一种基于碱与CO₂共同作用的建材制品及其制备方法

专利名称：：一种基于碱与CO₂共同作用的建材制品及其制备方法
技术领域：
：本发明涉及硅酸盐建筑材料及制品，主要涉及以废渣、碱、C02为主要原料、不掺石灰制备得到的新型墙体材料。
背景技术：
：在我国，粉煤灰、矿渣等工业废渣用作水泥的混合材、混凝土的掺合料已经成为水泥混凝土工业利废的主要途径。据统计，2006年我国水泥混凝土工业消纳了3.1亿吨工业废渣，占全国工业废渣综合利用总量的46%。从减少C02排放角度出发，这相当于少生产或少使用熟料3.1亿吨，而每吨熟料约排放1吨C02，则由此引起的C02减排量约为3.1亿吨。由此可见，利用工业废渣作混合材、掺合料也成为水泥混凝土工业最有效的C02减排措施。然而，在更大掺量利用工业废渣作辅助胶凝材料(如混合材、掺合料)或以工业废渣为碱激发胶凝材料的主要原料时，须掺用一定量(2%到50%，甚至更高)的碱激发剂以激发废渣的化学活性，促进其胶凝性能的快速发挥(称之为碱激发技术)。这些掺入的碱激发剂有可能导致混凝土结构的耐久性不良(如碱集料反应)，甚至还可能引起混凝土工程质量事故，制约了该技术在水泥混凝土工业中的推广与应用；高掺量碱激发剂还会引起激发胶凝材料的碱金属离子溶出、表面泛碱及高成本等问题，阻碍了以矿渣、粉煤灰、高岭土为原料的碱激发胶凝材料的实用化应用。因此，掺用碱激发剂而引起的一系列问题，严重制约了碱激发技术在硅酸盐材料领域发挥更加有效的废弃物资源化利用、C02减排方面的作用。另一方面，硅酸盐胶凝材料中的铝、硅酸盐矿物在水化过程中及其水化产物(如氢氧化钙)极易与溶于水的二氧化碳发生化学反应(称之为碳化)，生成碳酸钙及铝胶、硅胶。对于钢筋混凝土而言，应极力避免碳化的发生，因为碳化会导致引起钢筋表面的致密钝化膜破坏，加速钢筋锈蚀，影响结构的耐久性。但对于硅酸盐制品而言，碳化会显著改善制品的物理化学性能。这种改善作用主要体现在碳化产物(主要指碳酸钙)沉积在孔中，使制品的孔隙率降低，密实程度提高，相应地在宏观性能上表现为强度的提高；沉积的碳化产物会堵塞部分孔、封闭离子迁移的通道，从而将离子包裹在产物中，使其溶出降低。在全球关注降低C02排放量的背景下，利用碳化作用制备材料具有重要意义。它不仅可对材料进行改性，而且还能捕集一定量的C02。近年来，人们利用碳化作用已经制备出了以石灰、电石渣、钢渣等为原料的材料和制品。但是，其碳化源并不是铝、硅酸盐矿物的水化产物，而是掺入的石灰形成的氢氧化钙或废渣本身所含的氢氧化钙。众所周知，每生产1吨石灰除去燃料排放的C02外还排放约0.79吨C02，这无疑大大降低了该类材料和制品的减排意义。更为不利的是，由于对含钙量要求较高，目前仅有电石渣、钢渣等废渣能够作为原料，其原料来源非常狭窄；对基体含水量、密实程度及养护制度(温湿度、C(V浓度及分压)要求非常严格，且还存在着制品自重大的不足。因此，利用碳化作用制备材料和制品的技术还需在原料、制备工艺方面还需取得重大突破，才能切实发挥该技术在废渣利用、捕集C02方面的作用。关于碱激发技术及碳化技术均有专利文献公开。专利申请CN1068554、CN1699253分别公开了以矿渣与硅酸盐水泥熟料、高岭土与钢渣为原料、以水玻璃、硫酸钠、氟化钠等为激发剂生产碱激发胶凝材料的方法，专利申请CN1699252公开了一种以矿渣及碳酸盐矿粉为原料、以水玻璃为激发剂的碱激发碳酸盐/矿渣复合胶凝材料及其制备方法。