一种人造骨料及其制备方法 专利技术说明

无机化学及其化合物制造及其合成,应用技术1.本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种人造骨料及其制备方法。背景技术：2.人造骨料在建筑物中起骨架和支撑作用，硅酸盐水泥为主要胶凝材料，经过混料、造粒、养护和烧制等阶段制备而成。3.中国专利公开号cn112010602a 公开了一种高强度再生骨料混凝土及其制备方法，是采用水泥、粉煤灰和硅粉等原料进行造粒，并经过25-30 天自然养护；中国专利公开号专利cn109081623b 公开了一种轻集料及其制备方法，造粒后需在120℃恒温箱中养护24h，再经过1050℃烧结得到轻集料。4.目前人造骨料养护工艺主要采用蒸养与蒸压硬化或者煅烧硬化方式；其中蒸养与蒸压硬化方式养护周期较长，不仅增加了养护期间的能耗，还间接增加了生产成本，煅烧硬化方式需把骨料颗粒放置高温下（1200℃左右）进行烧结，烧结硬化方式耗能巨大，在烧结过程中会产生大量的二氧化碳和其他副产物气体，对环境有一定的危害，在硅酸盐泥生产过程中，较高的生产能耗和碳排放不利于建筑材料行业的绿色可持续发展。技术实现要素：5.本发明的目的在于提供一种人造骨料及其制备方法，以γ-c2s 为主要矿物相的胶凝材料在生产过程中具有更低的碳排放和低能耗，并且碳化活性高，在24h 的加速碳化条件下的强度可达到28d 普通水泥强度。6.为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：一种人造骨料，包括以下原料：20-100 份气硬性胶凝材料、0-80 份掺合料。7.优选地，所述气硬性胶凝材料为γ-c2s 胶凝材料或c3s2 胶凝材料中的一种；所述气硬性胶凝材料是通过在1200-1450℃温度下烧制制备得到的自粉化白色胶凝材料。8.优选地，所述掺合料为粉煤灰和渣土中的一种或两种。9.优选地，还包括有激发剂，所述激发剂为nahco3、naco3和石膏中的一种或多种。10.优选地，所述激发剂用料为原料重量4-8%的激发剂。11.一种人造骨料的制备方法，包括以下制备步骤：s1、按比例称取原料，将原料均匀混合放入盘式造粒机；s2、打开盘式造粒机进行喷水造粒，得到骨料颗粒；控制盘式造粒机的转速为30-35rpm，水与原料重量的质量比为0.15-0.25。12.s3、将步骤s2制得的骨料颗粒放置在碳化釜中进行养护，养护温度为室温；相对湿度为20-95%；碳化压力：0.1-0.3mpa；二氧化碳浓度为25%-99%；碳化时间为2-10h。13.优选地，所述步骤s2中制得的骨料颗粒的粒径为3-10mm。14.基于上述技术方案，本发明至少可以产生如下技术效果：本发明提供的一种人造骨料，白色气硬性胶凝材料是通过工业原材料烧制而成，自粉化特性，无需粉磨，能有效的降低熟料的粉磨能耗；相比于普通的硅酸盐水泥中的c3s、β-c2s，以γ-c2s 为主要矿物相的胶凝材料在生产过程中具有更低的碳排放和低能耗，并且碳化活性高，在加速碳化条件下的强度可达到28d 普通水泥强度，大大缩短了养护周期，间接的降低人造骨料的生产成本。本发明的一种人造骨料的制备方法采用白色气硬性胶凝材料作为人造骨料的胶凝材料，经过盘式造粒机成型后，放置在二氧化碳气氛中进行养护，与二氧化碳快速反应产生大量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，使用了浓度为25%-99%的二氧化碳作为养护气氛，生成的碳酸钙可以极大程度的提高人造骨料制品的强度。本发明能有效地解决再生混凝土骨料内部损伤及表面旧砂浆导致界面问题，并降低人造骨料的生产能耗和缩短养护周期，间接的减少了企业运营成本。具体实施方式15.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。