一种高钙固废碳化制备轻质高强泡沫混凝土的制备方法技术

本申请公开了一种高钙固废碳化制备轻质高强泡沫混凝土的制备方法。该轻质高强泡沫混凝土包括如下重量份的原料：水泥50

【技术实现步骤摘要】
一种高钙固废碳化制备轻质高强泡沫混凝土的制备方法


[0001]本申请涉及建筑材料的
，尤其涉及一种高钙固废碳化制备轻质高强泡沫混凝土的制备方法。

技术介绍

[0002]泡沫混凝土是指以水泥基胶凝材料、掺和料等为主要胶凝材料，加入外加剂和水制成料浆，经发泡剂发泡，浇注成型、养护而成的轻质混凝土。与普通混凝土相比，因泡沫混凝土内部存在大量气孔，使其具有密度较小，导热系数低，耐火性好，保温隔热性好等特点。然而，泡沫混凝土一直存在着初凝时间长的问题，特别是应用最为广泛的普通硅酸盐水泥，初凝大多迟于45min，致使泡沫混凝土早期强度普遍较低。同时，如果泡沫稳定性差，还没有等到水泥等胶凝材料的初凝，泡沫已经破灭，那么就无法在混凝土内形成气孔。因此，如何提高泡沫混凝土的强度和泡沫稳定性是制备泡沫混凝土的技术关键。
[0003]钢渣是钢铁企业利用率比较低的大宗固体废物之一。钢渣的大量堆积，不仅占用土地，而且钢渣中的化学成分还会污染周边环境，因此如何高附加值地利用钢渣已成为目前冶金行业亟待解决的问题。
[0004]钢渣主要是铁水与废钢中所含元素氧化后所形成的氧化物，其主要成分是钙、铁、硅、镁、铝、锰、磷等氧化物，其中CaO约占30％～60％，SiO2约占8～23％，Al2O3约占3％～8％，MgO约占4％～11％，同时含有少量的单质铁。钢渣中除了含有大量的游离态的氧化钙之外，还含有硅酸三钙(3CaO
·
SiO2)、硅酸二钙(2CaO
·
SiO2)、铝酸三钙(3CaO
·
Al2O3)、铁铝酸四钙(4CaO
·
Al2O3·
Fe2O3)等矿相，其具有水硬凝胶性，遇水发生反应生成的C
‑
S
‑
H凝胶具有一定的强度，因此钢渣可以替代水泥应用于泡沫混凝土领域。
[0005]然而，因钢渣的主要成分中含有相对较多的惰性相，所以钢渣的水化活性相对较低，从而导致钢渣基泡沫混凝土的早期强度较低，会对泡沫混凝土的抗压强度与抗折强度产生负面影响。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本申请提供一种高钙固废碳化制备轻质高强泡沫混凝土的制备方法，能够泡沫混凝土所存在抗压强度和抗折强度低的问题。
[0007]本申请提供一种高钙固废碳化制备轻质高强泡沫混凝土的制备方法，包括以下步骤：
[0008]A、提供粒径级配为0.39
‑
0.81μm微米级钢渣浆料，和粒径级配为0.24μm
‑
0.36μm的纳米级钢渣浆料；
[0009]B、分别使所述微米级钢渣浆料、纳米级钢渣浆料在稳定剂添加下形成钢渣浆悬浮液，并将CO2气体注入所述钢渣浆悬浮液中进行碳化，从所述碳化反应产物液中分离出固相组分得到碳化后微米级钢渣、碳化后纳米级钢渣；
[0010]C、按照重量份配置泡沫混凝土原料组分，即水泥50
‑
88份、碳化后微米级钢渣10
‑
40份、碳化后纳米级钢渣2
‑
10份、聚羧酸减水剂1
‑
2份和泡沫剂，并使所述泡沫混凝土原料组分固化成型得到轻质高强泡沫混凝土。
[0011]合适但非限制性地，步骤A中，所述微米级钢渣浆料、纳米级钢渣浆料的获得方式包括以下步骤：
[0012]A1、将钢渣由先之后依次经过除铁处理、研磨和筛分，得到钢渣粉末；
[0013]A2、将所述钢渣粉末在助剂以水为介质进行湿磨，所述湿磨至第一时间得到微米级钢渣浆料，所述湿磨至第二时间得到纳米级钢渣浆料。
[0014]合适但非限制性地，步骤A1中：
[0015]所述钢渣为钢工业废渣；所得到的钢渣粉的密度3.0
‑
3.3kg/m3，颜色为褐灰色，比表面积为400
‑
450m2/kg；
[0016]优选地，所述钢渣粉末的粒径为20
‑
25μm；
[0017]优选地，所述研磨为干法研磨20
‑
40min。
[0018]合适但非限制性地，步骤A2中：
[0019]所述第一时间为40min，第二时间为60min；
[0020]优选地，所述助剂为三乙醇胺。
[0021]合适但非限制性地，步骤A2中，所述湿磨过程，球料比为1:3，研磨球为1.0
‑
1.2mm，磨机转速为350
‑
