本發(fā)明涉及人造石，尤其涉及一種高強(qiáng)度的人造石及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、人造石是一種由水泥、摻和料、石英砂或碳酸鈣等原料經(jīng)過高溫高壓復(fù)合而成的裝飾材料，其不僅具有天然石材的美觀質(zhì)感，還具備耐磨、耐高溫和抗腐蝕等優(yōu)良性能，被廣泛應(yīng)用于家庭裝修、商業(yè)場所和醫(yī)療設(shè)施等多個(gè)領(lǐng)域。

2、工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的鋼渣，作為固體廢棄物，其大量堆積不僅占用了寶貴的土地資源，還可能引發(fā)環(huán)境污染等問題。為了促進(jìn)資源循環(huán)利用、降低生產(chǎn)成本并減輕環(huán)境壓力，科研人員開始探索利用鋼渣制備人造石的新途徑。其中，鋼渣的化學(xué)成分包括二氧化硅、氧化鎂和氧化鈣等；而氧化鎂主要以氧化鈣主要以游離氧化鈣的形式存在，氧化鎂主要以游離氧化鎂的形式存在；同時(shí)，鋼渣的化學(xué)成分氧化鈣還可與其成分二氧化硅形成硅酸三鈣(c3s)、β型硅酸二鈣(β-c2s)，γ型硅酸二鈣(γ-c2s)，除此以外，鋼渣中的化學(xué)成分氧化鈣、氧化鎂還可與其它化學(xué)成分形成feo-cao-mgo-mno(ro相)，使得鋼渣中的礦物成分主要為硅酸三鈣、β型硅酸二鈣，γ型硅酸二鈣、游離氧化鈣、游離氧化鎂、feo-cao-mgo-mno固溶體等，由于鋼渣中的硅酸三鈣、β型硅酸二鈣，γ型硅酸二鈣、游離氧化鈣和游離氧化鎂具有一定的水化活性和碳酸化活性，有利于促進(jìn)鋼渣在制備人造石的利用。

3、然而，現(xiàn)有技術(shù)中利用鋼渣制備人造石存在以下缺陷：(1)碳酸化難以使硅酸三鈣、β型硅酸二鈣，γ型硅酸二鈣、游離氧化鈣中的ca2+和游離氧化鎂中的mg2+完全參與碳酸化反應(yīng)(即鋼渣中的ca2+和mg2+的溶出程度有限)，導(dǎo)致鋼渣的碳酸化程度不足，進(jìn)而影響人造石的強(qiáng)度；(3)鋼渣中游離氧化鈣和游離氧化鎂水化活性較低且含量較大，其在環(huán)境中的持續(xù)緩慢水化不僅導(dǎo)致人造石延遲膨脹開裂，帶來嚴(yán)重的體積安定性問題，而且導(dǎo)致鋼渣中游離氧化鈣和游離氧化鎂無法得到充分利用，影響人造石的強(qiáng)度(3)鋼渣的粒徑和形狀不規(guī)則，且在碳酸化和水化過程中鋼渣容易固化形成不均勻的結(jié)晶體，使得人造石的表面較為粗糙，影響美觀度和使用效果。即，現(xiàn)有技術(shù)中利用鋼渣制得的人造石的強(qiáng)度較差且表面較為粗糙，難以滿足實(shí)際使用需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提出一種高強(qiáng)度的人造石，令人造石不僅表面細(xì)膩光滑，而且強(qiáng)度較高，滿足實(shí)際使用需求。

2、本發(fā)明的另一目的在于提出一種高強(qiáng)度的人造石的制備方法，制備方法簡單，操作性強(qiáng)，確保得到的人造石的抗壓強(qiáng)度≥130mpa，抗折強(qiáng)度≥22mpa，不僅表面細(xì)膩光滑，而且強(qiáng)度較高。

3、為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

4、一種高強(qiáng)度的人造石，由人造石漿料碳酸化養(yǎng)護(hù)并固化得到；

5、按照質(zhì)量份數(shù)計(jì)算，所述人造石漿料包括以下原料：鋼渣40～60份、2～10份水泥、鈣鎂砂70～120份、碳酸鈣晶須0.04～0.12份、聚磷酸鹽0.01～0.03份、硅灰0～10份、纖維1～2份和水8～10份；

6、所述鋼渣的化學(xué)成分包括二氧化硅、氧化鎂和氧化鈣；所述鋼渣的礦物成分包括硅酸三鈣、β型硅酸二鈣，γ型硅酸二鈣、游離氧化鈣和游離氧化鎂。

7、進(jìn)一步地，所述鋼渣的粒徑＜75μm，比表面積＞350m2/g。

8、進(jìn)一步地，按照質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)算，所述鋼渣的化學(xué)成分包括二氧化硅12～14％、氧化鈣40～45％、氧化鎂3～5％、氧化鋁3～5％、三氧化二鐵20～25％、氧化錳4～6％、二氧化鈦1～2％、氧化鉀0～1％和五氧化二磷2～4％。