16.本发明提供的一种人造骨料，包括以下原料：20-100 份气硬性胶凝材料、0-80 份掺合料及激发剂。优选地，所述气硬性胶凝材料为γ-c2s 胶凝材料或c3s2 胶凝材料中的一种；所述气硬性胶凝材料是通过在1200-1450℃温度下烧制制备得到的自粉化白色胶凝材料。优选地，所述掺合料为粉煤灰和渣土中的一种或两种。优选地，所述激发剂为nahco3、naco3和石膏中的一种或多种。优选地，所述激发剂用料为原料重量4-8%的激发剂。17.一种人造骨料的制备方法，包括以下制备步骤：s1、按比例称取原料，将原料均匀混合放入盘式造粒机；s2、打开盘式造粒机进行喷水造粒，得到粒径为3-10mm的骨料颗粒；控制盘式造粒机的转速为30-35rpm，水与原料重量的质量比为0.15-0.25。18.s3、将步骤s2制得的骨料颗粒放置在碳化釜中进行养护，养护温度为室温；相对湿度为20-95%；碳化压力：0.1-0.3mpa；二氧化碳浓度为25%-99%；碳化时间为2-10h。19.一、制备实施例实施例11.1原料按重量份称取原料：20 份气硬性胶凝材料、80 份掺合料和6%的激发剂。20.1.2 制备将称取原料均匀混合放入盘式造粒机；打开盘式造粒机进行喷水造粒，得到骨料颗粒；控制盘式造粒机的转速为32rpm，水与原料重量的质量比为0.2。21.将制得的骨料颗粒放置在碳化釜中进行养护，养护温度为室温25℃；相对湿度为95%；碳化压力：0.3mpa；二氧化碳浓度为99%；碳化时间为8h。22.实施例22.1原料按重量份称取原料：30 份气硬性胶凝材料、70 份掺合料和6%的激发剂。23.2.2 制备将称取原料均匀混合放入盘式造粒机；打开盘式造粒机进行喷水造粒，得到骨料颗粒；控制盘式造粒机的转速为32rpm，水与原料重量的质量比为0.2。24.将制得的骨料颗粒放置在碳化釜中进行养护，养护温度为室温25℃；相对湿度为95%；碳化压力：0.3mpa；二氧化碳浓度为99%；碳化时间为8h。25.实施例33.1原料按重量份称取原料：40 份气硬性胶凝材料、60 份掺合料和6%的激发剂。26.3.2 制备将称取原料均匀混合放入盘式造粒机；打开盘式造粒机进行喷水造粒，得到骨料颗粒；控制盘式造粒机的转速为32rpm，水与原料重量的质量比为0.2。27.将制得的骨料颗粒放置在碳化釜中进行养护，养护温度为室温25℃；相对湿度为95%；碳化压力：0.3mpa；二氧化碳浓度为99%；碳化时间为8h。28.实施例44.1原料按重量份称取原料：50 份气硬性胶凝材料、50 份掺合料和6%的激发剂。29.4.2 制备将称取原料均匀混合放入盘式造粒机；打开盘式造粒机进行喷水造粒，得到骨料颗粒；控制盘式造粒机的转速为32rpm，水与原料重量的质量比为0.2。30.将制得的骨料颗粒放置在碳化釜中进行养护，养护温度为室温25℃；相对湿度为95%；碳化压力：0.3mpa；二氧化碳浓度为99%；碳化时间为8h。31.实施例55.1原料按重量份称取原料：600 份气硬性胶凝材料、40 份掺合料和6%的激发剂。32.5.2 制备将称取原料均匀混合放入盘式造粒机；打开盘式造粒机进行喷水造粒，得到骨料颗粒；控制盘式造粒机的转速为32rpm，水与原料重量的质量比为0.2。33.将制得的骨料颗粒放置在碳化釜中进行养护，养护温度为室温25℃；相对湿度为95%；碳化压力：0.3mpa；二氧化碳浓度为99%；碳化时间为8h。34.实施例66.1原料按重量份称取原料：70 份气硬性胶凝材料、30 份掺合料和6%的激发剂。35.6.2 制备将称取原料均匀混合放入盘式造粒机；打开盘式造粒机进行喷水造粒，得到骨料颗粒；控制盘式造粒机的转速为32rpm，水与原料重量的质量比为0.2。36.将制得的骨料颗粒放置在碳化釜中进行养护，养护温度为室温25℃；相对湿度为95%；碳化压力：0.3mpa；二氧化碳浓度为99%；碳化时间为8h。