一种矿渣基隔音降碳混凝土板及其制备方法与流程

本发明属于建筑材料，具体涉及一种矿渣基隔音降碳混凝土板及其制备方法。

背景技术：

1、随着我国城市化程度的提高和经济的发展，公路、轨道交通越来越发达。公路建设正进入前所未有的黄金时期。经济的快速发展，刺激了城市道路网络的建设。一些特大城市建设了高架道路系统、城市快速环路系统,兴建了大型立交与桥梁。中小城市也致力于城市主要道路的拓宽改造，与此同时.城市道路的拥有量增长迅速。

2、随着城市规模不断扩大，作为城市道路交通干线的公路直接穿行在城市之间，对处在路边的居民场所，汽车在公路行驶过程中会产生较大的噪音，噪音已成为新的污染源，人们将长期处于汽车、火车的噪音污染之中，这将严重影响人们的学习、工作和休息。为了解决汽车火车带来的城市交通噪音问题，现在的城市道路工程中，需要在公路与建筑物之间安装隔音板，以此改善人们的居住环境。但是现有常见的公路用隔音板存在一些问题，一是隔音性能不是很好，无法彻底的将过往汽车所产生的噪音进行阻隔，降低了隔音板的实用性，无法为公路周边的居民提供一个安静的生活场所。二是常见的隔音板因所用的材料问题，早期强度较差，也没有很好的缓冲性能，导致隔音板容易因为车辆碰撞等原因受损。三是隔音板表面没有很好的防护性能，容易因为外界腐蚀等原因导致其受损，降低了公路隔音板的实用性。

3、水泥生产排放的co2包括熟料煅烧和燃料燃烧产生的co2。每生产1t水泥熟料排放0.894～1.215t co2。有统计称，我国2008年水泥生产量超过7×108t，水泥生产过程中的co2排放总量约占全国co2排放总量的18％～22％。co2减排、捕捉和封存已引起政府和科研界关注，是当前环境工程研究的重点。目前，常见的公路用隔音板是利用水泥混凝土制备而成的。虽然水泥混凝土板的实用性和泛用性较强，但其存在这制备过程中会产生大量的co2，不利于环境的保护。同时在服役过程中，由于汽车尾气的大量排放，使混凝土板处在富co2环境。而普通水泥混凝土对二氧化碳的吸收能力及抗侵蚀能力低，导致水泥混凝土隔音板的服役性能及抗co2侵蚀的性能较差，严重影响隔音板的耐久性。

4、cn202022254947.9公开了一种使用寿命长的公路用隔音板，利用多层级堆叠技术制备，能够提高整个隔音板的耐磨性能和耐腐蚀性能，解决了现有公路隔音板使用寿命较短的问题。但是它的工艺复杂，成本较高，同时其隔音效果较差。

5、cn202020482029.9公开了一种隔音效果好的公路用隔音板，利用了外隔音层和内隔音层的双重结合，大大提高了隔音板的隔音性能，从而可以彻底的将过往车辆产生的噪音进行阻隔，大大提高了隔音板的实用性。但是其早期强度不足，容易因外力作用而产生破坏。

6、因此，亟需研发一种具有高早强和降碳效果的隔音碳混凝土板。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种矿渣基隔音降碳混凝土板及其制备方法。本发明以超细矿渣粉，钢渣，镁渣与废旧岩棉为材料，通过蒸汽养护的方式，有效提高混凝土板的隔音效果，同时使其具有高早强和降碳效果。

2、本发明的目的通过下述技术方案实现：

3、一种矿渣基隔音降碳混凝土，其特征在于，所述矿渣基隔音降碳混凝土按照重量份包括如下组分：超细矿渣粉400～800份，钢渣100～300份，镁渣100～300份，复合激发剂5～15份，外掺水450份，发泡剂2～8份，稳泡剂3～9份，减水剂10～30份；还包括占前述组分的体积百分数为1～2vol％的废旧岩棉。

4、优选的，所述的钢渣的含水量1～5％；钢渣的比表面积为550～850m2/kg，优选为750～850m2/kg；钢渣中氧化钙的含量为50％～70％，氧化镁的含量≤5％。

5、优选的，所述镁渣的比表面积为750～950m2/kg；镁渣中硅酸二钙的含量为65％～80％，其他重金属元素的含量≤3％；直径＜150μm的细粉颗粒含量≤30％。