专利申请CN101139182公开了一种由钢渣、水泥为主要材料吸收二氧化碳气体制备的碳化养护加气混凝土，专利申请CN1054960公开了一种利用脱硫产物软泥与炉渣、粉煤灰、石灰为原料、烟气中的C02为碳化气体的硅酸盐建材制品及方法。但经检索，未见既利用工业废渣、不掺石灰及水泥又基于碱与C02协同作用的制备技术及相关材料、制品的专利公开，也没有检索到有关专利中涉及该核心技术的权利要求。上述已有实践及相关专利表明，单纯利用碱激发效应来增加废渣使用数量(例如增加水泥混合材用量、制备碱激发胶凝材料等)，或者单纯利用碳化作用制备材料(例如用含钙废渣等制备碳化材料)，都不会在废渣资源化利用、节能减排方面发挥更加积极的作用。只有同时发挥两项技术的各自优势暨(1)碱激发效应促进废渣活性发挥、其形成的浆体结构性能优异，且结构自身有一定程度的碱金属离子固封作用，其生成产物能吸收C02发生化学碳化作用等优势；(2)化学碳化作用能够增强材料结构密实度，提高材料性能，抑制碱金属离子溶出等优势；并在此基础上弥补两项技术单独应用时的不足暨(3)碱激发效应导致的材料耐久性不良、高碱用量导致的高成本等不足；(4)化学碳化作用原料来源有限及需添加石灰、水泥等不足，才能形成低碱用量、不掺石灰、大量利用工业废渣、利用C02的硅酸盐材料近零排放制备新技术，才能切实放大碱激发效应和碳化作用在废渣利用、节能减排方面的作用。本发明就是要充分利用碱激发技术与碳化技术的优势，并极力回避二者的不足，获得高废渣利用量、低碱用量、不掺石灰及水泥的高性能硅酸盐制品及碱与C02协同作用的制备技术，在废渣资源化利用、节能减排方面发挥更加积极的作用。
发明内容本发明的目的是提供一种以工业废渣为原料，在低碱、不掺石灰及水泥熟料的条件下基于碱与C02协同作用的高性能硅酸盐建材制品及其制备方法。本发明基于碱与C02协同作用的建材制品，是由细度控制在400600mVKg范围内的粉煤灰和矿渣组分混合粉料，掺入骨料和水玻璃成型得到坯体，再经自然养护、碳化后得到。其中，所述混合粉料中粉煤灰和矿渣组分质量比为7:33:7。所述骨料为粒度在0.110mm之间的建筑砂石、煤矸石、磷渣、原状矿渣等废弃物，骨料占混合粉料重量的20%60%。所述水玻璃的掺量为混合粉料重量的520%。所述坯体是标准砖、多空砖、空心砖、保温砖或砌块等，经碳化后得到的所述建材制品为碳化硅酸盐标准砖、碳化硅酸盐多空砖、碳化硅酸盐空心砖、碳化硅酸盐保温砖或碳化硅酸盐砌块等墙体材料。本发明基于碱与C02协同作用的建材制品的制备方法，包括下述步骤1)粉磨将粉煤灰、矿渣粉磨至设定细度；2)混合按配比要求将粉煤灰、矿渣混合均匀；3)搅拌向混合均匀的粉料中配入骨料及掺入水玻璃并充分搅拌；4)注模成型将搅拌充分的浆体立即注入设定形状的试模得到坯体;5)养护将坯体在室温条件下自然养护；6)碳化将坯体置入碳化装置碳化得到制品。其中，步骤6)碳化中所用气体为燃料燃烧排放的废气及化工行业排放的高C02含量废气，其CO2浓度大于12%。步骤6)碳化装置温度为50100°C、相对湿度为5060%、CO2浓度为2030%，碳化时间为848小时。步骤5)自然养护时间为l天。釆用上述技术方案，经验证，以本发明的制备方法得到的硅酸盐建材制品性能优良。