37.实施例77.1原料按重量份称取原料：80 份气硬性胶凝材料、20 份掺合料和6%的激发剂。38.7.2 制备将称取原料均匀混合放入盘式造粒机；打开盘式造粒机进行喷水造粒，得到骨料颗粒；控制盘式造粒机的转速为32rpm，水与原料重量的质量比为0.2。39.将制得的骨料颗粒放置在碳化釜中进行养护，养护温度为室温25℃；相对湿度为95%；碳化压力：0.3mpa；二氧化碳浓度为99%；碳化时间为8h。40.实施例88.1原料按重量份称取原料：90 份气硬性胶凝材料、10 份掺合料和6%的激发剂。41.8.2 制备将称取原料均匀混合放入盘式造粒机；打开盘式造粒机进行喷水造粒，得到骨料颗粒；控制盘式造粒机的转速为32rpm，水与原料重量的质量比为0.2。42.将制得的骨料颗粒放置在碳化釜中进行养护，养护温度为室温25℃；相对湿度为95%；碳化压力：0.3mpa；二氧化碳浓度为99%；碳化时间为8h。43.实施例99.1原料按重量份称取原料：100份气硬性胶凝材料和6%的激发剂。44.9.2 制备将称取原料均匀混合放入盘式造粒机；打开盘式造粒机进行喷水造粒，得到骨料颗粒；控制盘式造粒机的转速为32rpm，水与原料重量的质量比为0.2。45.将制得的骨料颗粒放置在碳化釜中进行养护，养护温度为室温25℃；相对湿度为95%；碳化压力：0.3mpa；二氧化碳浓度为99%；碳化时间为8h。46.实施例1010.1原料按重量份称取原料：70 份气硬性胶凝材料、30 份掺合料和4%的激发剂。47.10.2 制备将称取原料均匀混合放入盘式造粒机；打开盘式造粒机进行喷水造粒，得到骨料颗粒；控制盘式造粒机的转速为32rpm，水与原料重量的质量比为0.2。48.将制得的骨料颗粒放置在碳化釜中进行养护，养护温度为室温25℃；相对湿度为95%；碳化压力：0.3mpa；二氧化碳浓度为99%；碳化时间为8h。49.实施例1111.1原料按重量份称取原料：70 份气硬性胶凝材料、30 份掺合料和8%的激发剂。50.11.2 制备将称取原料均匀混合放入盘式造粒机；打开盘式造粒机进行喷水造粒，得到骨料颗粒；控制盘式造粒机的转速为32rpm，水与原料重量的质量比为0.2。51.将制得的骨料颗粒放置在碳化釜中进行养护，养护温度为室温25℃；相对湿度为95%；碳化压力：0.3mpa；二氧化碳浓度为99%；碳化时间为8h。52.实施例1212.1原料按重量份称取原料：70 份气硬性胶凝材料、30 份掺合料和6%的激发剂。53.12.2 制备将称取原料均匀混合放入盘式造粒机；打开盘式造粒机进行喷水造粒，得到骨料颗粒；控制盘式造粒机的转速为30rpm，水与原料重量的质量比为0.15。54.将制得的骨料颗粒放置在碳化釜中进行养护，养护温度为室温25℃；相对湿度为95%；碳化压力：0.3mpa；二氧化碳浓度为99%；碳化时间为8h。55.实施例1313.1原料按重量份称取原料：70 份气硬性胶凝材料、30 份掺合料和6%的激发剂。56.13.2 制备将称取原料均匀混合放入盘式造粒机；打开盘式造粒机进行喷水造粒，得到骨料颗粒；控制盘式造粒机的转速为32rpm，水与原料重量的质量比为0.18。57.将制得的骨料颗粒放置在碳化釜中进行养护，养护温度为室温25℃；相对湿度为95%；碳化压力：0.3mpa；二氧化碳浓度为99%；碳化时间为8h。58.实施例1414.1原料按重量份称取原料：70 份气硬性胶凝材料、30 份掺合料和6%的激发剂。59.14.2 制备将称取原料均匀混合放入盘式造粒机；打开盘式造粒机进行喷水造粒，得到骨料颗粒；控制盘式造粒机的转速为34rpm，水与原料重量的质量比为0.23。60.将制得的骨料颗粒放置在碳化釜中进行养护，养护温度为室温25℃；相对湿度为95%；碳化压力：0.3mpa；二氧化碳浓度为99%；碳化时间为8h。61.