CN115583820A - 一种利用二氧化碳养护制备的无机人造石及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无机人造石材料技术领域，具体涉及一种利用二氧化碳养护制备的无机人造石及其制备方法，无机人造石主要由以下重量份的原料制成：30‑50份固碳胶凝材料、0‑10份偏高岭土、0‑10份钙粉、40‑60份石英砂；上述原料的重量份之和为100份；本发明制备方法的养护过程中，使用了浓度为25%‑99%的二氧化碳作为养护气氛，可以极大程度的提高无机人造石制品的强度，并且碳化过程中可大量吸收二氧化碳，进一步的降低了建材行业生产过程中碳排放，对于建材行业实现碳中和具有重要意义，具有低能耗等优势，符合目前建材行业低能耗、低碳减排的可持续发展道路。
Description
技术领域
本发明涉及无机人造石材料技术领域，具体涉及一种利用二氧化碳养护制备的无机人造石及其制备方法。
背景技术
无机人造石是在传统人造石的基础上发展起来的新型石材，相较于传统人造石采用树脂胶水等有机化合物做粘接剂有一个质的提升，无论在安全环保，还是产品性能，如耐腐蚀，耐候、耐候、耐磨、耐高温等上对比传统人造石都有明显的改善和提升。
目前，无机人造石一般主要用硅酸盐水泥为主要胶凝材料，并且当前无机人造石养护主要为湿热养护工艺，在大型养护箱中进行，其温度高达40-70℃，养护周期为24-48h。在养护过程中不仅会增加使用能耗，而且养护周期较长，间接增加了生产成本。
中国专利公开号CN112851208B公开了一种固废基无机人造石及其制备方法，是采用湿热养护工艺，配合其养护温度为35-45℃，湿度为65-85％，但是其养护时间较长；中国专利公开号CN112094084A公开了一种无机型人造石及其制备方法，在温度为40-70℃、湿度≥95％的养护箱中养护24-48h得到无机人造石产品，养护温度、湿度高且养护时间长。
因此，提供一种常温养护，并且较短养护周期的工艺方法，同时提高无机人造石产品强度，减少碳排放是目前无机人造石制备急需突破的一个方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用二氧化碳养护制备的无机人造石及其制备方法，以解决现有技术中无机人造石养护时长与无机人造石产品强度不能同时兼顾、减少生产过程碳排放的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的一种利用二氧化碳养护制备的无机人造石，主要由以下重量份的原料制成：30-50份固碳胶凝材料、0-10份偏高岭土、0-10份钙粉、40-60份石英砂；上述原料的重量份之和为100份；
进一步地，所述固碳胶凝材料包括硅酸二钙、钢渣、粉煤灰的一种或多种。
进一步地，所述固碳胶凝材料粒度小于0.075mm。
进一步地，所述原料还包括减水剂，所述减水剂与固碳胶凝材料重量比为1.5-5:100。
进一步地，所述减水剂为聚羧酸。
进一步地，所述原料还包括乳液，所述乳液与与固碳胶凝材料重量比为0-5:100。
进一步地，所述乳液为丁苯乳液。
进一步地，一种利用二氧化碳养护制备的无机人造石的制备方法，包括以下步骤：
S1、按比例称取原料，按水胶比为0.1-0.3将原料均匀混合；
S2、在3MPa的成型压力下压制成型；
S3、成型后将无机人造石放置于碳化釜内，充入二氧化碳气体进行碳化养护后得成品。
进一步地，所述碳化条件为：温度为室温；相对湿度为20-95％；压力：0.1-0.3MPa；二氧化碳浓度为25％-99％；碳化养护时间为2-10h。
基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：
(1)本发明提供的一种利用二氧化碳养护制备的无机人造石，利用固碳胶凝材料为无机人造石的胶凝材料，经过压制成型后，放置在常温的二氧化碳气氛中进行养护固碳胶凝材料与二氧化碳快速反应产生大量碳化产物将周围的颗粒包裹并连接在一起，产物中的碳酸钙作为主要的强度贡献者，制备得到具有优良抗压性能的无机人造石产品。
(2)本发明提供的一种利用二氧化碳养护制备的无机人造石及其制备方法，在常温中就能进行养护，可以减少生产过程中所消耗的能耗，并且养护时间大大缩短，间接的降低了生产成本。