在碱用量较低(5%)的情况下，制备得到的标准砖的强度超过MU10等级；在碱用量较高(20%)的情况下，经自然养护的坯体的强度就可达到10MPa，坯体经碳化后其强度更是超过了40MPa;无论碱掺量的高低，制品表面均无泛霜现象；溶出实验表明，即使碱掺量为20%时，溶出碱量(以Na20计)也小于总碱量的1%，各种有毒有害离子的溶出量也远远低于限值。所得制品耐久性优良，抗冻融、耐风化；尺寸偏差小，外观质量优良。另一方面，本发明由于利用了碳化的增强作用，在制备相同强度的制品时就不必如同现有制备技术那样掺用大量的碱，从而在碱溶出的源头上有效降低了碱溶出的数量。碳化所形成的产物会堵塞浆体中的一些孔，增强浆体结构的密实度，在一定程度上切断了碱金属离子的迁移通道，使其包裹在反应产物中，这进一步抑制了其溶出。由此可见，因碳化对坯体物理性能的改善作用而釆用的低碱技术，再加上碳化对碱金属离子的固封作用，形成本发明在抑制碱溶出方面的创新。本发明利用碱激发效应使工业废渣在碱性条件下不仅生成易发生碳化作用的产物，而且形成多孔的浆体结构，从而使得碳化更易进行，进而达到在不掺石灰及水泥(或水泥熟料)的条件下制备高强度制品的目的。另一方面，本发明中的碱激发效应不仅提供碳化源及化学碳化的孔通道，而且其生成产物也是材料强度的提供者之一(另一强度提供者为碱激发生成产物的碳化产物)。这就意味着本发明在制备相同强度制品前提下，相对于已有的碳化技术无疑放宽了碳化工艺参数范围、降低了碳化深度要求。本发明的另一特色在于不仅其原料中的粉料全部为废渣，而且合填充料及胶结料的功能于一体，无需分别添加填充料与胶结料。更为重要的是，本发明利用了碱激发反应快速、生成产物极易与C02反应的特点，达到吸收捕集并有效利用C02的目的，形成了一种硅酸盐建筑制品近零排放的新技术，对减少C02排放做出切实有效的贡献。具体实施例方式本发明所用原料由粉煤灰、矿渣、骨料、水玻璃构成，粉煤灰、矿渣磨细后按适当配比混合均匀，然后掺入适当比例的骨料、水玻璃经搅拌、成型得到坯体，坯体经自然养护、碳化后得到制品。本发明使用工业废渣粉煤灰、矿渣为主要原料，二者粉磨后的细度控制在400600mVKg范围内。对粉煤灰的含钙量无特殊要求，甚至不能用于水泥混合材的高钙粉煤灰也可作为本发明的原料；矿渣为炼铁高炉排除的废渣经淬冷后而形成的灰白或黄白颗粒，也称之为粒化高炉矿渣，通常简称为矿渣。此处所用矿渣需经粉磨处理，或选用市场上经粉磨过的矿渣商品矿渣粉。在本发明中，所用磨细粉煤灰和矿渣组分在制品生产过程中发挥了两种作用，即填充料与胶结料的作用。这两种作用体现在粉煤灰和矿渣的细小颗粒填充空隙，提高坯体强度；粉煤灰和矿渣在碱激发作用下生成的胶凝物质胶结物料，使坯体能够保持设定的外观。本发明所用碱激发剂为水玻璃，其质量满足《工业硅酸钠》(GB/T4209-1996)的要求，其模数为1.6到2.2，固含量为3550%。所用气体为燃料燃烧排放的废气及化工行业排放的高C02含量废气，其C02浓度大于12%。骨料也称集料，主要起骨架作用，制品硬化后，胶结料将骨料胶结为一个坚实的整体。本发明所用骨料的粒度控制在0.110mm之间，可以是建筑砂石及煤矸石、磷渣、矿渣等废弃物。此处选用的矿渣为炼铁高炉排出的废渣经淬冷后而形成的粒化高炉矿渣，为颗粒状的原状矿渣。以上所有原料均可商购获得。本发明的硅酸盐建材制品由粉煤灰、矿渣粉、骨料、水玻璃混合而制成的坯体经碳化而得到。其中，粉煤灰与矿渣粉的质量比在7:3与3:7之间，骨料占上述两种粉料重量的20%60%，水玻璃的掺量为粉料重量的520%;建材制品坯体可以是标准砖、多空砖、空心砖、保温砖、砌块等，经碳化后制品的形式可以是碳化硅酸盐标准砖、碳化硅酸盐多空砖、碳化硅酸盐空心砖、碳化硅酸盐保温砖、碳化硅酸盐砌块等新型墙体材料。