实施例1515.1原料按重量份称取原料：70 份气硬性胶凝材料、30 份掺合料和6%的激发剂。62.15.2 制备将称取原料均匀混合放入盘式造粒机；打开盘式造粒机进行喷水造粒，得到骨料颗粒；控制盘式造粒机的转速为35rpm，水与原料重量的质量比为0.25。63.将制得的骨料颗粒放置在碳化釜中进行养护，养护温度为室温25℃；相对湿度为95%；碳化压力：0.3mpa；二氧化碳浓度为99%；碳化时间为8h。64.二、对比实施例对比例11.1原料按重量份称取原料：100份掺合料和6%的激发剂。65.1.2 制备将称取原料均匀混合放入盘式造粒机；打开盘式造粒机进行喷水造粒，得到骨料颗粒；控制盘式造粒机的转速为32rpm，水与原料重量的质量比为0.2。66.将制得的骨料颗粒放置在碳化釜中进行养护，养护温度为室温25℃；相对湿度为95%；碳化压力：0.3mpa；二氧化碳浓度为99%；碳化时间为8h。67.对比例22.1原料按重量份称取原料：70 份气硬性胶凝材料、30份掺合料。68.2.2 制备将称取原料均匀混合放入盘式造粒机；打开盘式造粒机进行喷水造粒，得到骨料颗粒；控制盘式造粒机的转速为32rpm，水与原料重量的质量比为0.2。69.将制得的骨料颗粒放置在碳化釜中进行养护，养护温度为室温25℃；相对湿度为95%；碳化压力：0.3mpa；二氧化碳浓度为99%；碳化时间为8h。70.对比例33.1原料按重量份称取原料：70 份气硬性胶凝材料、30份掺合料和6%的激发剂。71.3.2 制备将称取原料均匀混合放入盘式造粒机；打开盘式造粒机进行喷水造粒，得到骨料颗粒；控制盘式造粒机的转速为32rpm，水与原料重量的质量比为0.2。72.将制得的骨料颗粒放置在碳化釜中进行养护，养护温度为室温25℃；相对湿度为95%；碳化压力：0.2mpa；氮气浓度为99%；碳化时间为8h。73.对比例44.1原料按重量份称取原料：70 份气硬性胶凝材料、30份掺合料和6%的激发剂。74.4.2 制备将称取原料均匀混合放入盘式造粒机；打开盘式造粒机进行喷水造粒，得到骨料颗粒；控制盘式造粒机的转速为32rpm，水与原料重量的质量比为0.2。75.将制得的骨料颗粒放置静养24h，再转移至55℃养护箱中养护48h。76.三、性能检测根据轻集料及其实验方法gb/t 17431.1-2010 标准中筒压强度标准进行测试，结果如表1所示：表1实施例1-15、对比例1-4性能测试通过对比例4 和实施例6 对比，得到γ-c2s 气硬性凝胶材料在二氧化碳养护和普通硅酸盐水泥通过蒸养养护方式制备的人造骨料筒压强度性能相当，体现了γ-c2s 气硬性凝胶材料制备的人造骨料具有养护时间短、能耗低等优点。通过对比案例1、对比案例3 与实施案例6 对比，得到在γ-c2s 气硬性凝胶材料和二氧化碳气氛养护是γ-c2s 气硬性凝胶材料制备人造骨料的必要条件。通过对比案例2 与实施案例6 对比可知加入一定量的碳激发剂有利于在碳化养护过程中起到促进碳化的作用。通过其他案例对比，γ-c2s 气硬性凝胶材料、掺和料、水和激发剂的添加量是人造骨料筒压强度的影响因素，其中在99%二氧化碳浓度下，70 份γ-c2s 气硬性凝胶材料、30 份掺合料、6%激发剂、水添加量为0.2 的条件下，人造骨料的筒压强度为高，达到8.8mpa。本发明利用白色的γ-c2s 作为气硬性胶凝材料，并在二氧化碳气氛中进行养护，制备得到人造骨料制品，相对于目前的传统制备人造骨料的配方和工艺在生产过程中具有降低能耗和减排等优势，本发明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。77.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。









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