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一种胶凝材料及其制备方法技术

技术编号:20153140 阅读:24 留言:0更新日期:2019-01-19 00:05
本发明专利技术公开了一种胶凝材料及其制备方法,该胶凝材料包括以下原料:工业固体废弃物、外加掺合料和激发剂。本发明专利技术所得的胶凝材料具有早期强度高、后期强度持续增长,且具有高抗蚀性和低收缩性,可显著提高工程的使用寿命,缩短工期,提高工作效率,降低施工成本;其制备方法简单,以工业固体废弃物为原料,变废为宝,且制备过程中无需高温煅烧,能耗低,胶凝材料试件成型试件短,可大大缩短工期,提高工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种胶凝材料及其制备方法
本专利技术涉及建筑材料领域,具体涉及一种胶凝材料及其制备方法。
技术介绍
硅酸盐胶凝材料是建筑行业基础性原材料,伴随着我国经济的快速发展以及城市化进程的加快,对硅酸盐胶凝材料的需求与日俱增,而硅酸盐胶凝材料的生产又伴随着大量的资源和能源的消耗,据统计生产1t胶凝材料熟料需要排放约1t二氧化碳,消耗1t石灰石,200千克黏土,235千克标准煤。面对日益恶化的自然环境和逐渐枯竭的能源资源以及经济建设对混凝土的巨大需求,急需找到一种环保型的胶凝材料作为硅酸盐胶凝材料的代替品。但是我国西部地区气候条件复杂,基础设施很容易受到盐碱等的侵蚀而无法达到预期的使用寿命。普通硅酸盐水泥已无法满足需求。专利20110276233.0公布了一种镁渣-矿渣胶凝材料,其28天抗压强度最大只有65MPa。专利201710619159.5用用硅铝扎、铝型材渣制备了一种环保型胶凝材料,但是其28天抗压强度也只有60MPa左右。专利201610407168制得了一种高早强、高抗蚀硅酸盐水泥,28天收缩率在0.051%以下,但是其3天抗压强度为35MPa左右,28天抗压强度也只是56MPa左右,且原材料大部分并非工业固体废弃物。专利201611150069.8公布了一种磷渣基胶凝材料,其3d抗压强度能达到50MPa左右,但是其化学激发剂掺量过多,不是环境友好型的。随着工业企业的快速发展,固体废弃物如粉煤灰,矿渣,铜渣,玻璃渣,煤矸石等的产量越来越多,有研究表明我国现在堆积的工业固体废物有60亿吨,这些固体废弃物长期堆存不仅占用大量土地,而且会对水系和大气等造成的严重污染和危害,这些固体废弃物占用大量的土地资源,污染空气,这些工业固体废弃物的无害化处理和综合利用已成为现在亟需解决的环保问题之一。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题,本专利技术的目的在于提供一种胶凝材料及其制备方法,该胶凝材料具有早期强度高、后期强度持续增长,且具有高抗蚀性和低收缩性,可显著提高工程的使用寿命,缩短工期,提高工作效率,降低施工成本;其制备方法简单,以工业固体废弃物为原料,变废为宝,且制备过程中无需高温煅烧,能耗低,胶凝材料试件成型试件短,可大大缩短工期,提高工作效率。为了达到上述目的,本专利技术采用以下技术方案予以实现。(一)一种胶凝材料,包括以下原料:工业固体废弃物、外加掺合料和激发剂。优选的,所述工业固体废弃物包含粉煤灰、矿渣、铜渣、玻璃渣、煤矸石中的一种或多种。优选的,所述工业固体废弃物的含水率不超过1%。优选的,所述粉煤灰中氧化硅和氧化铝含量大于70%,比表面积不小于400m2/kg,含水率不超过1%。优选的,所述矿渣的比表面积不小于600m2/kg。优选的,所述铜渣中的氧化硅和氧化铝含量为40-45%,比表面积不小于400m2/kg,含水率不超过1%。优选的,所述玻璃渣包含硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃中的一种或多种。优选的,所述玻璃渣的表面积不小于400m2/kg。优选的,所述煤矸石中的氧化硅和氧化铝含量为80-84.5%,比表面积不小于400m2/kg。优选的,所述外加掺合料包含硅灰、偏高岭土、硅藻土中的一种或多种。优选的,所述外加掺合料的比表面积不小于400m2/kg。优选的,所述硅灰中二氧化硅含量大于85%,含水率不超过1%。优选的,所述激发剂包含固态激发剂或/和液态激发剂;其中,所述固态激发剂包含碱、磷酸盐、硫酸盐中的一种或多种;所述液态激发剂包含水玻璃或/和硅酸钾溶液。优选的,所述碱包含氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化锂中的一种或多种。优选的,所述磷酸盐包含焦磷酸钠、三聚磷酸钠、多聚磷酸钠、磷酸钾、磷酸铵中的一种或多种。优选的,所述硫酸盐包含硫酸钠、硫酸钾、硫酸钙中的一种或多种。优选的,所述水玻璃的模数为2.5-3.0,所述硅酸钾溶液的模数为3.0-3.5。优选的,所述原料的用量为:工业固体废弃物40-80份、外加掺合料5-45份和激发剂15-25份。