本发明的硅酸盐建材制品的制备方法，包括下述步骤1.粉磨将粉煤灰、矿渣粉磨至设定细度；2.混合按配比要求将粉煤灰、矿渣混合均匀；3.搅拌向混合均匀的粉料中配入骨料及掺入适量水玻璃并充分搅拌；4.注模成型将搅拌充分的浆体立即注入一定形状的试模得到坯体；5.养护将坯体在室温条件下自然养护；6.碳化将坯体置入碳化装置碳化得到制品。在上述步骤中，将坯体在室温条件下自然养护是为了使掺入的水玻璃发挥其激发作用，使粉煤灰、矿渣中的硅、铝质矿物发生反应生成提供强度的胶凝物质，从而使坯体具有一定的初期强度以便于搬运，并为后期的碳化处理提供强度基础和前驱结构。在碳化过程中，所用气体为燃料燃烧排放的废气及化工行业排放的高C02含量废气，其0)2浓度大于12%。较高温度的废气通入碳化装置，废气中的C02溶于坯体孔溶液中生成碳酸，继而离解为HC(V'与H+1，HC03—1与碱激发生成产物及废渣中的矿物反应生成碳酸钙。生成的碳酸钙不仅本身就是制品强度提供者之一，而且它还会沉积与孔中使制品空隙率降低、密实程度提高，从而提高了制品的强度。碳化产物的这种双重作用保证了制品具有足够高的强度。值得注意的是，在碳化过程中碱激发反应仍然在进行着，而且在湿热条件下其反应速率往往是常温条件下的数倍甚至数十倍。这种被加速了反应会源源不断地生成胶凝物质，即不断地补充碳化源并使坯体强度不断提高。由此可见，碱激发与碳化的多重作用足以保证得到高性能的硅酸盐建材制品。以下以具体实施例进一步说明本发明。实施例1取粉煤灰与矿渣，分别磨细至550mVKg、550mVKg。取70Kg磨细粉煤灰与30Kg磨细矿渣混合均匀得到粉料A-1;取60Kg磨细粉煤灰与40Kg磨细矿渣混合均匀得到粉料A-2;取50Kg磨细粉煤灰与50Kg磨细矿渣混合均匀得到粉料A-3;取40Kg磨细粉煤灰与60Kg磨细矿渣混合均匀得到粉料A-4;取30Kg磨细粉煤灰与70Kg磨细矿渣混合均匀得到粉料A-5。分别向粉料A-1、A-2、A-3、A-4、A-5中，加入砂(骨料)40Kg和水玻璃(碱激发剂)10Kg(分别占粉料重量的40%和10%)，充分搅拌并成型得到标准砖坯体A-1、A-2、A-3、A-4、A-5(每种类型制备多块)，坯体自然养护1天后置入温度为60°C、相对湿度为50%、C02浓度为40%的碳化装置中碳化20小时，得到碳化标准砖A-l、A-2、A-3、A-4、A-5。按照《砌墙砖试验方法》(GBT2542-2003)测试样品A-1、A-2、A-3、A-4的各项性能，结果见表l。表l样品编号抗压强度(MPa)抗折强度(MPa)平均值单块最小值平均值单块最小值A-119.015.02.92.5A-225.021.03.72.7A-332.027.06.14.9A-437,032.06.35.2A-541.036.06.85.3由表1知，在水玻璃用量及碳化条件一定的前提下，粉料中随着矿渣用量的增多试样的强度逐渐增加。但通过增加矿渣用量来提高试样强度并不经济，在生产中应根据强度要求掺用适量的矿渣。例如，生产MU15等级的标准砖只需掺用30%的矿渣就足够了。需要注意的是，当水玻璃用量及碳化条件改变时，在生产某强度等级的制品时本例所得的矿渣用量并不适用。实施例2将粉煤灰与矿渣分别磨细至450m7Kg、450m7Kg。