技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種利用二氧化碳預(yù)處理鋸末的方法，屬于建筑材料生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
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鋸末作為工業(yè)生產(chǎn)的副產(chǎn)物，價格低廉、取材方便。將其應(yīng)用于水泥基復(fù)合材料中，既實現(xiàn)了資源的有效利用，又降低了水泥基復(fù)合材料的生產(chǎn)成本。并在降低水泥基復(fù)合材料比重的同時，提高了其保溫性能和隔聲性能。

但鋸末具有高的孔隙率，且纖維素、半纖維素含有大量的羥基，致使鋸末的吸水率很高。過多的水分會使水泥基體產(chǎn)生大量的連通孔，不僅會降低水泥基材料的力學(xué)性能，還會降低水泥基復(fù)合材料的耐久性。并且，鋸末的主要成分為纖維素、半纖維素、木質(zhì)素，還包括脂肪、蠟等物質(zhì)，這些物質(zhì)在水泥漿體的堿性環(huán)境中會降解為單糖、蔗糖、葡萄糖和木糖等糖類物質(zhì)，從而延緩水泥的水化反應(yīng)，影響水泥基復(fù)合材料的強度發(fā)展。鋸末長時間處于水泥基體的高堿性環(huán)境中，會進一步降解，從而影響水泥基復(fù)合材料的強度和耐久性。

為改善鋸末對水泥基復(fù)合材料的不利影響，眾多研究者采用預(yù)處理的方式改善鋸末的性能。其中，常用的預(yù)處理方法是將鋸末浸泡在堿溶液中，改善鋸末與水泥基體的相容性。但堿處理對鋸末的吸水率降低有限，且對水泥基復(fù)合材料的強度提高也有限。而將堿處理后的鋸末進行加鈣碳化，不僅能降低鋸末的吸水率，還能改善鋸末與水泥基體的界面過渡區(qū)。目前尚未見有關(guān)于堿處理后再加鈣碳化鋸末的報道。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種利用二氧化碳預(yù)處理鋸末的方法，能夠有效降低鋸末的吸水率，減緩鋸末對水泥水化的延緩作用，提高鋸末水泥基復(fù)合材料的性能。

上述的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種利用二氧化碳預(yù)處理鋸末的方法，該方法包括以下步驟：

(1)堿處理：將鋸末置于容器中，加入堿溶液浸泡，濾出，清洗；

(2)加鈣處理：將堿處理后的鋸末置于容器中，加入氫氧化鈣或鈣鹽溶液并混合均勻；

(3)碳化處理：將經(jīng)加鈣處理后的鋸末置于密閉的碳化箱或反應(yīng)釜中進行碳化處理，碳化處理至所加鈣源完全碳化。

進一步的，步驟(1)中，所述堿溶液為氫氧化鈉溶液、氫氧化鈣溶液、氫氧化鉀溶液中一種或幾種溶液的混合。

進一步的，所述氫氧化鈣溶液為氫氧化鈣的過飽和溶液，所述氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液的質(zhì)量濃度為0.1～5％。

進一步的，步驟(1)中，鋸末在堿溶液中的浸泡時間為6～24小時，堿溶液的溫度為20～60℃。

進一步的，步驟(1)中，堿溶液浸泡后的鋸末用自來水清洗，清洗至濾液呈中性，并干燥至恒重。

進一步的，步驟(2)中，所述鈣鹽為氯化鈣或硝酸鈣。

進一步的，步驟(2)中，所述氫氧化鈣或鈣鹽與鋸末和水的重量比為：氫氧化鈣或鈣鹽:鋸末:水＝0-40:100:50-200。

進一步的，步驟(2)中，先將氫氧化鈣或鈣鹽與水混合成氫氧化鈣溶液或鈣鹽溶液，再將鋸末與氫氧化鈣溶液或鈣鹽溶液混合。

進一步的，步驟(3)中，碳化處理時的相對濕度為30～70％。

進一步的，步驟(3)中，碳化處理時的二氧化碳濃度為30～100％。

進一步的，步驟(3)中，碳化處理時的溫度為15～60℃。

進一步的，步驟(3)中，碳化處理時的氣體壓力為0.1～1.5mpa。

進一步的，步驟(3)中，所加鈣源完全碳化的檢驗方法為：將一定量的加鈣碳化后的鋸末在一定量的去離子水中浸泡2h，濾出鋸末，利用edta滴定法測定濾液中的鈣離子含量。當濾液中的鈣離子的物質(zhì)的量與鋸末的質(zhì)量的比值不大于0.01mol/kg時，即認為所加鈣源完全碳化。

有益效果：

本發(fā)明通過堿處理部分分解鋸末中的半纖維素、木質(zhì)素等物質(zhì)，并溶出、洗去鋸末中延緩水泥水化的成分，提高鋸末與水泥基體的相容性；

本發(fā)明利用鋸末吸水率大、吸附性強的原理，通過加鈣處理向鋸末中引入鈣離子，提高鋸末中的可碳化鈣的含量；

本發(fā)明二氧化碳與鋸末中的鈣離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成碳酸鈣，碳酸鈣阻塞鋸末的孔隙或包裹鋸末，降低鋸末的吸水率，提高鋸末與水泥基體的粘結(jié)性能，并減小水泥基體的堿性環(huán)境對鋸末的不利影響。

