一种基于低品位低碳水泥熟料的碳化板及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于低品位低碳水泥熟料的碳化板，各原料及其所占重量份数包括：低碳水泥熟料粉30～90份，普通硅酸盐水泥熟料粉5～50份，硅灰石粉5～30份，纸浆纤维4～10份，增强纤维0.05～2份，轻集料0～3份，云母0～4份，分散剂0.1～0.3份，保水剂0.1～0.4份。本发明专利技术在实现大掺量低品位低碳水泥熟料资源化利用的基础上，可有效兼顾所得碳化板较优的抗折性能、抗冲击性能和防水性能等；且涉及的制备工艺简单，制备成本和能耗低，养护时间短，具有重要的经济和环境效益。重要的经济和环境效益。

【技术实现步骤摘要】
一种基于低品位低碳水泥熟料的碳化板及其制备方法


[0001]本专利技术属于建筑材料
，具体涉及一种基于低品位低碳水泥熟料的碳化板及其制备方法。

技术介绍

[0002]传统纤维水泥板通常以通用硅酸盐水泥为主要原料，通用硅酸盐水泥具有水硬性，在有水环境中可逐渐硬化，获得强度；但通用硅酸盐水泥存在碳排放量高、热耗高(煅烧温度高达1450℃)、熟料粉磨能耗高等问题。此外，传统纤维水泥板养护工艺分为蒸压养护与非蒸压养护，普遍存在能耗高、周期长等问题：蒸压养护一般在180℃左右，1.0～1.2MPa气压下进行，养护时间约24h(含升温、恒温、降温)，能耗高，高温蒸压设备造价高；非蒸压养护在常压下，采用低于100℃的热养护或自然养护，能耗低，但养护时间长达3～28d，水泥用量更高，干缩湿涨更大。
[0003]低碳水泥熟料的主要矿物相为CS(CaO
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SiO2)和C3S2(3CaO
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2SiO2)，煅烧温度比硅酸盐水泥低200℃左右，消耗石灰石更少，排放CO2更少。制备低碳水泥熟料的原料中的Mg、Al杂质会与Ca、Si结合，生成钙镁黄长石、钙铝黄长石，导致CS和C3S2的量减少，低碳水泥熟料品位降低。钙镁黄长石、钙铝黄长石碳化活性低于CS和C3S2，一定程度上为低品位低碳水泥熟料的资源化利用带来难题。
[0004]专利CN114409320A公开了一种碳矿化纤维水泥板，胶凝材料主要采用γ
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C2S，制备工艺需要引入慢冷条件，在水泥厂难实现批量生产。目前，γ<br/>‑
C2S主要来源是钢渣粉，作为钢厂的废弃物，钢渣成分波动大；γ
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C2S作为强度来源，其含量波动直接影响工业产品的性能，工业化质量控制难度大；此外，该专利涉及的成型工艺复杂(包含抽滤、两次加压成型)，且不利于保证所得纤维水泥板的综合使用性能。因此，进一步探索和优化基于低碳水泥熟料的纤维水泥碳化板及其制备方法具有重要的研究和工业应用意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要问题在于针对传统纤维水泥板技术中存在的问题和不足，提供一种基于低品位低碳水泥熟料的碳化板，在实现大掺量低品位低碳水泥熟料资源化利用的基础上，可有效兼顾抗折强度高、抗冲击性能优异、吸水率低等特点；且涉及的制备工艺简单，制备成本和能耗低，养护时间短，具有重要的经济和环境效益。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]一种基于低品位低碳水泥熟料的碳化板，各组分及其所占重量份数包括：低品位低碳水泥熟料粉30～90份，普通硅酸盐水泥熟料粉5～50份，硅灰石粉5～30份，纸浆纤维4～10份，增强纤维0.05～2份，轻集料0～3份，云母0～4份，分散剂0.1～0.3份，保水剂0.1～0.4份。
[0008]优选的，所述碳化板中，低品位低碳水泥熟料粉的含量为30～50份，普通硅酸盐水泥熟料粉的含量为30～40份，硅灰石粉的含量为20～30份。
[0009]上述方案中，所述低品位低碳水泥熟料的主要矿物相为CS(CaO
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SiO2)、C3S2(3CaO
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2SiO2)、钙镁黄长石和钙铝黄长石，其中(CS+C3S2)含量占20～50％；其中，CS的含量为10～40％，C3S2的含量为0～30％，钙镁黄长石的含量为10～41％，钙铝黄长石的含量为10～40％。其中，CS、C3S2几乎没有水化活性，需要吸收固化CO2才能硬化，利用低碳水泥熟料制备碳化板不仅可获得性能优异的板材，同时发挥固碳效果。低碳水泥熟料具有比普硅水泥和MgO低碳水泥熟料更低的碳排放，且钙质原料来源多于镁质原料，更适合低碳、绿色、节能的发展方向。