按70%:30%的重量比例将磨细粉煤灰与磨细矿渣混合均匀得到粉料备用。各取相同量粉料(每块约为2千克)，然后按以下操作按砂、水玻璃分别占粉料重量的25%、5%的比例，向粉料中加入骨料及碱激发剂，充分搅拌并成型得到标准砖坯体B-l;按砂、水玻璃分别占粉料重量的25%、10%的比例，向粉料中加入骨料及碱激发剂，充分搅拌并成型得到标准砖坯体B-2;按砂、水玻璃分别占粉料重量的25%、15%的比例，向粉料中加入骨料及碱激发剂，充分搅拌并成型得到标准砖坯体B-3;按砂、水玻璃分别占粉料重量的25%、20%的比例，向粉料中加入骨料及碱激发剂，充分搅拌并成型得到标准砖坯体B-4。每种类型坯体均制备多块。坯体B-1、B-2、B-3、B-4自然养护1天后置入温度为60°C、相对湿度为50%、C02浓度为20%的碳化装置中碳化20小时，得到碳化标准砖B-1、B-2、B-3、B-4。按照《砌墙砖试验方法》(GBT2542-2003)测试样品B-1、B-2、B-3、B-4的各项性能。测试表明，所有样品在长、宽方向的尺寸偏差均小于2mm，在高度方向的尺寸偏差小于lmm;所有试样外观质量优良，无缺棱掉角，无裂纹，无色差，无曲拱；各试样的强度结果见表2。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>由表2知，即使水玻璃用量低至5%，经过20小时的碳化养护后样品(B-l)的强度仍然达到了MU10等级。当水玻璃用量增加至20%时，所得样品(B-4)的抗压强度更是达到了42MPa，超过了混凝土实心砖的MU40等级。由此可见，本例试样在掺用5%20%水玻璃的条件下，经20小时的碳化养护后均可使其具有足够的强度。实施例3取粉煤灰与矿渣，分别磨细至400m7Kg、550mVKg。按60%:40%的比例将磨细粉煤灰与磨细矿渣混合均匀得到粉料。各取相同重量的粉料(每块约2千克)，然后按以下操作按砂、水玻璃分别占粉料重量的35%、15%的比例，向粉料中加入骨料及碱激发剂，充分搅拌并成型得到标准砖坯体C，标准砖坯体C制备多块。多块坯体C自然养护1天后置入温度为IOO'C、相对湿度为60%、C02浓度为30%的碳化装置中分别碳化8小时、12小时、16小时、20小时、24小时、48小时，得到碳化标准砖C-1、C-2、C-3、C-4、C-5、C-6。按照《砌墙砖试验方法》(GBT2542—2003)测试样品C_l、C-2、C—3、C-4、C-5、C-6的各项性能。测试表明，所有样品在长、宽方向的尺寸偏差均小于2mm，在高度方向的尺寸偏差小于lmm;所有试样外观质量优良，无缺棱掉角，无裂纹，无色差，无曲拱；各试样的强度结果见表3。<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>由表3知，在水玻璃掺量为15%的条件下，随着养护时间的延长试样的强度逐渐上升，但过长时间(如48小时)的碳化养护并不能使试样(C-6)的强度大幅度提高，这说明在一定水玻璃掺量及碳化氛围条件下存在着一个最佳碳化时间。本例制品的最佳碳化时间为24小时。实施例4取粉煤灰与矿渣，分别磨细至500m7Kg、600m7Kg。按50%:50%的比例将磨细粉煤灰与磨细矿渣混合均匀得到粉料。各取相同量粉料(每块约1.5千克)，然后按以下操作按砂、水玻璃分别占粉料重量的45%、20%的比例，向粉料中加入骨料及碱激发剂，充分搅拌并成型得到标准砖坯体D，标准砖坯体D制备多块。