阅读说明：本技术 一种煤矸石相变集料及其制备方法 (Coal gangue phase change aggregate and preparation method thereof ) 是由 高育欣 祝小靓 郭照恒 王军 杨文� 赖航 宋文静 程宝军 麻鹏飞 于 2021-01-07 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种煤矸石相变集料及其制备方法,所述制备方法包括以下步骤：S1：以煤矸石为原料,预先进行破碎,将破碎后的煤矸石在600-800℃条件下煅烧2-4h；S2：待煅烧后的产物冷却后取其50-65％并与30-40％的石蜡进行混合,将混合物在负压环境下,先在T-1温度条件下密封保温3-5h,然后降温至T-2温度条件下继续密封保温3-5h；S3：保温结束后,将步骤S2得到的产物取出冷却、破碎,然后与5-10％的活性掺合料在T-3温度条件下进行混合,使所述活性掺合料包裹在煤矸石-石蜡复合颗粒的表面,得到所述煤矸石相变集料。本发明工艺简单,利用固体废弃物煤矸石,成本较低,绿色环保,具有较好的控温效果,可以良好的适用于大体积混凝土。(The invention discloses a coal gangue phase-change aggregate and a preparation method thereof, wherein the preparation method comprises the following steps: s1: taking coal gangue as a raw material, crushing in advance, and calcining the crushed coal gangue at the temperature of 600-; s2: cooling the calcined product, mixing 50-65% with 30-40% paraffin, and mixing under negative pressure 1 Sealing and insulating for 3-5h at temperature, and cooling to T 2 Continuously sealing and preserving heat for 3-5h under the temperature condition; s3: after the heat preservation is finished, taking out the product obtained in the step S2, cooling, crushing, and then mixing with 5-10% of active admixture in T 3 And mixing under the temperature condition to enable the active admixture to wrap the surfaces of the coal gangue-paraffin wax composite particles to obtain the coal gangue phase change aggregate. The invention has simple process, utilizes solid waste coal gangue, has lower cost, is green and environment-friendly, has better temperature control effect, and can be well suitable for mass concrete.)

一种煤矸石相变集料及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，特别涉及一种煤矸石相变集料及其制备方法。

背景技术

大体积混凝土内部胶凝材料水化产生的热量不如表面的热量散失得快，造成内外温差过大，其所产生的温度应力易使混凝土开裂。相变储能建筑材料兼备普通建材和相变材料两者的优点，可吸收和释放适量的热能，能够和其他传统建筑材料同时使用。相变材料通过储能介质的变化实现对热能的储存，当环境温度高于一定值时，相变材料由固态熔化为液态，吸收热量。相变材料在大体积混凝土中的应用能够在温度过高时降低水化热，减小大体积混凝土温度破坏的风险。

目前对于煤矸石相变材料的研究中，有专利号为CN 108624294A(一种基于煤矸石的中高温相变储热材料及制备方法)中将煤矸石作为骨架材料，经研磨、混合、压制成型、烧结后制备的基于煤矸石的中高温相变储热材料，但是其中煤矸石用量较小，且用于太阳能发电，余热回收等领域，对大宗工业固废煤矸石消耗量小。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种煤矸石相变集料及其制备方法，将煤矸石、石蜡和活性掺合料进行结合，利用煤矸石具有的多孔结构，石蜡的相变等特性，经过混合、负压加热、冷却等工序，使石蜡进入具有多孔结构的煤矸石中，制备得到煤矸石相变集料。

本发明的技术方案如下：

一方面，提供一种煤矸石相变集料，包括以下质量百分比的各组分：煤矸石50-65％、石蜡30-40％、活性掺合料5-10％。

作为优选，所述活性掺合料为矿粉、煤气化渣、钢渣、锰渣、硅灰、粉煤灰中的一种或多种。

另一方面，还提供一种煤矸石相变集料的制备方法，包括以下步骤：

S1：以煤矸石为原料，预先进行破碎，将破碎后的煤矸石在600-800℃条件下煅烧2-4h；

S2：待煅烧后的产物冷却后取其50-65％并与30-40％的石蜡进行混合，将混合物在负压环境下，先在T₁温度条件下密封保温3-5h，然后降温至T₂温度条件下继续密封保温3-5h；

S3：保温结束后，将步骤S2得到的产物取出冷却、破碎，然后与5-10％的活性掺合料在T₃温度条件下进行混合，使所述活性掺合料包裹在煤矸石-石蜡复合颗粒的表面，得到所述煤矸石相变集料。

