一种轻质碳化砌块及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种轻质碳化砌块及其制备方法，各组分及其所占重量份数包括：干混合料100份，水4～6份，含碳冰球5～15份；其中，干混合料由胶凝材料、骨架材料、填充粉料组成，胶凝材料中包含气硬性胶凝材料；含碳冰球由含碳溶液冷冻形成。本发明专利技术通过含碳冰球将二氧化碳预先封存在砌块内部，碳化养护时含碳冰球吸热融化释放出二氧化碳并增加内部孔隙，可同时对砌块内、外部进行碳化养护，有效解决碳化砌块制品内部难以碳化等问题，同时通过控制含碳冰球掺量可灵活调节碳化砌块容重，所得砌块强度高、环保吸碳、容重可调、保温隔音性能好，适合推广应用。推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种轻质碳化砌块及其制备方法


[0001]本专利技术属于建筑材料
，具体涉及一种轻质碳化砌块及其制备方法。

技术介绍

[0002]碳化建材制品的养护涉及气液固三相接触式反应。传统碳化养护过程中，气体从建材产品的外表面向内部扩散，严重受到CO2扩散速率、溶解速率、产品密实程度、制品含水率、制品体积等因素影响。此外，在从外向内的养护过程中，随着碳化反应的进行，碳化制品表面致密性增加，二氧化碳向制品内部扩散速率降低，进而导致碳化养护效率低、制品断面碳化程度不均匀等问题。碳化制品体积越大，问题越突出。
[0003]专利CN111892340A公开了一种低成本钢渣碳化砖的制备方法，将90～180份的再生骨料、10～30份粒径为0.1～1.0mm的钢渣粉A、30～60份粒径为15～30um的钢渣粉B及15～40份粒径为2～4um的钢渣浆体C搅拌均匀，经10MPa成型压力压制2min得砖坯，然后经碳化养护箱中养护4～6h得到钢渣碳化砖；砖坯在碳化养护过程中，二氧化碳只能从外部向砖坯内部扩散，碳化效率低，砖坯内部难以得到充分碳化，只能应用于小尺寸砖产品中。专利CN112679179 A公开了一种含工业钙渣的碳化砖及其制备方法，将30份烘干
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粉磨
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过筛后的钙渣粉、70份骨料、0.06～0.12份碳酸氢铵及15～25份水制得混合料，然后经压制成型及碳化养护制得碳化砖产品；该方法以碳酸氢铵分解后生成二氧化碳进行内养护，气体引入量小，产品内部碳化程度有限，不适用于砌块制品碳化养护工艺；引入二氧化碳的同时生成氨气，氨气溶于水会影二氧化碳在水中的溶解速率，进而影响碳化反应速率，且与未反应的CO2分离困难，废气处理难度大；此外，碳化养护后产品容重大(通常为2000kg/m3以上)，施工成本高且效率低。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于针对现有技术存在的问题和不足，提供一种轻质碳化砌块，通过向混合料中引入含碳冰球，可有效解决传统碳化制品养护效率低、制品密度大，以及制品内碳化不均匀等问题，且涉及的制备方法较简单、操作方便，可为碳化砌块的制备，提供一条新思路。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]一种轻质碳化砌块，各原料及其所占重量份数包括：干混合料100份，水4～6份，含碳冰球5～15份；其中，干混合料由胶凝材料、骨架材料、填充粉料组成，胶凝材料中包含气硬性胶凝材料；含碳冰球由含碳溶液冷冻形成。
[0007]进一步地，所述胶凝材料中主要气硬性矿物含量为50～90％，由CS、C3S2、C2S、C3S中的一种或几种组成。
[0008]上述方案中，所述胶凝材料占干混合料质量的10～25％。
[0009]上述方案中，所述胶凝材料由低碳水泥、钢渣、镁渣中的一种或多种组成。
[0010]上述方案中，所述骨架材料占干混合料重量40～60％。
[0011]上述方案中，所述骨架材料可选用骨料筛下料、破碎废弃混凝土、破碎废弃烧结砖等中的一种或几种，其粒径为5～10mm，压碎值10～30％；填充粉料可选用磨细后的压滤土、重钙粉、制砂楼收尘灰等中的一种或几种，其80um筛余为10～20％。
[0012]进一步地，所述骨架材料优选为骨料筛下料；所述填充粉料优选为磨细后压滤土。
[0013]上述方案中，所述含碳冰球的粒径为1～10mm；优选粒径为5～10mm。
[0014]上述方案中，所述含碳溶液通过向真空、密闭含水容器中进行控温处理，然后通入二氧化碳气体至恒定压力，再经保温、保压得到。
[0015]上述方案中，所述真空压力为
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0.09～