多块坯体D自然养护1天后置入温度为6(TC，相对湿度为50%，0)2浓度分别为20%、30%、40%、50%、60%的碳化装置中碳化12小时，得到碳化标准砖D-l、D-2、D-3、D-4、D-5。按照《砌墙砖试验方法》(GBT2542-2003)测试样品D-1、D-2、D-3、D-4、D-5的各项性能。测试表明，所有样品在长、宽方向的尺寸偏差均小于2mm，在高度方向的尺寸偏差小于lmm;所有试样外观质量优良；各试样的强度结果见表4。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>由表4知，在水玻璃掺量固定为20%及碳化时间固定为12小时的条件下，随着C02浓度的增加试样的强度逐渐增加。在0)2浓度为20%时，试样(D-1)的平均强度可达到35MPa;当C02浓度增加到30%时，试样(D-2)的平均强度增加到40MPa;继续增加0)2的浓度，尽管试样(D-3、D-4、D-5)的平均强度有所增加，但增幅仅仅只有lMPa。这说明本例制品中可碳化物质在C02浓度为30%时就已经几乎消耗完全，即碳化对强度的贡献己经达到最大值，因而表现为C02浓度增加而强度增长缓慢。实施例5取粉煤灰与矿渣，分别磨细至400m7Kg、400ra7Kg。按40%:60%的比例将磨细粉煤灰与磨细矿渣混合均匀得到粉料。.按砂、水玻璃分别占粉料重量的55%、15%的比例，向粉料中加入骨料及碱激发剂，充分搅拌并成型分别得到多孔砖坯体E-1(长X宽X高二240mmX115mmX53mm)、空心砖坯体E-2(长X宽X高=290mraX190mmX90mm)。按砂、水玻璃分别占粉料重量的60%、10%的比例，向粉料中加入骨料及碱激发剂，充分搅拌并成型空心砌块坯体E-3(长X宽X高^290mmX290mmX190mm)、空心砌块坯体E-4(长X宽X高=390mmX190mmX190mm)。每种类型坯体均制备多块。将多孔砖坯体E-l、空心砖坯体E-2、空心砌块坯体E-3、空心砌块坯体E-4自然养护1天后分别置入温度为50°C、相对湿度为60%、C02浓度为30%的碳化装置中碳化20小时，得到碳化多孔砖E-l、碳化空心砖E-2、碳化空心砌体E-3、碳化空心砌块E-4。按照《砌墙砖试验方法》(GBT2542-2003)测试样品E-1、E-2、E-3、E-4的各项性能。测试表明，碳化多孔砖砖E-1、碳化空心砖E-2在长、宽方向的尺寸偏差均小于2mm，在高度方向的尺寸偏差小于lram;碳化空心砌体E-3、碳化空心砌块E-4在所有方向的尺寸偏差均小于2mm;所有试样外观质量优良；各试样的强度结果见表5。<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>由表5知，本例得到的碳化多孔砖(E-l)的平均强度较高，可达到18.0MPa;得到的空心制品(E-2、E-3、E-4)也具有的足够的强度。实施例6取粉煤灰与矿渣，分别磨细至500mVKg、500m7Kg。按30%:70%的比例将磨细粉煤灰与磨细矿渣混合均匀得到粉料。按砂、水玻璃分别占粉料重量的30%、5%的比例，向粉料中加入骨料及碱激发剂，充分搅拌并成型分别得到标准砖坯体F-l;按砂、水玻璃分别占粉料重量的30%、10%的比例，向粉料中加入骨料及碱激发剂，充分搅拌并成型分别得到标准砖坯体F-2;按砂、水玻璃分别占粉料重量的30%、15%的比例，向粉料中加入骨料及碱激发剂，充分搅拌并成型分别得到标准砖坯体F-3;按砂、水玻璃分别占粉料重量的30%、20%的比例，向粉料中加入骨料及碱激发剂，充分搅拌并成型分别得到标准砖坯体F-4。