6、优选的，所述的复合激发剂是由氢氧化钠和硫酸钠混合组成，两者的质量之比为2:1；氢氧化钠和硫酸钠均为白色结晶粉末状的分析纯，纯度≥99％。

7、优选的，所述的发泡剂为工业用双氧水溶液，其体积浓度≥80％。

8、优选的，所述的减水剂为聚羧酸减水剂和萘系减水剂的混合溶液，二者的质量分数之比为3:1，减水率≥30％。

9、优选的，所述的废旧岩棉的渣球质量含量≤3％，渣球的中值粒径≤0.2mm，纤维平均直径≤4μm，抗拉强度≥10kpa，酸度系数的范围为1.8～2.3。

10、一种矿渣基隔音降碳混凝土板，所述矿渣基隔音降碳混凝土板由所述的矿渣基隔音降碳混凝土制备而成。

11、所述的矿渣基隔音降碳混凝土板的制备方法，包括如下步骤：

12、将矿渣置于破碎机中破碎3～6h，破碎至粒径1～3μm，得到超细矿渣粉；

13、取超细矿渣粉400～800份，钢渣100～300份，镁渣100～300份于混凝土搅拌机中，搅拌2～6min，使原材料搅拌均匀，得到混合材料；

14、取废旧岩棉，外掺水450份，复合激发剂5～15份，发泡剂2～8份，稳泡剂3～9份，减水剂10～30份加入所述混合材料中，搅拌5～10min，得到混凝土浆料，其中，所述废旧岩棉的体积占超细矿渣粉、钢渣、镁渣、外掺水、复合激发剂、发泡剂、稳泡剂及减水剂所有组分体积的百分数为1～2vol％；

15、将所述混凝土浆料与钢筋于温度为40～60℃的环境下进行浇筑，浇筑完成后进行蒸汽养护，养护10～12h后拆模得到混凝土板。

16、优选的，其特征在于，所述混凝土搅拌机型号为hjw-200型，转速范围为20～30r/min，机电功率为3kw。

17、本发明的有益效果为：

18、1)相对于普通水泥混凝土的搅拌成型流程，本发明在混凝土的搅拌过程中加入浓度≥80％的双氧水溶液作为发泡剂，在搅拌过程中受到温度影响，其发生氧化还原反应，生成h2o和o2，氧气的产生形成大量的空气气泡，在成型时使混凝土内部形成有较多独立孔的结构。进一步地，本发明又掺入了消泡剂，能够通过人工控制来混凝土内部的气孔率。同时，在成型过程中，控制混凝土的浇筑时环境温度为40～60℃，浇筑完成后进行蒸汽养护，较高的环境温度会促进双氧水溶液的氧化还原反应，加速o2的产生，提高发泡率，使混凝土板内部生成较多的独立气孔；故此，本发明通过成型工艺的控制，实现以独立孔为主的气孔控制，提升构件的隔音性能。与常规所使用的发泡剂不同之处在于，本发明使用双氧水作为发泡剂，除了会产生气泡来进行发泡作用外，还考虑了双氧水本身预热易分解的性质，在后面的高温蒸汽养护步骤中，高温促进了双氧水的氧化还原反应，进一步提升发泡效率。若选用其他的发泡剂，则可能出现发泡作用不完全，后期有残余的发泡剂剩余在混凝土浆体中，影响混凝土的稳定性。

19、2)本发明使用超细矿粉代替水泥作为胶凝材料，除了降低成本外，超细矿粉因为其粒径较低，比表面积较小，对水的吸附性大于水泥。故此超细矿粉替代后混凝土浆体中的水胶比减小，孔隙中的自由水含量降低，有利于混凝土早期强度的提升。同时，超细矿粉具有微粒填充效应。超细矿粉与钢渣，镁渣三者组成三种不同颗粒级配，提供了一种较为密实胶凝材料结构，同时超细矿粉填充进钢渣与镁渣的孔隙中，进一步密实结构孔隙，提高强度。超细矿粉作为胶凝材料，虽然其胶凝活性低于水泥，但其具有火山灰活性，在后期能够进一步促进水化反应，生成更多的水化产物，如c-s-h凝胶等，提升整体强度。

20、3)本发明复掺了钢渣和镁渣作为矿物掺合料，同时限定了钢渣，镁渣及超细矿粉三者的细度，使其具有不同的颗粒级配，以达到紧密堆积的目的，提升混凝土浆体的密实度。在制备过程中掺入了钢渣进行改性，一方面钢渣中含有较多的氧化钙，含量达到50％～70％，掺入后可以提升浆体碱度，进而提升混凝土的早期强度。另一方面，钢渣的主要矿物相为硅酸三钙和硅酸二钙，二者为水泥参与水化反应的主要矿物，有利于水化产物的生成。同时钢渣中的硅酸二钙(c2s)主要为γ-c2s矿物相，其在服役过程中在二氧化碳的作用下进一步水化，达到较好的降碳目的。在制备过程中掺入了镁渣进行改性，镁渣中含有一定量游离的的氧化镁，在水化反应中，游离的氧化镁在碱性环境下生成具有微膨胀性的钙矾石，填充在水泥孔隙结构中，补充碱激发材料的收缩，防止早期收缩开裂。同时镁渣中含有大量的γ-c2s，在服役过程中二氧化碳的作用下进一步水化，从而达到较好的降碳目的。

21、4)本发明在制备过程中掺入了一定量的废旧岩棉。岩棉是火山喷发后形成的质地柔软的岩石，在人工生产过程中采用玄武岩和白云石作为原材料，产生大量的岩石纤维。这些岩石纤维具有较好的韧性和强度，掺入进水泥混凝土后，纤维之间层层搭接，形成紧密的网状结构，可减少混凝土的开裂现象。同时，纤维的掺入能够有效的提升混凝土板的隔音性能。