优选的,所述工业固体废弃物包含粉煤灰25-70份、矿渣30-70份、铜渣1-10份、玻璃渣1-10份和煤矸石5-20份。优选的,所述外加掺合料包含硅灰2-90份、偏高岭土10-60份、硅藻土25-80份。优选的,所述激发剂中包含固态激发剂和液态激发剂时,所述液态激发剂与固态激发剂的质量比为(1~5):(9~5)。优选的,所述固态激发剂包含碱50-90份、磷酸盐5-10份和硫酸盐1-10份。(二)一种胶凝材料的制备方法,包括以下制备步骤:步骤1,将工业固体废弃物和外加掺合料混合均匀,得混合料;步骤2,向混合料中加入激发剂,拌合均匀,得胶凝材料。与现有技术相比,本专利技术的有益效果为:本专利技术的胶凝材料的3d天抗压强度不小于50MPa,28天抗压强度不低于80MPa,硫酸钠溶液浸泡后的抗压强度不小于110MPa,表明本专利技术所得的胶凝材料具有早期强度高、后期强度持续增长,且其受化学介质侵蚀后结构更加致密,强度仍能提高,可应用于有高强度要求的构件以及抢修工程中。通过合理使用工业固体废弃物实现早期强度高,后期强度持续增高,且具有高抗蚀性和低收缩性,在我国西部地区以及容易受到硫酸盐等侵蚀的环境下使用,可显著提高工程的使用寿命,缩短工期,提高工作效率,降低施工成本。本专利技术胶凝材料的制备方法中以工业固体废弃物为原材料,使粉煤灰、矿渣、玻璃渣、铜渣等工业固体废弃物能得到更加有效的利用,尤其本专利技术将难处理的玻璃渣及低活性的铜渣合理地利用起来,并得到了早期和后期强度高的胶凝材料,真正做到了变废为宝,减少固体废弃物其对环境造成的负面影响。此外在本专利技术胶凝材料的整个制备过程没有高温煅烧这个阶段,与普通硅酸盐胶凝材料(烧成温度约1450℃)相比能显著降低能耗。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述,但是本领域的技术人员将会理解,下列实施例仅用于说明本专利技术,而不应视为限制本专利技术的范围。实施例1一种胶凝材料,包括以下原料:工业固体废弃物80%、外加掺合料5%和激发剂15%;其中,工业固体废弃物包含粉煤灰25%、矿渣65%、铜渣5%和硅酸盐玻璃渣5%;外加掺合料包含硅灰10%、偏高岭土10%和硅藻土80%;激发剂包含氢氧化钠25%、氢氧化钾20%、磷酸钠5%和模数为3.5的水玻璃50%。实施例2一种胶凝材料,包括以下原料:工业固体废弃物70%、外加掺合料10%和激发剂20%;其中,工业固体废弃物包含粉煤灰39%、矿渣40%、铜渣4%、硼酸盐玻璃渣1%和煤矸石16%;外加掺合料包含硅灰90%和偏高岭土10%;激发剂包含氢氧化钠25%、氢氧化钾15%、氢氧化钙10%、多聚磷酸钠8%、硫酸钠5%、硫酸钾5%和模数为3.0的水玻璃32%。实施例3一种胶凝材料,包括以下原料:工业固体废弃物60%、外加掺合料15%和激发剂25%;其中,工业固体废弃物包含粉煤灰48%、矿渣30%、铜渣3%、磷酸盐玻璃渣2%和煤矸石17%;外加掺合料包含硅灰80%、偏高岭土10%和硅藻土10%;激发剂包含氢氧化钠25%、氢氧化钾25%、磷酸钾5%、硫酸钠5%、模数为2.5的水玻璃20%和模数为3.0的硅酸钾溶液20%。实施例4一种胶凝材料,包括以下原料:工业固体废弃物50%、外加掺合料30%和激发剂20%本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种胶凝材料,其特征在于,包括以下原料:工业固体废弃物、外加掺合料和激发剂。

【技术特征摘要】
1.一种胶凝材料,其特征在于,包括以下原料:工业固体废弃物、外加掺合料和激发剂。2.根据权利要求1所述的胶凝材料,其特征在于,所述工业固体废弃物包含粉煤灰、矿渣、铜渣、玻璃渣、煤矸石中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的胶凝材料,其特征在于,所述外加掺合料包含硅灰、偏高岭土、硅藻土中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的胶凝材料,其特征在于,所述激发剂包含固态激发剂或/和液态激发剂;其中,所述固态激发剂包含碱、磷酸盐、硫酸盐中的一种或多种;所述液态激发剂包含水玻璃或/和硅酸钾溶液。5.根据权利要求4所述的胶凝材料,其特征在于,所述碱包含氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化锂中的一种或多种;所述磷酸盐包含焦磷酸钠、三聚磷酸钠、多聚磷酸钠、磷酸钾、磷酸铵中的一种或多种;所述硫酸盐包含硫酸钠、硫酸钾、硫酸钙中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的胶凝材料...

【专利技术属性】
技术研发人员:丛培良郝红杰贺北斗陈贝妮张皓王俊岩
申请(专利权)人:长安大学
类型:发明
国别省市:陕西,61

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