9、進(jìn)一步地，所述纖維包括鋼纖維、礦物纖維和有機(jī)纖維；

10、所述礦物纖維包括短切玄武巖纖維、玻璃纖維和碳纖維的任意一種或多種的組合；

11、所述有機(jī)纖維包括包括聚乙烯纖維、聚丙烯纖維、聚甲醛纖維和聚脂纖維中的任意一種或多種的組合。

12、進(jìn)一步地，按照質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)算，所述鈣鎂砂包括26～40目的一類砂料0～30％、40～70目的二類砂料40～60％、70～120目的三類砂料15～30％和120～200目的四類砂料10～25％。

13、進(jìn)一步地，所述聚磷酸鹽包括焦磷酸鈉、焦磷酸鉀、三聚磷酸鈉、三聚磷酸鉀、六偏磷酸鈉和六偏磷酸鉀中的任意一種。

14、進(jìn)一步地，按照質(zhì)量比計(jì)算，所述人造石漿料中水與水泥的混合比例為(0.1～0.14)：1；

15、所述人造石漿料中鈣鎂砂與水泥的混合比例為(0.8～1.5)：1。

16、一種高強(qiáng)度的人造石的制備方法，其特征在于，用于制備上述的細(xì)膩光滑且強(qiáng)度高的人造石，包括以下步驟：

17、a.將配方量的水泥、碳酸鈣晶須、硅灰溶于部分配方量的水中，攪拌均勻后得到第一混合料；

18、b.將剩余配方量的水與聚磷酸鹽混合均勻，得到第二混合料；

19、c.將第一混合料、第二混合料、配方量的鋼渣和鈣鎂砂混合均勻后，再加入配方量的纖維，攪拌均勻后得到人造石漿料；

20、d.將人造石漿料倒入模具中，壓制成型得到中間品；

21、e.將中間品進(jìn)行碳酸化養(yǎng)護(hù)后，固化得到高強(qiáng)度的人造石，且所述人造石的厚度為10～40mm，抗壓強(qiáng)度≥130mpa，抗折強(qiáng)度≥22mpa。

22、進(jìn)一步地，步驟e中，所述碳酸化養(yǎng)護(hù)的養(yǎng)護(hù)溫度為40～80℃，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為2～72h，養(yǎng)護(hù)壓力為0.1～0.4mpa，co2的純度為20～99.9％。

23、進(jìn)一步地，步驟d中，所述壓制成型的壓力為8～25mpa。

24、本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以包括以下有益效果：

25、1、在碳酸化養(yǎng)護(hù)中，氣態(tài)的co2快速溶解在漿料中形成碳酸，隨后碳酸解離生成碳酸氫根離子和碳酸根離子；游離氧化鈣在水環(huán)境中生成的氫氧化鈣與碳酸氫根離子/碳酸根離子反應(yīng)生成碳酸鈣晶體，游離氧化鎂在水性環(huán)境中生成的氫氧化鎂與碳酸氫根離子/碳酸根離子反應(yīng)生成碳酸鎂晶體，從而使得鋼渣中游離氧化鈣和游離氧化鎂被快速且大量消滅，從而不僅消除了游離氧化鈣和游離氧化鎂緩慢水化帶來的延遲膨脹開裂隱患，而且生成的碳酸鈣晶體和碳酸鎂晶體可通過填充孔隙和壓實(shí)基體，提高人造石的強(qiáng)度。除此以外，在水性環(huán)境下，鋼渣中的礦物成分硅酸三鈣、β型硅酸二鈣和γ型硅酸二鈣可與碳酸氫根離子/碳酸根離子反應(yīng)生成硅膠，硅膠可對人造石漿料配方中的鈣鎂砂骨料進(jìn)行較好地包裹和粘結(jié)，提升人造石的強(qiáng)度。

26、2、聚磷酸鹽作為絡(luò)合劑，其可與ca2+和mg2+絡(luò)合，從而削弱鋼渣礦物成分中的ca-o鍵以及mg-o鍵，并促進(jìn)ca2+和mg2+在漿料中的溶解，使鋼渣中的ca2+和mg2+盡可能地參與碳酸化反應(yīng)，提高其碳酸化程度，進(jìn)而增加人造石的強(qiáng)度，同時(shí)也進(jìn)一步消除游離氧化鈣和游離氧化鎂緩慢水化帶來的延遲膨脹開裂等問題。

27、3、在人造石漿料配方中添加了硅灰，硅灰中的二氧化硅呈微小的球形且反應(yīng)活性較高，其不僅可與鋼渣中的游離氧化鈣、硅酸三鈣、β型硅酸二鈣和γ型硅酸二鈣在水性環(huán)境中生成的氫氧化鈣反應(yīng)生成水化硅酸鈣凝膠，還可與游離氧化鎂在水性環(huán)境中生成的氫氧化鎂反應(yīng)生成水化硅酸鎂凝膠，水化硅酸鈣凝膠和水化硅酸鎂凝膠可對人造石漿料配方中的鈣鎂砂骨料進(jìn)行較好地包裹和粘結(jié)，有利于提升人造石的強(qiáng)度。

28、4、纖維本身具有優(yōu)異的柔韌性，能夠在人造石內(nèi)部形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，有效分散和傳遞應(yīng)力，減少因外力作用而產(chǎn)生的集中應(yīng)力點(diǎn)，從而增強(qiáng)人造石的柔韌性和抗裂性，確保人造石的整體強(qiáng)度。