本發(fā)明的方法處理后的鋸末與未進行預(yù)處理的鋸末相比，利用二氧化碳預(yù)處理后的鋸末具有更小的吸水率，對水泥水化的延緩作用大大減小，能夠有效提高水泥基復(fù)合材料的強度，改善水泥基復(fù)合材料的耐久性。

附圖說明

圖1為實施例1中未處理鋸末放大2000倍的sem形貌圖。

圖2為實施例1中堿處理鋸末放大3000倍的sem形貌圖。

圖3為實施例1中碳化處理鋸末放大3000倍的sem形貌圖。

圖4為實施例1中碳化處理鋸末放大1000倍的sem形貌圖。

圖5為實施例1中碳化處理鋸末上碳化產(chǎn)物的eds能譜。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式，進一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解下述具體實施方式僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。

實施例1：

一種利用二氧化碳預(yù)處理鋸末的方法，包括以下步驟：

(1)堿處理：將鋸末在溫度為20℃、質(zhì)量分數(shù)為0.25％的氫氧化鈉溶液中浸泡24h，然后濾出，并用自來水清洗，直至清洗液呈中性。清洗后的鋸末在60℃下干燥至恒重；

(2)加鈣處理：將堿處理后的鋸末與氫氧化鈣和水按下列重量比混合并攪拌均勻：氫氧化鈣:鋸末:水＝10:100:100；

(3)碳化處理：將加鈣處理后的鋸末置于密閉的碳化箱中，控制溫度為25℃、相對濕度為50％、壓力為0.1mpa，二氧化碳濃度為100％，碳化處理至所加鈣源完全碳化。碳化后的鋸末在60℃下干燥至恒重。

將未處理鋸末、堿處理鋸末和碳化處理鋸末用sem進行形貌表征：

圖1為未處理鋸末放大2000倍的sem形貌圖，從圖中可以看出：未處理鋸末雖然表面粗糙，但含有較多碎木屑，不利于鋸末與水泥基體的結(jié)合。

圖2為堿處理鋸末放大3000倍的sem形貌圖，從圖中可以看出：堿處理鋸末表面潔凈，但較為粗糙，有利于提高鋸末與水泥基體的粘結(jié)能力。

圖3為碳化處理鋸末放大3000倍的sem形貌圖，從圖中可以看出：碳化處理鋸末的表面沉積了大量的碳酸鈣顆粒，即碳酸鈣顆粒包裹在鋸末表層，能夠降低鋸末的吸水率，強化鋸末與水泥基體的界面過渡區(qū)。

圖4為碳化處理鋸末放大1000倍的sem形貌圖，從圖中可以看出：碳化處理時生成的碳酸鈣顆粒能夠沉積在鋸末的孔隙中，阻塞鋸末的孔隙，從而減小鋸末的吸水率。

圖5為碳化處理鋸末時鋸末表面碳化產(chǎn)物的eds能譜，該圖表明：碳化處理所得的碳化產(chǎn)物為碳酸鈣。

以上sem形貌圖和eds能譜說明了本實施例的有效性，也表明了利用二氧化碳預(yù)處理鋸末的可行性。

實施例2：

一種利用二氧化碳預(yù)處理鋸末的方法，包括以下步驟：

(1)堿處理：將鋸末在溫度為20℃、質(zhì)量分數(shù)為0.25％的氫氧化鈣過飽和溶液中浸泡24h，然后濾出，并用自來水清洗，直至清洗液呈中性。清洗后的鋸末在60℃下干燥至恒重；

(2)加鈣處理：將堿處理后的鋸末與氫氧化鈣和水按下列重量比混合并攪拌均勻：氫氧化鈣:鋸末:水＝5:100:50；

(3)碳化處理：將加鈣處理后的鋸末置于密閉的碳化箱中，控制溫度為15℃、相對濕度為30％、壓力為0.1mpa，二氧化碳濃度為30％，碳化處理至完全碳化。碳化后的鋸末在60℃下干燥至恒重。

實施例3：

一種利用二氧化碳預(yù)處理鋸末的方法，包括以下步驟：

(1)堿處理：將鋸末在溫度為40℃、質(zhì)量分數(shù)為5％的氫氧化鈉溶液中浸泡6h，然后濾出，并用自來水清洗，直至清洗液呈中性。清洗后的鋸末在60℃下干燥至恒重；

(2)加鈣處理：將堿處理后的鋸末與硝酸鈣和水按下列重量比混合并攪拌均勻：硝酸鈣:鋸末:水＝40:100:200；

(3)碳化處理：將加鈣處理后的鋸末置于密閉的反應(yīng)釜中，控制溫度為25℃、相對濕度為50％、壓力為1.5mpa，二氧化碳濃度為100％，碳化處理至所加鈣源完全碳化。碳化后的鋸末在60℃下干燥至恒重。