每种类型坯体均制备多块。坯体F-1、F-2、F-3、F-4自然养护1天后置入温度为50°C、相对湿度为50%、C(V浓度为20%的碳化装置中碳化12小时，得到碳化砖F-1、F-2、F-3、F-4。观察样品F-1、F-2、F-3、F-4是否有泛霜现象，测定样品F-l、F-2、F-3、F-4的碱溶出量(以Na20计)及铬、镉、砷、铅等有毒有害离子的溶出量。结果表明样品F-l、F-2、F-3、F-4的表面均无泛霜现象；碱溶出量在水玻璃掺量为5%时，样品(F-l)溶出量仅为掺入碱量的O.1%，即使水玻璃掺量增加到20%时，样品(F-4)的碱溶出量也不超过1%;铬、镉、砷、铅等有毒有害离子的溶出量均远远小于《危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)规定的限值。由此可见，本例制品中的碱完全被固封在结构中，完全满足工程要求；有毒有害离子的溶出也完全满足环保要求。实施例7取粉煤灰与矿渣，分别磨细至600m7Kg、600m7Kg。按65%:35%的比例将磨细粉煤灰与磨细矿渣混合均匀得到粉料。按砂、水玻璃分别占粉料重量的50%、5%的比例，向粉料中加入骨料及碱激发剂，充分搅拌并成型分别得到标准砖坯体G-1;按砂、水玻璃分别占粉料重量的50%、10%的比例，向粉料中加入骨料及碱激发剂，充分搅拌并成型分别得到标准砖坯体G-2;按砂、水玻璃分别占粉料重量的50%、15%的比例，向粉料中加入骨料及碱激发剂，充分搅拌并成型分别得到标准砖坯体G-3;按砂、水玻璃分别占粉料重量的50%、20%的比例，向粉料中加入骨料及碱激发剂，充分搅拌并成型分别得到标准砖坯体G-4。每种类型坯体均制备多块。坯体G-1、G-2、G-3、G-4自然养护1天后置入温度为6CTC、相对湿度为60%、C02浓度为30%的碳化装置中碳化16小时，得到碳化砖G-1、G-2、G-3、G-4。按照《砌墙砖试验方法》(GBT2542-2003)测试样品G-1、G-2、G-3、G-4的耐久性，即抗冻融、耐风化性能。其中，抗冻融性能以15次冻融循环后样品的强度保留及质量损失表征，耐风化性能以5小时煮沸吸水率表征。冻融后，所有试样均没出现裂纹、分层、掉皮、缺棱掉角等冻坏现象。冻融及5小时煮沸吸水测试结果分别见表6、表7。表6<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>由表6知，在试样G-1、G-2、G-3、G-4分别满足强度等级MU10、MU15、MU30、MU40的基础上，冻融后试样仍然保留较高的强度。本例所得较高强度试样(C-2、C-3、C-4)的冻融强度损失百分比均小于20%，小于混凝土实心砖(GB13544-2000)规定的25%;本例所得较低强度试样(C-1、C-2)的冻融强度保留值分别为10MPa与15MPa，完全满足强度等级为M10、M15的蒸压灰砂砖(GB11945-1999)的要求(GB11945-1999规定MIO、M15的蒸压灰砂砖的冻融强度保留值分别不得低于8MPa、12MPa)。