能，可有效抵制环境有害离子的侵蚀，在桥梁、公路、国防等工程领域应用前景广阔，但是由于UHPC存在高密度高自重大等问题，导致其应用受到了一定程度的限制。虽然，利用低密度的轻质骨料来代替UHPC中所用传统的石英砂，能降低混凝土结构的自重，有效的解决大自重带来的结构稳定性问题，然而在其实际应用中依然存在一些难题亟待解决。
[0003]直接利用传统的轻质骨料替代UHPC中相同级配的石英砂，轻质骨料的掺入会一定程度裂化UHPC的内部结构。一方面，轻质骨料的掺入，UHPC孔结构会被粗化，产生更多的使得孔隙率增大，为水分和氯离子的传输提供了有利通道，从而UHPC抗氯离子渗透性能劣化，增大了混凝土钢筋锈蚀的可能性。另一方面，传统的轻质骨料的强度比石英砂的强度低很多，这会使得UHPC的强度降低，影响混凝土结构的安全性，另外，轻质骨料的掺入，也会导致浆体和骨料的界面过渡区宽度增大，进一步导致强度降低，甚至导致混凝土结构开裂，从而加剧UHPC抗氯离子渗透性能劣化。这些问题会限制采用传统轻骨料制作的UHPC在实际工程中应用和推广。
[0004]同时为了符合现代建筑材料的低碳环保绿色可持续发展的建设方针，以及针对现有技术存在的问题和研究领域的局限性，亟须开发一种高氯离子固化率的生物炭基人造轻骨料，以满足建设发展的要求。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是：针对传统方式生产的轻质骨料在替代UHPC中的石英砂中存在缺陷，传统的轻质骨料的强度普遍偏低，传统的轻质骨料的掺入会粗化UHPC的孔结构，导致浆体和骨料的界面过渡区宽度增大，进而劣化UHPC的抗氯离子渗透性能，以及全球变暖需要开发新的碳封存技术等问题，利用废弃生物质来提升轻质骨料的性能，来提供一种高氯离子固化率的生物炭基人造轻骨料及其制备方法，其具有高氯离子固化率、低密度、高强度以及能够截断有机物快速分解形成CO2进入大气和大量封存碳等特点，可以显著提高轻质人造骨料及其相关制品的长期性能，确保混凝土结构的安全和稳定性。
[0006]为实现上述目的，采用具体技术方案如下：一种高氯离子固化率的生物炭基人造轻骨料的制备方法是按下述步骤进行的：步骤一：改性处理：分别选取粒径为0.15～1.0mm 粗生物炭颗粒和<0.15mm细生物炭颗粒，再按下述步骤分别进行改性：
按照固液比为1：10的质量比掺入改性溶液，然后持续震荡至少24h，确保生物炭颗粒得到充分浸泡，再将浸泡后生物炭颗粒用水清洗2～3遍后，再在80 ℃下干燥2～3天，完成生物炭改性；步骤二、轻质骨料的一次造粒成球：按重量份数计，称取改性的粗生物炭颗粒5份～15 份，高炉矿渣粉35份～55份，10份~35份镁质水泥，激发剂 2份～7份，外加剂 0.3份～0.8 份和粘合剂 1份～4份后混匀，倒入成球机中进行造粒，按照同一份数计加入20份～35份水溶液，并在其加入纳米氧化铝2份～5份和分散剂0.2份～1.0份，进行超声分散10～20分钟，然后自动成型，并在85
±
5%的相对湿度及23
±
2℃的自然条件养护3天～7天，得到一次裹浆的生物炭基人造轻骨料；步骤三、轻质骨料的二次裹浆：按重量份数计，称取高炉矿渣粉15份～25份，5份~20份镁质水泥，激发剂 1份～3份，外加剂 0.1份～0.5份，粘合剂 0.5份～2份进行配料和混合，并按照同一份数计加入10份～15份水溶液，并在其加入纳米氧化铝1份～3份，改性的细生物炭颗粒2份～8 份和分散剂0.1份～0.5份，进行超声分散20～30分钟，然后将所得的浆体与一次裹浆的生物炭基人造轻骨料的按照比1:5的质量比再次裹浆，自动成型，最后将得到的改性生物炭基人造轻骨料在85
±
5%的相对湿度及23
±2o
C的自然条件养护10～15天，然后筛分出粒径在2.36～0.15mm的颗粒，即得到高氯离子固化率的生物炭基人造轻骨料；其中，步骤一中改性溶液是将乙二胺四乙酸二钠镁盐(EDTA)、三(N
‑
亚硝基
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N
‑
苯基羟胺)铝盐（NPAL）加入水中，混匀，再用1mol /L氢氧化钠溶液将含有的pH值调节至约10，即制得了改性溶液，改性溶液中乙二胺四乙酸二钠镁盐(EDTA)的浓度为0.03mol/L，三(N
‑
亚硝基
‑
N
‑
苯基羟胺)铝盐的浓度为0.01 mol/L，步骤一和二所用的分散剂，激发剂 ，外加剂 ，粘合剂均相同。
