碱激发胶凝材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种碱激发胶凝材料及其制备方法，属于建筑领域，其中制备方法包括如下步骤：(1)称取原料：所述的原料包括粉体、液体激发剂的水溶液和含钙沸石，其中，所述的粉体为煅烧铝土矿选尾矿与矿渣粉按照质量比为7‑8：3‑2混合而成，所述的液体激发剂的水溶液以Na

Alkali activated cementitious material and preparation method thereof

The invention discloses an alkali activated cementitious material and preparation method thereof, which belongs to the field of construction, the preparation method comprises the following steps: (1) the raw materials: the raw materials include powder, liquid activator and aqueous solution of calcium zeolite, wherein the powder body is Calcined Bauxite tailings and slag powder according to the mass ratio of 7 8:3 2 mixed into the aqueous liquid activator to Na

【技术实现步骤摘要】
碱激发胶凝材料及其制备方法
本专利技术涉及建筑领域，具体涉及一种碱激发胶凝材料及其制备方法。
技术介绍
碱激发胶凝材料以硅铝质废弃物为主要原料，无需经历“两磨一烧”过程，因为其被认为是一种低碳胶凝材料。鉴于水泥工业温室气体(主要指CO2)排放对环境负荷造成的极大影响，这种低碳胶凝材料成为当前的研究热点。虽然这种胶凝材料具有显著的低碳特色，且其拥有快硬早强等众多优异性能，但一直未能得到推广应用。“泛碱”是阻碍其应用的重要因素。碱激发胶凝材料“泛碱”指材料内部的碱金属随水分迁移至表面而形成白色的碳酸盐，这种现象也俗称“泛霜”或“泛白”。“泛碱”不仅影响材料外观，更是会对施工造成不利影响，例如表面抹灰困难。不仅如此，溶出的碱还可随雨水进入环境，造成局部水体或土壤污染，例如淡水变咸、土地盐碱化等。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种碱激发胶凝材料及其制备方法。本专利技术方法通过含钙沸石的钙钠交换而使碱激发胶凝材料中可迁移的碱金属离子键合于沸石结构中，从而达到有效抑制该胶凝材料碱溶出的目的，以减轻其“泛碱”现象。本专利技术的目的是通过如下技术方案实现的：一方面，本专利技术实施例提供一种碱激发胶凝材料的制备方法，包括如下步骤：(1)称取原料：所述的原料包括粉体、液体激发剂的水溶液和含钙沸石，其中，所述的粉体为煅烧铝土矿选尾矿与矿渣粉按照质量比为7-8：3-2混合而成，所述的液体激发剂的水溶液以Na2O质量计为所述的粉体的质量的4-5％，所述含钙沸石为所述粉体质量的1-5％；(2)将所述的原料混合得到所述的碱激发胶凝材料；所述的原料中水与固体原料的质量比为0.4-0.5。进一步的，所述沸石为天然含钙沸石或人工合成含钙沸石，或者是经过钙化的钠沸石，所述的沸石的细度为45μm方孔筛筛余≤20.0％。进一步的，所述含钙沸石为所述粉体质量的3-5％，所述的含钙沸石与所述的粉体混匀前将所述的含钙沸石进行饱水处理。进一步的，饱水处理包括如下步骤：将所述的含钙沸石置于95±5％RH、20±2℃的环境中，放置时间为4-8h。进一步的，所述的饱水处理包括如下步骤：向所述的含钙沸石中喷晒所述含钙沸石质量0.5-1倍的水，所述的喷洒在0.5-2h内分2-5次完成。进一步的，所述的含钙沸石由沸石经钙化处理得到，所述的钙化处理包括如下步骤：钠沸石在15-25％的NH4Cl溶液中、在80-100℃条件下改性为铵型沸石，将所述的铵型沸石在1-2mol/L的CaCl2溶液中进行铵钙交换后烘干得到所述的含钙沸石，所述的铵钙交换温度为常温-90℃。进一步的，将所述的原料混合是按照如下步骤混合的：将所述的粉体与含钙沸石混匀得到固体原料，将所述的固体原料与液体激发剂的水溶液混匀得到所述的碱激发胶凝材料。进一步的，将所述的固体原料与液体激发剂混匀后常温下养护。进一步的，将所述的固体原料与液体激发剂混匀后按照如下方法进行养护：先常温养护20-30h，然后60-100℃条件下养护20-30h，最后进行常温养护。另一方面，本专利技术实施例还提供一种碱激发胶凝材料，所述的碱激发胶凝材料由上述的制备方法制备而得。与现有技术相比，本专利技术碱激发胶凝材料及其制备方法至少具备如下优点：本专利技术申请方法中优化了粉体(煅烧铝土选尾矿和矿渣粉)、水玻璃和沸石添加量，且对沸石进行了钙化和(或)饱水处理，既保证了胶凝材料的强度、工作性能又能有效抑制其碱溶出。本专利技术申请基于含钙沸石的钙钠置换能力，在碱激发胶凝材料中引入含钙沸石，且采用钙钠置换的有利条件(提高养护温度)，实现碱金属离子键合于沸石结构中，进而达到限制碱金属离子迁移的目的，最终减弱碱激发胶凝材料“泛霜”现象的发生。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细描述，但不作为对本专利技术的限定。本专利技术实施例提供一种碱激发胶凝材料的制备方法，包括如下步骤：(1)称取原料：所述的原料包括粉体、液体激发剂的水溶液和含钙沸石，其中，所述的粉体为煅烧铝土矿选尾矿与矿渣粉按照质量比为7-8：3-2混合而成，所述的液体激发剂的水溶液以Na2O质量计为所述的粉体的质量的4-5％，所述含钙沸石为所述粉体质量的1-5％；(2)将所述的原料混合得到所述的碱激发胶凝材料；所述的原料中水与固体原料的质量比为0.4-0.5。以上方案已经可以完成碱激发胶凝材料的制备，下面在此基础上给出优选方案，已达到更好的有效抑制其碱溶出的目的：作为优选，所述沸石为天然含钙沸石或人工合成含钙沸石，或者是经过钙化的钠沸石，所述的沸石的细度为45μm方孔筛筛余≤20.0％。作为优选，所述含钙沸石为所述粉体质量的3-5％，所述的含钙沸石与所述的粉体混匀前将所述的含钙沸石进行饱水处理。作为优选，饱水处理包括如下步骤：将所述的含钙沸石置于95±5％RH、20±2℃的环境中，放置时间为4-8h。作为优选，所述的饱水处理包括如下步骤：向所述的含钙沸石中喷晒所述含钙沸石质量0.5-1倍的水，所述的喷洒在0.5-2h内分2-5次完成。作为优选，所述的含钙沸石由沸石经钙化处理得到，所述的钙化处理包括如下步骤：钠沸石在15-25％的NH4Cl溶液中、在80-100℃条件下改性为铵型沸石，将所述的铵型沸石在1-2mol/L的CaCl2溶液中进行铵钙交换后烘干得到所述的含钙沸石，所述的铵钙交换温度为常温-90℃。作为优选，将所述的原料混合是按照如下步骤混合的：将所述的粉体与含钙沸石混匀得到固体原料，将所述的固体原料与液体激发剂的水溶液混匀得到所述的碱激发胶凝材料。作为优选，将所述的固体原料与液体激发剂混匀后常温下养护。作为优选，将所述的固体原料与液体激发剂混匀后按照如下方法进行养护：先常温养护20-30h，然后60-100℃条件下养护20-30h，最后进行常温养护。在所有实施例中，以煅烧铝土矿选尾矿(以下简称尾矿)及矿渣粉作为原料、水玻璃作为激发剂并添加沸石制备碱激发胶凝材料。按照《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》(GB/T17671)制备试样、测定强度，但无特殊说明时养护条件为常温的潮湿空气(95±5％RH)。当试样养护至设定龄期后，转移至500ml去离子水中浸泡14天，液面距离试样表面的距离不小于1cm。浸泡结束后测定浸泡液中碱金属离子的含量，进而推算其碱溶出量。参照《水泥胶砂流动度测定方法》(GB/T2419)测定浆体流动度，浆体水灰比固定为0.5。下是具体实施例：实施例1表1为合成沸石(分子筛)及天然辉沸石(一种钠沸石)对碱激发胶凝材料碱溶出的影响。胶凝材料中粉体由80％尾矿+20％矿渣粉组成，水玻璃质量为粉体质量的5％(以Na2O计，占尾矿及矿渣粉的质量百分比；模数为2.2)。沸石掺入由80％尾矿与20％矿渣粉构成的粉体中，掺量为1％、3％、5％。试样养护条件为标准养护，即95±5％RH、20±2℃。表1由结果可知，未改性沸石由于本身就富含钠离子，故其交换碱激发胶凝材料溶液中的钠离子能力有限。根据已有研究结果，沸石的离子交换能力在加热溶液中才能有效释放。因此，未改性沸石在常温下对碱激发胶凝材料的碱溶出抑制能力极其有限。另一方面，由于沸石颗粒的掺入而引入许多沸石/凝胶的界面弱化区，因此当沸石掺量较高(3％、5％)时强度下降明显。需要指出的是，在进行本实施例的实验时发现分子筛、辉沸石具有增稠作用。由本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碱激发胶凝材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)称取原料：所述的原料包括粉体、液体激发剂的水溶液和含钙沸石，其中，所述的粉体为煅烧铝土矿选尾矿与矿渣粉按照质量比为7‑8：3‑2混合而成，所述的液体激发剂的水溶液以Na