另外，冻融后试样的最高质量损失仅为1.9%，小于蒸压灰砂砖(GB11945-1999)、普通烧结砖(GB5101-2003)规定的2%及混凝土实心砖(GB13544-2000)规定的5%。以上说明本例得到的试样具有很好的抗冻融性。__<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>由表7知，本例所得试样的5h煮沸吸水率平均值不超过10.3y。，远远小于普通烧结砖(GB5101-2003)规定的最小值18%及烧结多孔砖(GB13545-2003)规定的最小值16%，说明本例所得试样具有很好的抗风化性能。权利要求1、一种基于碱与CO2协同作用的建材制品，是由细度控制在400～600m2/Kg范围内的粉煤灰和矿渣组分混合粉料，掺入骨料和水玻璃成型得到坯体，再经自然养护、碳化后得到。2、根据权利要求l所述的建材制品，其特征在于，所述混合粉料中粉煤灰和矿渣组分质量比为7:33:7。3、根据权利要求l所述的建材制品，其特征在于，所述骨料为粒度在O.110mm之间的建筑砂石、煤矸石、磷渣、原状矿渣等废弃物，骨料占混合粉料重量的20%60%。4、根据权利要求l所述的建材制品，其特征在于，所述水玻璃的掺量为混合粉料重量的520%。5、根据权利要求1或2或3或4所述的建材制品，其特征在于，所述坯体是标准砖、多空砖、空心砖、保温砖或砌块等，经碳化后得到的所述建材制品为碳化硅酸盐标准砖、碳化硅酸盐多空砖、碳化硅酸盐空心砖、碳化硅酸盐保温砖或碳化硅酸盐砌块等墙体材料。6、权利要求1至5任一所述基于碱与C02协同作用的建材制品的制备方法，包括下述步骤1)粉磨将粉煤灰、矿渣粉磨至设定细度；2)混合按配比要求将粉煤灰、矿渣混合均匀；3)搅拌向混合均匀的粉料中配入骨料及掺入水玻璃并充分搅拌；4)注模成型将搅拌充分的浆体立即注入设定形状的试模得到坯体；5)养护将坯体在室温条件下自然养护；6)碳化将坯体置入碳化装置碳化得到制品。7、根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤6)碳化中所用气体为燃料燃烧排放的废气及化工行业排放的高C02含量废气，其C02浓度大于12%。8、根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤6)碳化装置温度为50100°C、相对湿度为5060%、C(V浓度为2030%，碳化时间为848小时。9、根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤5)自然养护时间为l天。全文摘要本发明公开一种基于碱与CO₂协同作用的建材制品及其制备方法，属于硅酸盐建筑材料及制品领域。该建材制品是由细度控制在400～600m²/Kg范围内的粉煤灰和矿渣组分混合粉料，掺入骨料和水玻璃成型得到坯体，再经自然养护、碳化后得到。本发明以工业废渣为原料，在低碱、不掺石灰及水泥熟料的条件下制备得到高性能硅酸盐制品，其强度等级高，制品表面无泛霜现象，各种有毒有害离子的溶出量也远远低于限值，且耐久性优良，抗冻融、耐风化能力强，适于作为建筑墙体材料。本发明在废渣资源化利用、节能减排方面发挥了积极作用。文档编号C04B28/00GK101381217SQ200810224239公开日2009年3月11日申请日期2008年10月14日优先权日2008年10月14日发明者叶家元,张建波,张文生,渊王,王宏霞申请人:中国建筑材料科学研究总院