(3)本发明提供的一种利用二氧化碳养护制备的无机人造石及其制备方法，使用了浓度为25％-99％的二氧化碳作为养护气氛，极大程度的提高了无机人造石制品的强度，相对于目前无机人造石的35-70℃标准养护条件具有低能耗等优势，符合目前建材行业低能耗、低碳减排的可持续发展道路。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
本发明提供的一种利用二氧化碳养护制备的无机人造石，主要由以下重量份的原料制成：30-50份固碳胶凝材料、0-10份偏高岭土、0-10份钙粉、40-60份石英砂；上述原料的重量份之和为100份；所述固碳胶凝材料包括硅酸二钙、钢渣、粉煤灰。所述固碳胶凝材料粒度小于0.075mm。所述原料还包括减水剂，所述减水剂与固碳胶凝材料重量比为1.5-5:100。所述减水剂为聚羧酸。所述原料还包括乳液，所述乳液与与固碳胶凝材料重量比为0-5:100。所述乳液为丁苯乳液。
本发明提供的一种利用二氧化碳养护制备的无机人造石的制备方法，包括以下步骤：
S1、原料混合：按比例称取原料，按水胶比为0.1-0.3的比例将原料均匀混合；
S2、压制成型：在3MPa的成型压力下压制成型；
S3、碳化养护：成型后将无机人造石放置于碳化釜内，充入二氧化碳气体进行碳化养护后得成品。
所述碳化条件为：温度为室温；相对湿度为20-95％；压力：0.1-0.3MPa；二氧化碳浓度为25％-99％；碳化养护时间为2-10h
实施例1：本实施例提供一种利用二氧化碳养护制备的无机人造石
1.1原料混合
称取40份固碳胶凝材料与5份偏高岭土、5份钙粉、26.5份80-120目石英砂、9份60-80目石英砂、14.5份40-60目石英砂；加入固碳胶凝材料重量份比为4.3％的减水剂和4％的乳液，按水胶比为0.125将原料均匀混合。
1.2压制成型
在3MPa的成型压力下压制，压制成直径为4cm，高为2.3cm的圆柱体。
1.3碳化养护
成型后将固碳无机人造石圆柱体放置于碳化釜内，充入二氧化碳气体进行碳化养护，养护条件为：养护温度为25℃(室温)，养护湿度为95％，二氧化碳浓度为99％，碳化压力0.2MPa，养护时间为8h。
实施例2：本实施例提供一种利用二氧化碳养护制备的无机人造石
2.1原料混合
所述实施例2的原料混合与实施例1相同。
2.2原料压制成型
所述实施例2的压制成型与实施例1相同。
2.3碳化养护
成型后将固碳无机人造石圆柱体放置于碳化釜内，充入二氧化碳气体进行碳化养护，养护条件为：养护温度为25℃(室温)，养护湿度为95％，二氧化碳浓度为75％，碳化压力0.2MPa，养护时间为8h。
实施例3：本实施例提供一种利用二氧化碳养护制备的无机人造石
3.1原料混合
所述实施例3的原料混合与实施例1相同。
3.2原料压制成型
所述实施例3的压制成型与实施例1相同。
3.3碳化养护
成型后将固碳无机人造石圆柱体放置于碳化釜内，充入二氧化碳气体进行碳化养护，养护条件为：养护温度为25℃(室温)，养护湿度为95％，二氧化碳浓度为50％，碳化压力0.2MPa，养护时间为8h。
实施例4：本实施例提供一种利用二氧化碳养护制备的无机人造石
4.1原料混合
所述实施例4的原料混合与实施例1相同。
4.2原料压制成型
所述实施例4的压制成型与实施例1相同。
4.3碳化养护
成型后将固碳无机人造石圆柱体放置于碳化釜内，充入二氧化碳气体进行碳化养护，养护条件为：养护温度为25℃(室温)，养护湿度为95％，二氧化碳浓度为25％，碳化压力0.2MPa，养护时间为8h。
实施例5：本实施例提供一种利用二氧化碳养护制备的无机人造石
5.1原料混合
所述实施例5的原料混合与实施例1相同。
5.2原料压制成型
所述实施例5的压制成型与实施例1相同。
5.3碳化养护
成型后将固碳无机人造石圆柱体放置于碳化釜内，充入二氧化碳气体进行碳化养护，养护条件为：养护温度为25℃(室温)，养护湿度为75％，二氧化碳浓度为99％，碳化压力0.2MPa，养护时间为8h。
实施例6：本实施例提供一种利用二氧化碳养护制备的无机人造石
6.1原料混合
所述实施例6的原料混合与实施例1相同。
6.2原料压制成型
所述实施例6的压制成型与实施例1相同。
6.3碳化养护