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0.08MPa。
[0016]上述方案中，所述控温处理温度(保温温度)为5～25℃；保压步骤采用的压力为5～20MPa；并保压至每100g水中二氧化碳的浓度为5g以上。
[0017]进一步地，所述控温处理温度为5～10℃。
[0018]上述方案中，所述二氧化碳气体的纯度≥95vol％。
[0019]上述方案中，所述冷冻步骤采用的温度低于0℃；优选为
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10～
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1℃。
[0020]上述一种轻质碳化砌块的制备方法，具体包括如下步骤：
[0021]1)含碳冰球制备：将盛有水的模具置于密闭容器中；采用负压泵抽真空；进行控温处理，然后通入二氧化碳气体至恒定压力，保温保压制得含碳溶液；进行冷冻处理；回收容器中未利用二氧化碳；打开容器取出所得含碳冰球；
[0022]2)将按比例称取的胶凝材料、骨架材料、填充粉料和水混合均匀，得湿混合料；
[0023]3)砌块坯体成型：将所得湿混合料与含碳冰球按配比混合，压制成型，制得砌块坯体；
[0024]4)碳化养护：将所得砌块坯体进行碳化养护，即得所述碳化砌块制品。
[0025]上述方案中，步骤1)所述密闭容器可承20MPa气压，并具有降温功能；所述含碳溶液中二氧化碳的含量为5.5～8.0g/100g水。
[0026]上述方案中，步骤3)所述压制成型步骤采用静压成型方式，成型压力为10～30MPa，优选为20～30MPa；压制时间3～10s。
[0027]上述方案中，步骤4)所述碳化养护步骤采用的工艺参数包括：CO2浓度20～60vol％，压力0.1～0.3MPa，温度20～40℃，养护时间4～12h。
[0028]根据上述方案制备的碳化砌块，与传统碳化实心建材制品相比保温隔热、隔音效果更好；其容重随含碳冰球的掺量变化在1600～2000kg/m3范围内可调。
[0029]本专利技术的原理为：
[0030]本专利技术采用抽真空与通入二氧化碳并加压等手段增强二氧化碳的气体分压，同时进行控温处理，可有效提升二氧化碳在水中的溶解度，形成含碳溶液，然后进行降温冷冻处理，将二氧化碳固化在冰球中得到含碳冰球；
[0031]将所得含碳冰球与含气硬性组分的胶凝材料、骨架材料和填充粉料及水按比例混合均匀制得湿混合料，然后依次静压成型、碳化养护制备碳化砌块；本专利技术所得砌块碳化养护过程中，养护环境中的二氧化碳从砌块外表面向内部扩散，发生碳化反应，由于碳化环境温度传热以及碳化反应放热，使得砌块内部温度升高，含碳冰球受热融化为含碳水溶液，此外温度升高(亨利系数减小)，含碳水溶液中的二氧化碳溶解度降低，二氧化碳从水溶液中释放，从砌块坯体内部孔隙向外扩散，参与内部碳化反应；内部和外部碳化反应同时进行，
可有效解决传统碳化养护过程中只从砌块外部碳化，外部碳化层越来越致密(随着碳化反应的进行)，二氧化碳越来越难以扩散至砌块内部等问题(碳化制品尺寸越大，碳化制品内部越不容易被碳化)；此外，含碳冰球融化后，留下的孔洞可为外部二氧化碳扩散提供通道，可进一步提升碳化反应程度，同时可降低碳化砌块容重，提升其保温、隔热性能等；本专利技术通过控制含碳冰球的掺入量，可灵活调节碳化砌块的容重。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轻质碳化砌块，其特征在于，各原料及其所占重量份数包括：干混合料100份，水4～6份，含碳冰球5～15份；其中，干混合料由胶凝材料、骨架材料、填充粉料组成，胶凝材料中包含气硬性胶凝材料；含碳冰球由含碳溶液冷冻形成。2.根据权利要求1所述的轻质碳化砌块，其特征在于，所述含碳冰球的粒径为1～10mm；优选粒径为5～10mm。3.根据权利要求1所述的轻质碳化砌块，其特征在于，所述含碳溶液通过向真空、密闭含水容器中进行控温处理，然后通入二氧化碳气体至恒定压力，再经保温、保压得到。4.根据权利要求3所述的轻质碳化砌块，其特征在于，所述控温处理温度为5～25℃；保压步骤采用的压力为5～20MPa；并保压至每100g水中二氧化碳的浓度为5g以上。5.根据权利要求1所述的轻质碳化砌块，其特征在于，所述胶凝材料中主要气硬性矿物含量为50～90％，由CS、C3S2、C2S、C3S中的一种或几种组成。6.根据权利要求1所述的轻质碳化砌块，其特征在于，所述胶凝材料占干...

【专利技术属性】
技术研发人员：李叶青，房猛，柏志君，余松柏，孔德英，王立耀，
申请(专利权)人：华新水泥股份有限公司，
类型：发明
国别省市：