[0007]进一步地限定，粗生物炭颗粒和细生物炭颗粒是通过下述步骤制备的：将废弃生物质在60℃～80℃条件下烘干，然后在500℃～800℃无氧环境下热解3～5小时，自然冷却之后，用破碎机粉碎后过筛，得到粒径为0.15mm～1.0mm 粗生物炭或者粒径<0.15mm的细生物炭；其中，所述废弃生物质为芦苇叶、木屑、麻秆、桔梗、枯树枝中的一种或其中几种的任意比组合。
[0008]进一步地限定，所述的高炉矿渣粉的比表面积>450 m2/kg及碱性系也在数在2.4以上；其主要的氧化物组成为48% CaO、35% SiO2、20% Al
2 O3和12% MgO。
[0009]进一步地限定，所述的镁质水泥的比表面积>350m2/kg；其主要的氧化物组成为90.5% MgO, 5.80% SiO2, 和2.20% CaO。
[0010]进一步地限定，所述的纳米氧化铝的火山灰活性指数≥105%，氧化铝含量≥99%，密度为3.6 g/cm3及比表面积>230m2/g。
[0011]进一步地限定，所述分散剂为聚羧酸、HSB脂肪族减水剂中的一种或者其中两种的任意比组合。
[0012]进一步地限定，所述激发剂为硅酸钠、氢氧化钾、氢氧化钠中的一种或者其中两种的任意比组合。
[0013]进一步地限定，所述的外加剂为铝粉、滑石粉、石膏中的一种或其中多种的任意比组合。
[0014]进一步地限定，所述的粘合剂为硅酮、醋酸乙烯酯（VAM）乳液型、聚氨酯中的一种或两种的任意比组合。
[0015]上述任意一项所述的方法制备的高氯离子固化率的生物炭基人造轻骨料。
[0016]本专利技术相对于现有技术的有益效果是：本专利技术利用工业废弃物及废弃生物质生产的人造轻骨料是社会经济可持续发展和实现碳中和发展过程中的重大专利技术。利用高炉矿渣和生物炭制作人造轻骨料，解决了大量废弃物无本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高氯离子固化率的生物炭基人造轻骨料的制备方法，其特征在于所述制备方法是按下述步骤进行的：步骤一：改性处理：分别选取粒径为0.15mm～1.0mm 粗生物炭颗粒和<0.15mm细生物炭颗粒，再按下述步骤分别进行改性：按照固液比为1：10的质量比掺入改性溶液，然后持续震荡至少24h，确保生物炭颗粒得到充分浸泡，再将浸泡后生物炭颗粒用水清洗2～3遍后，再在80 ℃下干燥2～3天，完成生物炭改性；步骤二、轻质骨料的一次造粒成球：按重量份数计，称取改性的粗生物炭颗粒5份～15 份，高炉矿渣粉35份～55份，10份~35份镁质水泥，激发剂 2份～7份，外加剂 0.3份～0.8 份和粘合剂 1份～4份后混匀，倒入成球机中进行造粒，按照同一份数计加入20份～35份水溶液，并在其加入纳米氧化铝2份～5份和分散剂0.2份～1.0份，进行超声分散10～20分钟，然后自动成型，并在85
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2℃的自然条件养护3天～7天，得到一次裹浆的生物炭基人造轻骨料；步骤三、轻质骨料的二次裹浆：按重量份数计，称取高炉矿渣粉15份～25份，5份~20份镁质水泥，激发剂 1份～3份，外加剂 0.1份～0.5份，粘合剂 0.5份～2份进行配料和混合，并按照同一份数计加入10份～15份水溶液，并在其加入纳米氧化铝1份～3份，改性的细生物炭颗粒2份～8 份和分散剂0.1份～0.5份，进行超声分散20～30分钟，然后将所得的浆体与一次裹浆的生物炭基人造轻骨料的按照比1:5的质量比再次裹浆，自动成型，最后将得到的改性生物炭基人造轻骨料在85
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5%的相对湿度及23
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C的自然条件养护10～15天，然后筛分出粒径在2.36mm～0.15mm的颗粒，即得到高氯离子固化率的生物炭基人造轻骨料；其中，步骤一中改性溶液是将乙二胺四乙酸二钠镁盐(EDTA)、三(N
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亚硝基
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苯基羟胺)铝盐（NPAL）加入水中，混匀，再用1mol /L氢氧化钠溶液将含有的pH值调节至约10，即制得了改...

【专利技术属性】
技术研发人员：‑，
申请(专利权)人：生物炭建材有限公司，
类型：发明
国别省市：