成型后将固碳无机人造石圆柱体放置于碳化釜内，充入二氧化碳气体进行碳化养护，养护条件为：养护温度为25℃(室温)，养护湿度为43％，二氧化碳浓度为99％，碳化压力0.2MPa，养护时间为8h。
实施例7：本实施例提供一种利用二氧化碳养护制备的无机人造石
7.1原料混合
所述实施例7的原料混合与实施例1相同。
7.2原料压制成型
所述实施例7的压制成型与实施例1相同。
7.3碳化养护
成型后将固碳无机人造石圆柱体放置于碳化釜内，充入二氧化碳气体进行碳化养护，养护条件为：养护温度为25℃(室温)，养护湿度为22％，二氧化碳浓度为99％，碳化压力0.2MPa，养护时间为8h。
实施例8：本实施例提供一种利用二氧化碳养护制备的无机人造石
8.1原料混合
所述实施例8的原料混合与实施例1相同。
8.2原料压制成型
所述实施例8的压制成型与实施例1相同。
8.3碳化养护
成型后将固碳无机人造石圆柱体放置于碳化釜内，充入二氧化碳气体进行碳化养护，养护条件为：养护温度为25℃(室温)，养护湿度为95％，二氧化碳浓度为99％，碳化压力0.2MPa，养护时间为10h。
实施例9：本实施例提供一种利用二氧化碳养护制备的无机人造石
9.1原料混合
所述实施例9的原料混合与实施例1相同。
9.2原料压制成型
所述实施例9的压制成型与实施例1相同。
9.3碳化养护
成型后将固碳无机人造石圆柱体放置于碳化釜内，充入二氧化碳气体进行碳化养护，养护条件为：养护温度为25℃(室温)，养护湿度为95％，二氧化碳浓度为99％，碳化压力0.2MPa，养护时间为6h。
实施例10：本实施例提供一种利用二氧化碳养护制备的无机人造石
10.1原料混合
所述实施例10的原料混合与实施例1相同。
10.2原料压制成型
所述实施例10的压制成型与实施例1相同。
10.3碳化养护
成型后将固碳无机人造石圆柱体放置于碳化釜内，充入二氧化碳气体进行碳化养护，养护条件为：养护温度为25℃(室温)，养护湿度为95％，二氧化碳浓度为99％，碳化压力0.2MPa，养护时间为4h。
实施例11：本实施例提供一种利用二氧化碳养护制备的无机人造石
11.1原料混合
所述实施例11的原料混合与实施例1相同。
11.2原料压制成型
所述实施例11的压制成型与实施例1相同。
11.3碳化养护
成型后将固碳无机人造石圆柱体放置于碳化釜内，充入二氧化碳气体进行碳化养护，养护条件为：养护温度为25℃(室温)，养护湿度为95％，二氧化碳浓度为99％，碳化压力0.2MPa，养护时间为2h。
实施例12：本实施例提供一种利用二氧化碳养护制备的无机人造石
12.1原料混合
所述实施例12的原料混合与实施例1相同。
12.2原料压制成型
所述实施例12的压制成型与实施例1相同。
12.3碳化养护
成型后将固碳无机人造石圆柱体放置于碳化釜内，充入二氧化碳气体进行碳化养护，养护条件为：养护温度为25℃(室温)，养护湿度为95％，二氧化碳浓度为99％，碳化压力0.1MPa，养护时间为8h。
实施例13：本实施例提供一种利用二氧化碳养护制备的无机人造石
13.1原料混合
所述实施例13的原料混合与实施例1相同。
13.2原料压制成型
所述实施例13的压制成型与实施例1相同。
13.3碳化养护
成型后将固碳无机人造石圆柱体放置于碳化釜内，充入二氧化碳气体进行碳化养护，养护条件为：养护温度为25℃(室温)，养护湿度为95％，二氧化碳浓度为99％，碳化压力0.3MPa，养护时间为8h。
对比例14：本对比例提供一种利用氮气养护制备的无机人造石
14.1原料混合
所述实施例14的原料混合与实施例1相同。
14.2原料压制成型
所述实施例14的压制成型与实施例1相同。
14.3碳化养护
成型后将固碳无机人造石圆柱体放置于碳化釜内，充入氮气进行碳化养护，养护条件为：养护温度为25℃(室温)，养护湿度为95％，氮气浓度为99％，碳化压力0.2MPa，养护时间为8h。
性能检测
将实施例1-13及对比例14养护完成所制备固碳无机人造石产品测定各样品的抗折强度对比，具体实验数据如表1。
表1实施例1-13及对比例14各样品的抗折强度
| 具体实施例 | 养护气氛 | 碳化压力 | 碳化时间 | 湿度 | 抗折强度 |
| 实施例1 | 99％二氧化碳 | 0.2MPa | 8h | 95％ | 17.2MPa |