[0010]此外，制备低碳水泥熟料的生料中Mg、Al杂质会阻碍煅烧过程中CS和C3S2的生成，生成碳化活性更低的钙镁黄长石、钙铝黄长石，降低低碳水泥熟料的品位。本专利技术进一步引入普硅水泥、硅灰石粉，并匹配相应预养护条件及碳化制度，改善板物理力学性能，使得低品位低碳水泥熟料获得有效利用。本专利技术采用的低品位低碳水泥熟料可放宽杂质元素(如Al、Mg)含量限制；不仅可大幅降低原料矿石品位要求，扩宽原料矿石的种类，还可大量利用钙硅废料，变废为宝。利用低品位的低碳水泥熟料制备性能优异的碳化板具有重要的固碳的效果，是契合低碳发展的绿色建材。
[0011]上述方案中，所述普通硅酸盐水泥熟料中(C3S+C2S)占70～80wt％。普通硅酸盐水泥熟料通过水化可生成CSH等水化产物，使颗粒粘接，起到骨架支撑的效果；水化生成的Ca(OH)2经碳化后体积膨胀也使体系更致密；但过多的水化产物会带来不利的影响：1)消耗二氧化碳，导致孔隙内局部二氧化碳浓度降低，影响低碳水泥熟料的碳化效果；2)过多的水化产物使得板坯致密，二氧化碳渗透扩散的阻力更大，碳化速率减缓；因此，本专利技术控制普通硅酸盐水泥熟料的掺量不高于50％。
[0012]上述方案中，所述硅灰石粉细度为100～400目；硅灰石粉主要矿物相为CS(CaO
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SiO2)，CS含量≥70wt％。硅灰石粉为纤维状，长径比为(15～20):1，纤维状硅灰石粉穿插在板坯中孔隙，使板坯致密化，还可提升板坯抗折强度，即物理增强；还可通过碳化反应生成碳酸钙和硅胶，固相体积增大，使板更致密，即化学增强；此外，从低碳的角度，硅灰石粉也可发挥减碳、固碳的效果。
[0013]上述方案中，所述纸浆纤维为经硫酸盐处理过的木浆、竹浆、草浆中的一种或几种；其长度为1～3mm，直径为10～50μm。纸浆纤维主要化学成分为纤维素，纤维素属于可再生资源，且资源丰富。木材、竹子、芦苇、麻、棉、甘蔗渣等均含有大量纤维素，可制备纸浆纤维。使用纸浆纤维可减轻环境污染，绿色环保。利用秸秆等废弃纤维素资源制备纸浆纤维更具环保效果，变废为宝，节约资源。
[0014]上述方案中，所述增强纤维由碳纤维、无碱玻璃纤维、玄武岩纤维等中的一种或几种组成；其长度为3～6mm，直径为10～20μm。碳纤维价格高，但小于0.1％的掺量可获得优异的增强效果，成本增加少，耐化学腐蚀、耐高温；低碳水泥熟料碱度低，对无碱玻璃纤维腐蚀性弱于硅酸盐水泥，可发挥无碱玻璃纤维的增强效果，从而替代价格昂贵的耐碱玻璃纤维，降低成本；玄武岩纤维拥有优异的力学性能，耐化学腐蚀、耐高温。
[0015]上述方案中，所述轻集料由开孔膨胀珍珠岩、闭孔玻化微珠等中的一种或几种组成；其堆积密度为80～120kg/m3，粒径小于0.6mm。开孔膨胀珍珠岩和闭孔玻化微珠均为无机材料，具有密度小、绝热性能好、防火等级高、耐高低温、抗老化等优点，填充在纤维水泥碳化板中能够降低板的密度，降低其导热系数。闭孔玻化微珠不仅可降低板的密度，还可降
低板的吸水率。在碳化后期板坯低含水率碳化速率减缓时，开孔膨胀珍珠岩“释放”其孔隙中吸附的水分，提高碳化速率，达到内养护的效果。此外，开孔膨胀珍珠岩可吸附水泥浆，界面面积更大，与水泥集体结合更紧密。
[0016]上述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于低品位低碳水泥熟料的碳化板，其特征在于，各原料及其所占重量份数包括：低品位低碳水泥熟料粉30～90份，普通硅酸盐水泥熟料粉5～50份，硅灰石粉5～30份，纸浆纤维4～10份，增强纤维0.05～2份，轻集料0～3份，云母0～4份，分散剂0.1～0.3份，保水剂0.1～0.4份。2.根据权利要求1所述的碳化板，其特征在于，所述低品位低碳水泥熟料粉和普通硅酸盐水泥熟料粉的45μm筛余＜15％；其中低品位低碳水泥熟料粉中(CS+C3S2)含量占20～50wt％，普通硅酸盐水泥熟料粉中(C3S+C2S)含量占70～80wt％。3.根据权利要求1所述的碳化板，其特征在于，所述硅灰石粉中CS含量≥70wt％，细度为100～400目。4.根据权利要求1所述的碳化板，其特征在于，所述纸浆纤维为经硫酸盐预处理后的木浆、竹浆、草浆中的一种或几种，长度1～3mm。5.根据权利要求1所述的碳化板，其特征在于，所述增强纤维由碳纤维、无碱玻璃纤维、玄武岩纤维的一种或几种组成。6.根据权利要求1所述的碳化板，其特征在于，所述轻集料由开孔膨胀珍珠岩或闭孔玻化微珠中的一种或两种组成，堆积密度为80～120kg/m3，粒径小于0.6mm。7.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：李叶青，祝路，金胜，王云摇，余松柏，王加军，
申请(专利权)人：华新水泥股份有限公司，
类型：发明
国别省市：