一种地聚物水泥盖板混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种地聚物水泥盖板混凝土及其制备方法，地聚物水泥盖板混凝土由Na2SO4、普通硅酸盐水泥、粉煤灰(未经加工处理的电厂原灰)、砂、石和水等材料组成；具体制备方法包括：计量、拌合干料、制备激发剂、搅拌均匀、振捣成型。采用地聚物水泥(由Na2SO4、普通硅酸盐水泥、粉煤灰组成)大量代替传统的普通硅酸盐水泥，制备的盖板混凝土工作性良好，其强度比普通硅酸盐水泥盖板混凝土高，而且能大量利用电厂粉煤灰原灰，具有成本低和环保性好等优点。

A Geopolymer Cement Cover Concrete and Its Preparation Method

The invention discloses a geopolymer cement cover concrete and a preparation method thereof. The geopolymer cement cover concrete is composed of Na2SO4, ordinary Portland cement, fly ash (raw ash of unprocessed power plant), sand, stone and water, etc. The specific preparation methods include: metering, mixing dry materials, preparing activator, uniform mixing and vibration forming. Geopolymer cement (composed of Na2SO4, ordinary Portland cement and fly ash) is used to replace traditional Portland cement in large quantities. The slab concrete prepared has good workability, higher strength than ordinary Portland cement slab concrete, and can utilize a large amount of fly ash from power plants. It has the advantages of low cost and good environmental protection.