作为优选，步骤S1中，破碎后的煤矸石其粒径小于等于5mm。

作为优选，步骤S2中，所述负压环境的压力值小于等于-1MPa。

作为优选，步骤S2中，T₁温度为石蜡相变吸热主峰最高点所对应温度的1.5-3.0倍。

作为优选，步骤S2中，T₂温度为石蜡相变吸热主峰最高点所对应的温度。

作为优选，步骤S3中，破碎后的产物其粒径小于等于5mm。

作为优选，步骤S3中，T₃温度小于T₂温度。

作为优选，T₃温度为石蜡相变吸热主峰最高点所对应温度的0.5-0.9倍。

本发明的有益效果是：

本发明将煤矸石、石蜡和活性掺合料进行结合，利用煤矸石具有的多孔结构，石蜡的相变等特性，经过混合、负压加热、冷却等工序，使石蜡进入具有多孔结构的煤矸石中，制备得到煤矸石相变集料；然后在相变集料表面包裹活性掺合料改善其和水化后的水化产物界面结合处质量，可以良好的适用于大体积混凝土。本发明的制备方法工艺简单，利用固体废弃物煤矸石，成本较低，绿色环保，具有较好的控温效果。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互结合。

需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

实施例1

一种煤矸石相变集料的制备方法，包括以下步骤：

S1：以煤矸石为原料，预先进行破碎，将破碎后的煤矸石在600℃条件下煅烧2h。

S2：煅烧完毕后在室温下进行冷却，然后取冷却后的60％的产物与30％的石蜡进行混合20min，所述石蜡相变吸热主峰最高点所对应的温度为60℃，随后将混合物放入-2MPa的负压环境下，先在120℃条件下密封保温3h，然后降温至60℃条件下继续密封保温5h。

S3：保温结束后，将步骤S2得到的产物取出在室温条件下进行冷却、破碎，然后与10％的粉煤灰在48℃条件下进行混合20min，使所述粉煤灰包裹在煤矸石-石蜡复合颗粒的表面，得到所述煤矸石相变集料。

实施例2

一种煤矸石相变集料的制备方法，包括以下步骤：

S1：以煤矸石为原料，预先进行破碎，将破碎后的煤矸石在700℃条件下煅烧2h。

S2：煅烧完毕后在室温下进行冷却，然后取冷却后的60％的产物与30％的石蜡进行混合20min，所述石蜡相变吸热主峰最高点所对应的温度为54℃，随后将混合物放入-2MPa的负压环境下，先在108℃条件下密封保温3h，然后降温至54℃条件下继续密封保温5h。

S3：保温结束后，将步骤S2得到的产物取出在室温条件下进行冷却、破碎，然后与10％的硅灰在43℃条件下进行混合20min，使所述硅灰包裹在煤矸石-石蜡复合颗粒的表面，得到所述煤矸石相变集料。

实施例3

一种煤矸石相变集料的制备方法，包括以下步骤：

S1：以煤矸石为原料，预先进行破碎，将破碎后的煤矸石在800℃条件下煅烧2h。

S2：煅烧完毕后在室温下进行冷却，然后取冷却后的55％的产物与30％的石蜡进行混合20min，所述石蜡相变吸热主峰最高点所对应的温度为80℃，随后将混合物放入-2MPa的负压环境下，先在160℃条件下密封保温3h，然后降温至80℃条件下继续密封保温4h。

S3：保温结束后，将步骤S2得到的产物取出在室温条件下进行冷却、破碎，然后与15％的矿粉在64℃条件下进行混合20min，使所述矿粉包裹在煤矸石-石蜡复合颗粒的表面，得到所述煤矸石相变集料。

测试例

将实施例1-3制备得到的煤矸石相变集料，按体积比为30％的量取代砂子，对混凝土的水化热进行测试，并和未取代的试样进行对比，测试结果如表1所示：

表1各实施例掺加煤矸石相变材料混凝土水化热测试结果(℃)

时间	30min	1h	3h	6h	12h	24h	30h	36h
									对照组	17.2	18.7	20.0	29.5	82.4	63.6	47.4	38.0
实施例1	16.1	17.2	18.4	27.2	62.6	57.3	50.8	36.4
									实施例2	16.8	17.7	19.1	28.2	67.3	59.4	49.7	34.1
实施例3	15.5	16.2	17.6	27.4	57.8	52.2	51.2	37.0

从表1可以看出，使用本发明的实施方案，能够显著降低混凝土的水化放热量。

需要说明的是，除了上述实施例外，本发明人还通过正交实验等实验设计方法做了其他改变组分用量(例如端点值、中间值)、活性掺合料的种类、煅烧温度、煅烧时间、负压环境、保温时间、保温温度(尤其是T₁温度为石蜡相变吸热主峰最高点所对应的T₂温度的1.5倍、1.7倍、2.5倍、2.8倍、3.0倍等，T₃温度为石蜡相变吸热主峰最高点所对应的T₂温度的0.5倍、0.6倍、0.7倍、0.9倍)等的实施例，其得到的煤矸石相变集料均能显著降低混凝土的水化放热量。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。