實施例4：

一種利用二氧化碳預(yù)處理鋸末的方法，包括以下步驟：

(1)堿處理：將鋸末在溫度為60℃、質(zhì)量分數(shù)為1％的氫氧化鈉溶液中浸泡12h，然后濾出，并用自來水清洗，直至清洗液呈中性。清洗后的鋸末在60℃下干燥至恒重；

(2)加鈣處理：將堿處理后的鋸末與硝酸鈣和水按下列重量比混合并攪拌均勻：硝酸鈣:鋸末:水＝20:100:150；

(3)碳化處理：將加鈣處理后的鋸末置于密閉的碳化箱中，控制溫度為25℃、相對濕度為70％、壓力為0.1mpa，二氧化碳濃度為70％，碳化處理至所加鈣源完全碳化。碳化后的鋸末在60℃下干燥至恒重。

實施例5：

一種利用二氧化碳預(yù)處理鋸末的方法，包括以下步驟：

(1)堿處理：將鋸末在溫度為20℃、質(zhì)量分數(shù)為5％的氫氧化鈉溶液中浸泡6h，然后濾出，并用自來水清洗，直至清洗液呈中性。清洗后的鋸末在60℃下干燥至恒重；

(2)加鈣處理：將堿處理后的鋸末與硝酸鈣和水按下列重量比混合并攪拌均勻：硝酸鈣:鋸末:水＝30:100:200；

(3)碳化處理：將加鈣處理后的鋸末置于密閉的反應(yīng)釜中，控制溫度為25℃、相對濕度為70％、壓力為1mpa，二氧化碳濃度為100％，碳化處理至所加鈣源完全碳化。碳化后的鋸末在60℃下干燥至恒重。

實施例6：

一種利用二氧化碳預(yù)處理鋸末的方法，包括以下步驟：

(1)堿處理：將鋸末在溫度為20℃、質(zhì)量分數(shù)為0.25％的氫氧化鈉溶液中浸泡24h，然后濾出，并用自來水清洗，直至清洗液呈中性。清洗后的鋸末在60℃下干燥至恒重；

(2)加鈣處理：將堿處理后的鋸末與氫氧化鈣和水按下列重量比混合并攪拌均勻：氫氧化鈣:鋸末:水＝0:100:100；

(3)碳化處理：將加鈣處理后的鋸末置于密閉的碳化箱中，控制溫度為25℃、相對濕度為50％、壓力為0.1mpa，二氧化碳濃度為100％，碳化處理至所加鈣源完全碳化。碳化后的鋸末在60℃下干燥至恒重。

將實施例1、實施例2、實施例3、實施例4、實施例5及實施例6所得的鋸末分別用于制備鋸末水泥基復(fù)合材料，制備方法如下：參照jgj/t70-2009《建筑砂漿基本性能試驗方法標準》成型鋸末水泥基復(fù)合材料，所述鋸末水泥基復(fù)合材料由下列重量份數(shù)的原料組成：p.o42.5硅酸鹽水泥1200份；鋸末200份；聚羧酸高效減水劑12份。調(diào)節(jié)用水量，控制鋸末水泥基復(fù)合材料的稠度為(80±5)mm。

對比例1

將未處理鋸末用于制備鋸末水泥基復(fù)合材料，制備方法如下：參照jgj/t70-2009《建筑砂漿基本性能試驗方法標準》成型鋸末水泥基復(fù)合材料，所述鋸末水泥基復(fù)合材料由下列體積份數(shù)的原料組成：p.o42.5硅酸鹽水泥100份；鋸末300份。聚羧酸高效減水劑的摻量為水泥質(zhì)量的1％。調(diào)節(jié)用水量，控制鋸末水泥基復(fù)合材料的稠度為(80±5)mm。

對比例2

將鋸末在溫度為20℃、質(zhì)量分數(shù)為0.25％的氫氧化鈉溶液中浸泡24h，然后濾出，并用自來水清洗，直至清洗液呈中性。清洗后的鋸末在60℃下干燥至恒重，用于制備鋸末水泥基復(fù)合材料，制備方法如下：參照jgj/t70-2009《建筑砂漿基本性能試驗方法標準》成型鋸末水泥基復(fù)合材料，所述鋸末水泥基復(fù)合材料由下列體積份數(shù)的原料組成：p.o42.5硅酸鹽水泥100份；鋸末300份。聚羧酸高效減水劑的摻量為水泥質(zhì)量的1％。調(diào)節(jié)用水量，控制鋸末水泥基復(fù)合材料的稠度為(80±5)mm。

結(jié)果表明，二氧化碳預(yù)處理后的鋸末能顯著改善水泥基復(fù)合材料的性能，如表1所示。

表1鋸末水泥基復(fù)合材料性能

應(yīng)當指出，上述實施實例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定，這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。本實施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。