【技术特征摘要】
1.一种碱激发胶凝材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)称取原料：所述的原料包括粉体、液体激发剂的水溶液和含钙沸石，其中，所述的粉体为煅烧铝土矿选尾矿与矿渣粉按照质量比为7-8：3-2混合而成，所述的液体激发剂的水溶液以Na2O质量计为所述的粉体的质量的4-5％，所述含钙沸石为所述粉体质量的1-5％；(2)将所述的原料混合得到所述的碱激发胶凝材料；所述的原料中水与固体原料的质量比为0.4-0.5。2.根据权利要求1所述的碱激发胶凝材料的制备方法，其特征在于，所述沸石为天然含钙沸石或人工合成含钙沸石，或者是经过钙化的钠沸石，所述的沸石的细度为45μm方孔筛筛余≤20.0％。3.根据权利要求1所述的碱激发胶凝材料的制备方法，其特征在于，所述含钙沸石为所述粉体质量的3-5％，所述的含钙沸石与所述的粉体混匀前将所述的含钙沸石进行饱水处理。4.根据权利要求3所述的碱激发胶凝材料的制备方法，其特征在于，饱水处理包括如下步骤：将所述的含钙沸石置于95±5％RH、20±2℃的环境中，放置时间为4-8h。5.根据权利要求3所述的碱激发胶凝材料的制备方法，其特征在于，所述的饱水处理包括如下步骤：向所述的含钙沸石中喷晒所...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶家元，张文生，史迪，
申请(专利权)人：中国建筑材料科学研究总院，
类型：发明
国别省市：北京,11