| 实施例2 | 75％二氧化碳 | 0.2MPa | 8h | 95％ | 15.6MPa |
| 实施例3 | 50％二氧化碳 | 0.2MPa | 8h | 95％ | 14.5MPa |
| 实施例4 | 25％二氧化碳 | 0.2MPa | 8h | 95％ | 13.8MPa |
| 实施例5 | 99％二氧化碳 | 0.2MPa | 8h | 75％ | 16.2MPa |
| 实施例6 | 99％二氧化碳 | 0.2MPa | 8h | 43％ | 15.8MPa |
| 实施例7 | 99％二氧化碳 | 0.2MPa | 8h | 22％ | 13.2MPa |
| 实施例8 | 99％二氧化碳 | 0.2MPa | 10h | 95％ | 17.1MPa |
| 实施例9 | 99％二氧化碳 | 0.2MPa | 6h | 95％ | 15.9MPa |
| 实施例10 | 99％二氧化碳 | 0.2MPa | 4h | 95％ | 14.7MPa |
| 实施例11 | 99％二氧化碳 | 0.2MPa | 2h | 95％ | 12.6MPa |
| 实施例12 | 99％二氧化碳 | 0.1MPa | 8h | 22％ | 15.4MPa |
| 实施例13 | 99％二氧化碳 | 0.3MPa | 8h | 22％ | 16.1MPa |
| 对比例14 | 99％氮气 | 0.2MPa | 8h | 95％ | 0.3MPa |
由表1可知，通过实施例1和对比例14对比，得到在二氧化碳气氛中氧化是固碳胶凝材料制备无机人造石的必要条件。通过其他实施例对比可知，二氧化碳浓度、碳化压力、碳化时间和湿度是无机人造石抗折强度的影响因素，其中在99％二氧化碳浓度下，碳化压力为0.2MPa，碳化时间为8h，湿度为95％的条件下无机人造石的抗折强度最高，达到17.2MPa。
本发明利用二氧化碳养护作为无机人造石制备工艺不仅达到了低能耗、降成本等优点，还为建材行业在生产制造过程中碳利用提供了可持续发展道路，为建材行业实现碳中和具有重要意义。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种利用二氧化碳养护制备的无机人造石，其特征在于，主要由以下重量份的原料制成：30-50份固碳胶凝材料、0-10份偏高岭土、0-10份钙粉、40-60份石英砂；上述原料的重量份之和为100份。
2.根据权利要求1所述的一种利用二氧化碳养护制备的无机人造石，其特征在于，所述固碳胶凝材料包括65份γ-C2S、15份钢渣、20份粉煤灰。
3.根据权利要求1所述的一种利用二氧化碳养护制备的无机人造石，其特征在于，所述固碳胶凝材料粒度小于0.075mm。
4.根据权利要求1所述的一种利用二氧化碳养护制备的无机人造石，其特征在于，所述原料还包括减水剂，所述减水剂与固碳胶凝材料重量比为1.5-5:100。
5.根据权利要求4所述的一种利用二氧化碳养护制备的无机人造石，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸。
6.根据权利要求1所述的一种利用二氧化碳养护制备的无机人造石，其特征在于，所述原料还包括乳液，所述乳液与与固碳胶凝材料重量比为0-5:100。
7.根据权利要求6所述的一种利用二氧化碳养护制备的无机人造石，其特征在于，所述乳液为丁苯乳液。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种利用二氧化碳养护制备的无机人造石的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按比例称取原料，按水胶比为0.1-0.3将原料均匀混合；
S2、在3MPa的成型压力下压制成型；
S3、成型后将无机人造石放置于碳化釜内，充入二氧化碳气体进行碳化养护后得成品。
9.根据权利要求8所述的一种利用二氧化碳养护制备的无机人造石的制备方法，其特征在于，所述碳化条件为：温度为室温；相对湿度为20-95%；压力：0.1-0.3MPa；二氧化碳浓度为25%-99%；碳化养护时间为2-10h。
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