【技术实现步骤摘要】
一种地聚物水泥盖板混凝土及其制备方法
本专利技术涉及一种混凝土，尤其是涉及一种地聚物水泥盖板混凝土及其制备方法。
技术介绍
全球每年制造混凝土的总量高达120亿吨，其中需要消耗普通硅酸盐水泥16亿吨，生成1吨的普通硅酸盐水泥约有0.8吨C02排放到大气中。据统计，水泥制造业的碳排放量占全球碳排放的5％～8％，且在普通硅酸盐水泥生产过程会排放出二氧化硫等颗粒状物质，这加剧温室效应和环境污染。目前，我国粉煤灰年产量达3亿～4亿吨，除了粉煤灰作为水泥工业的混合材应用得较好以外，其他废渣的应用很少，大量未被利用。这些未被利用的工业废渣不仅污染环境，还会占用地，造成土地的浪费普通硅酸盐水泥的生产工艺简单讲是两磨一烧，即原料(石灰石组分和粘土组分)经过采掘、破碎、磨细和混匀制成生料，生料经1450℃的高温烧成熟料，熟料再经破碎，与石膏或其他混合材一起磨细成为水泥。这样的生产工艺决定了水泥生产必定要消耗大量的粘土资源，并且生产过程中会释放出大量的CO2，对环境造成很大的污染。采用碱来激发粉煤灰等工业废渣可制得地聚物水泥。地聚物水泥不仅可以减少C02排放，而且可以消耗固废，保护环境。目前市政工程中的盖板需求量很大，盖板制作过程采用普通硅酸盐水泥混凝土。本专利技术采用未经加工处理的电厂粉煤灰原灰，制备的地聚物水泥来替代传统的普通硅酸盐水泥。采用地聚物水泥所制备的地聚物盖板混凝土具有广阔的应用前景。目前，CN108409171A吴文达申请的一种单组分碱激发粉煤灰水泥，其所用原料按重量百分数计为：粉煤灰70％～80％、固体氢氧化钠12％～16％、固体氧化镁3％～7％、固体氧化钙5％～7％，其质量百分数之和为100％。该专利技术单组分碱激发粉煤灰水泥制备工艺简单，成本较低，且其制备过程中不需经煅烧，所得水泥腐蚀性低、稳定性强，方便长期存放，具有广阔市场前景。该专利技术利用氢氧化钠强碱激发粉煤灰，施工操作中存在一定的安全问题，而且价格相对较高。CN106946509A马玉玮申请了一种碱激发粉煤灰/矿渣泡沫混凝土及其制备方法。该泡沫混凝土其组分按生产1m3混凝土的体积百分比如下：粉煤灰4.6％～10.8％；矿渣4.6％～13.5％；碱激发剂(水玻璃与氢氧化钠混合)17.4％～20.5％；泡沫60.3％～75.9％。该专利技术的产物主要是由AlO4和SiO4四面体结构单元组成的三维立体网状结构的铝硅酸聚合物与含铝的水化硅酸钙凝胶共同组成的凝胶体系。该专利技术有效利用工业固体废弃物，降低约80％的二氧化碳排放量；且绿色环保、轻质、导热系数小。该混凝土在标准养护28d测得的干体积密度为300～700kg/m3，导热系数为0.08～0.15W/(m·K)。该混凝土属于轻质保温泡沫混凝土建筑材料。该专利虽然利用粉煤灰配制一种碱激发粉煤灰/矿渣泡沫混凝土，但粉煤灰的利用率较低，且该专利技术中激发剂为水玻璃与氢氧化钠混合物，价格较高，而且强腐蚀性不便于施工操作。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种地聚物水泥盖板混凝土及其制作工艺，采用硫酸钠激发剂配合少量普通硅酸盐水泥对粉煤灰进行激发，配制成粉煤灰基地聚合物混凝土，它具有较好的工作性和力学性能，能取代C30～C50强度等级的混凝土应用于盖板中。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种地聚物水泥盖板混凝土由地聚物水泥、砂、石和水组成，地聚物水泥由Na2SO4、普通硅酸盐水泥和粉煤灰组成。优选地，一种地聚物水泥盖板混凝土，按照质量百分比，Na2SO4：普通硅酸盐水泥：粉煤灰：砂：石：水＝0.06～0.12：1.00：2.33～2.67：3.34～3.66：6.68～7.32：1.02～1.12。优选地，所述Na2SO4为分析纯AR级无水硫酸钠。优选地，所述普通硅酸盐水泥的标号为P.O42.5。优选地，所述粉煤灰为未经加工处理的电厂原灰。优选地，所述Na2SO4掺量控制在胶凝材料的2％～4％之间，胶凝材料包括普通硅酸盐水泥、粉煤灰、砂、石。在本技术方案中，采用Na2SO4作为激发剂配合少量普通硅酸盐水泥对粉煤灰进行激发，结合适量的砂石配制成粉煤灰基地聚合物混凝土。一种地聚物水泥盖板混凝土的制备方法，其特征在于：具体步骤为：S1、计量：按各组分比例分别计量各组成材料；S2、拌合干料：将砂、石、粉煤灰和普通硅酸盐水泥倒入搅拌机中干拌1-3分钟；S3、制备激发剂：将Na2SO4溶解在30℃以上的水中形成激发剂溶液；S4、搅拌均匀：将激发剂溶液倒入步骤S2得到的混合物中，搅拌2-5分钟；S5、振捣成型：振捣采用振动台振实和手工压实结合，振捣时间以拌合物捣实为原则，时间为10～30秒。优选地，在S2中，干拌时间为2分钟。优选地，在S3中，水温为35℃-50℃。优选地，在S3中，搅拌时间为3分钟。本专利技术的显著优点在于：(1)地聚物水泥在生产过程不需要煅烧，所采用的材料大部分为绿色环保材料，保护环境、降低能耗；(2)在满足一般混凝土施工要求的情况下，地聚物水泥混凝土具有比普通硅酸盐水泥混凝土强度高、抗渗性能优等优点；(3)采用少量N2SO4和普通硅酸盐水泥作为激发剂，前驱体是电厂粉煤灰原灰，所制备的地聚物水泥成本只有传统普通硅酸盐水泥的20％～40％。(4)所制备的地聚物水泥混凝土具有良好的工作性和力学性能。本专利技术涉及的地聚物水泥混凝土有很高应用价值和广阔的推广应用前景。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的技术方案进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。一种地聚物水泥盖板混凝土由地聚物水泥、砂、石和水组成，地聚物水泥由Na2SO4、普通硅酸盐水泥和粉煤灰组成，按照质量百分比，Na2SO4：普通硅酸盐水泥：粉煤灰：砂：石：水＝0.06～0.12：1.00：2.33～2.67：3.34～3.66：6.68～7.32：1.02～1.12。其中，所述Na2SO4为分析纯AR级无水硫酸钠；所述普通硅酸盐水泥的标号为P.O42.5；所述粉煤灰为未经加工处理的电厂原灰；所述Na2SO4掺量控制在胶凝材料的2％～4％之间，胶凝材料包括普通硅酸盐水泥、粉煤灰、砂、石。在本技术方案中，采用Na2SO4作为激发剂配合少量普通硅酸盐水泥对粉煤灰进行激发，结合适量的砂石配制成粉煤灰基地聚合物混凝土。激发剂激发原理：由于粉煤灰活性较低，水化缓慢，配合比中采用少量的普通硅酸盐水泥为地聚物水泥混凝土提供早期强度；然后由普通硅酸盐水泥水化反应生成的Ca(OH)2和N2SO4激发剂反应生成大量NaOH来激发活性较低的粉煤灰；随着体系的碱性增加，OH-不断侵蚀粉煤灰颗粒的表面，增加了粉煤灰颗粒表面的粗糙度，扩大了粉煤灰的比表面积；粉煤灰内部的Si-O和Al-O四面体网络在OH-和Na+离子存在的环境下解聚，宏观表现在粉煤灰内部玻璃体的分解；在粉煤灰内部的Si-O和Al-O四面体网络解聚的同时，粉煤灰内部封闭的气孔被陆续打开，气孔中的CO2气体得到释放并与体系中的Ca(OH)2反应生成了方解石；粉煤灰内部溶出的具有化学活性的硅质成分与外部Ca(OH)2以及水反应生成了具有胶凝作用的水化硅酸钙(C-S-H)，为地聚物水泥混凝土后期强度的增长提供保障。上述地聚物水泥盖板混凝土的制备方法，具体步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地聚物水泥盖板混凝土，其特征在于：由地聚物水泥、砂、石和水组成，地聚物水泥由Na2SO4、普通硅酸盐水泥和粉煤灰组成。

【技术特征摘要】
1.一种地聚物水泥盖板混凝土，其特征在于：由地聚物水泥、砂、石和水组成，地聚物水泥由Na2SO4、普通硅酸盐水泥和粉煤灰组成。2.根据权利要求1所述的一种地聚物水泥盖板混凝土，其特征在于：按照质量百分比，Na2SO4：普通硅酸盐水泥：粉煤灰：砂：石：水＝0.06～0.12：1.00：2.33～2.67：3.34～3.66：6.68～7.32：1.02～1.12。3.根据权利要求1或2所述的一种地聚物水泥盖板混凝土，其特征在于：所述Na2SO4为分析纯AR级无水硫酸钠。4.根据权利要求1或2所述的一种地聚物水泥盖板混凝土，其特征在于：所述普通硅酸盐水泥的标号为P.O42.5。5.根据权利要求1或2所述的一种地聚物水泥盖板混凝土，其特征在于：所述粉煤灰为未经加工处理的电厂原灰。6.根据权利要求1或2所述的一种地聚物水泥盖板混凝土，其特征在于：所述Na2SO4掺量控制在胶凝材料的2％～4％之...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆志军，陈东建，
申请(专利权)人：福建瑞森水泥制品发展有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35