400r/min。
[0022]合适但非限制性地，步骤B中，所述晶体稳定剂为L
‑
盐酸赖氨酸与壳聚糖按照重量比1：3混合而得到的混合晶体稳定剂。
[0023]合适但非限制性地，步骤B中：
[0024]所述碳化过程为在80℃温度下，以1L/m in的流速向水相体系中注入浓度为20％CO2气体，并施加搅拌，碳化时间为10
‑
12h；
[0025]优选地，所述分离出固相组分具体为，先从碳化后的悬浮物过滤出滤渣，再将所述滤渣进行冷冻干燥。
[0026]合适但非限制性地，步骤C中，所述水泥为普通硅酸盐水泥，型号为P
·Ⅰ42.5；水胶比为0.4。
[0027]合适但非限制性地，步骤C中，所述泡沫剂通过以下方法制备获得：将发泡剂加入水中，得发泡剂溶液，通过机械发泡形式获得泡沫；所选发泡剂为植物蛋白复合型表面活性剂，发泡剂和水的质量份配比为1：60。
[0028]合适但非限制性地，步骤C中，所述聚羧酸减水剂为长侧基低分子量聚羧酸减水剂。
[0029]本申请具有如下有益效果：
[0030](1)用钢渣替代部分水泥做胶凝材料，与纯水泥泡沫混凝土相比，本专利技术绿色环保，能耗低、强度高，减少了能源浪费，固化封存了CO2，实现固废的资源化利用，具有显著的经济和环境效益。
[0031](2)本专利技术制备的高钙固废碳化制备轻质高强泡沫混凝土制备方法运用了湿法研磨技术，钢渣在湿磨过程中由于钢渣之间相互碰撞和挤压使钢渣表面的结构被破坏，促进钢渣中的钙离子、硅离子溶出和溶液中的氢氧根离子进入，且湿磨过后的钢渣粒径可达纳米级别，比表面积增大，活性增高，加快体系水化进程，生成更多的C
‑
S
‑
H凝胶，即提高了泡
沫的稳定性，又提高了泡沫混凝土的强度。
[0032](3)本申请的助剂为三乙醇胺，主要作用如下：
[0033]第一，三乙醇胺作为一种强极性小分子，通过酸碱作用力与C3A、C4AF表面上的Al
3+
、Fe
3+
等阳离子基团选择性地键合，显著降低了极性表面能及其总表面能占比；同时，分子中的C—C单键使其与C3S、C2S之间同样存在范德华力，导致色散表面能有所减少。三乙醇胺通过吸附作用中和未饱和的电荷，降低了钢渣粉体颗粒的表面能，阻止钢渣颗粒之间相互靠近发生团聚和断面愈合，从而达到助磨效果；
[0034]第二，三乙醇胺分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高钙固废碳化制备轻质高强泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A、提供粒径级配为0.39
‑
0.81μm微米级钢渣浆料，和粒径级配为0.24μm
‑
0.36μm的纳米级钢渣浆料；B、分别使所述微米级钢渣浆料、纳米级钢渣浆料在稳定剂添加下形成钢渣浆悬浮液，并将CO2气体注入所述钢渣浆悬浮液中进行碳化，从所述碳化反应产物液中分离出固相组分得到碳化后微米级钢渣、碳化后纳米级钢渣；C、按照重量份配置泡沫混凝土原料组分，即水泥50
‑
88份、碳化后微米级钢渣10
‑
40份、碳化后纳米级钢渣2
‑
10份、聚羧酸减水剂1
‑
2份和泡沫剂，并使所述泡沫混凝土原料组分固化成型得到轻质高强泡沫混凝土。2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤A中，所述微米级钢渣浆料、纳米级钢渣浆料的获得方式包括以下步骤：A1、将钢渣由先之后依次经过除铁处理、研磨和筛分，得到钢渣粉末；A2、将所述钢渣粉末在助剂以水为介质进行湿磨，所述湿磨至第一时间得到微米级钢渣浆料，所述湿磨至第二时间得到纳米级钢渣浆料。3.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，步骤A1中：所述钢渣为钢工业废渣；所得到的钢渣粉的密度3.0
‑
3.3kg/m3，颜色为褐灰色，比表面积为400
‑
450m2/kg；优选地，所述钢渣粉末的粒径为20
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王迎斌，冉周雨，项志鼎，贺行洋，苏英，杨进，李玉博，金子豪，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：