[發明專利]一種電石渣基碳化硬化體材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202210003758.5
• 申請日: 2022-01-05
• 公開（公告）號: CN114315185A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 王發洲;張文芹;劉志超;胡曙光
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C04B7/26
• 分類號: C04B7/26;C04B18/04;C04B28/08;C04B40/02
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 申素霞

本發明提供了一種電石渣基碳化硬化體材料及其制備方法和應用，屬于碳化材料技術領域。本發明以電石渣作為堿激發劑激發膠凝材料產生大量C?S(A)?H凝膠膠結相來提高基體強度，同時電石渣又作為碳化增強材料與二氧化碳反應生成納米碳酸鈣，這些納米碳酸鈣與堿激發生成的膠凝相膠結在一起在基體表層形成較為致密的碳化層，既提高了塊體強度，又提高了其抗侵蝕性；同時利用內部碳化源在基體內部中引入原位二氧化碳源，提高內部碳化程度，從而提高基體內部碳化程度，保證了整個基體的碳化均質性，本發明所制備的硬化體材料具有良好的力學性能，其28d抗壓強度40MPa、表面質量好且無開裂問題發生。

技術領域

本發明涉及碳化材料技術領域，尤其涉及一種電石渣基碳化硬化體材料及其制備方法和應用。

背景技術

電石渣是工業上聚氯乙烯生產過程中，由電石水解產生的強堿性廢渣，主要成分是Ca(OH)₂。由于電石渣的堿度較高，并含有一些難以處理的硫化氫等有害組分，導致了電石渣的綜合利用率不高，通常的填埋或者堆存處理，又會造成土地鹽堿化，嚴重污染環境，破壞生態環境。伴隨著氯堿工業的規模化發展，電石渣的排放量將不斷增加，促進電石渣利用，實現工業廢物的二次利用，應和了當今社會建筑行業可持續發展的技術要求，具有極大的研發與應用空間。

電石渣鈣質資源豐富，并且具有顆粒分散性好、比表面積大、孔隙結構大和熱分解溫度低的優點。在建材行業可以作為替代石灰石的二次資源，在內墻涂料、絕熱材料等建筑材料中均有良好的應用。由于鈣質資源豐富的特點，電石渣還可以作為生產高純氧化鈣和納米碳酸鈣等化工產品的原料。但由于技術成本高，并且需要對電石渣原料進行預處理，因此如何在提高電石渣利用率的同時降低生產成本是需要解決的主要問題。

電石渣可與CO₂礦化反應生成CaCO₃，電石渣礦化反應的機理如下：Ca(OH)₂在一定的水分作用下吸收CO₂氣體生成CaCO₃，進而形成具有較強凝聚力的結晶體(方解石為主)，通過賦予強度提高電石渣碳化后的力學性能。但Ca(OH)₂孔隙率較大，礦化反應生成的納米級別的CaCO₃粒徑過小，易形成粒徑分布較寬且不均勻的團聚體，因此僅礦化反應無法使得材料獲得較高的力學性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種電石渣基碳化硬化體材料及其制備方法和應用，所制備的碳化硬化體材料具有優異的力學性能。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種電石渣基碳化硬化體材料的制備方法，包括以下步驟：

將電石渣粉、膠凝材料、內部碳化源和水混合，得到漿料；

將所述漿料進行成型后，得到坯體；

將所述坯體依次進行預養護和標準養護后，在二氧化碳氣氛中進行碳化，得到電石渣基碳化硬化體材料。

優選的，所述膠凝材料包括礦粉，還包括粉煤灰和/或偏高嶺土，所述礦粉、粉煤灰和偏高嶺土的質量比為(80～120):10:10。

優選的，所述電石渣粉與膠凝材料的質量比為100:(60～140)。

優選的，所述電石渣粉、膠凝材料、內部碳化源和水混合的過程包括：將電石渣粉、膠凝材料和內部碳化源混合，得到干混料；將所述干混料與水混合，得到漿料；所述干混料與水的質量比為100:(25～35)。

優選的，所述內部碳化源為尿素，所述尿素的質量為干混料質量的2～15％。

優選的，所述干混料和水混合過程中，還包括加入減水劑，所述干混料與減水劑的質量比為100:(4～10)。

優選的，所述成型的方式為澆筑成型或壓制成型；所述壓制成型的壓力為10～50MPa。