复合胶凝材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种复合胶凝材料及其制备方法和应用，涉及新型建筑材料技术领域。该复合胶凝材料包括固体粉料和液体料，其中，所述固体粉料包括赤泥、水硬性胶凝料、掺和料、骨料和减水剂，所述液体料包括碱激发剂的水溶液。由上述原料制备得到的复合胶凝材料，通过添加赤泥的方式，不但改善了3D打印建筑材料的抗压、抗折强度，而且还有效缓解了现有水泥基材料触变性不佳，凝结时间较慢，无法应用于3D打印的问题。同时，变废为宝降低了3D打印建筑的成本。

Composite cementitious materials and their preparation methods and Applications

【技术实现步骤摘要】
复合胶凝材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及新型建筑材料
，尤其是涉及一种复合胶凝材料及其制备方法和应用。
技术介绍
赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的污染性废渣，一般平均每生产1吨氧化铝，附带会产生1.0～2.0吨赤泥。近年来，随着炼铝工业的不断发展，每年赤泥排放量越来越大，然而现有技术中缺少相对成熟和能够规模化利用赤泥的应用技术，进而造成了大量的赤泥不能充分有效的利用，只能依靠大面积的堆场堆放，不仅占用了大量土地，还对环境造成了严重的污染。3D打印是一种创新的快速成型工艺，是通过3D打印机对电脑设计的3D图案进行逐层打印来构建物体。近些年来，越来越多的研究者将3D打印运用到建筑领域，通过3D打印来制造房屋、建筑等。但是现有的绝大多数3D打印建筑材料都是以水泥、砂子等原料为主制得，极少采用工业固体废弃物来制备3D打印建材，这也造成了现有3D打印建筑材料成本居高不下，严重影响了这项新技术的推广。有鉴于此，有必要研究开发一种可以对赤泥进行规模化利用的复合胶凝材料，并将该复合胶凝材料应用于3D打印建筑领域中，进而变废为宝，既减少了赤泥对环境的污染，又节约大量的水泥等材料，降低了3D打印建筑的成本，必将受到市场的欢迎。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种复合胶凝材料，所述复合胶凝材料通过添加赤泥的方式，不但改善了3D打印建筑材料的抗压性能，而且还有效缓解了现有水泥基材料触变性不佳，无法应用于3D打印的问题。本专利技术的第二目的在于提供一种所述的复合胶凝材料的制备方法，该制备方法具有制备工艺简单、操作简便、易于实施，制备过程不需要特殊的加工设备等优点。本专利技术的第三目的在于提供一种复合胶凝材料的应用，该复合胶凝材料可以广泛应用于3D打印建筑的制备领域中。本专利技术提供的一种复合胶凝材料，所述复合胶凝材料包括固体粉料和液体料，其中：所述固体粉料包括赤泥、水硬性胶凝料、掺和料、骨料和减水剂；所述液体料包括碱激发剂的水溶液。进一步的，所述固体粉料，按质量百分比计，主要由以下组分组成：赤泥15～25wt％、水硬性胶凝料0～7wt％、掺和料9～25wt％、骨料45～75wt％、减水剂1～5wt％。进一步的，所述碱激发剂的水溶液，按质量百分比计，主要由以下组分组成：碱激发剂20～25wt％和水75～80wt％；优选的，所述碱激发剂的水溶液，按质量百分比计，主要由以下组分组成：碱激发剂22～24wt％和水76～78wt％；更优选的，所述碱激发剂为硅酸钠。进一步的，所述固体粉料和液体料的质量比为(80～120)：(16～20)，优选为100：(16～20)。进一步的，所述水硬性胶凝料包括硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和铁铝酸盐水泥中的至少一种；优选的，所述水硬性胶凝料为42.5#普通硅酸盐水泥。进一步的，所述掺和料包括粉煤灰、石灰粉和炼钢水淬渣中的至少一种；优选的，所述掺和料为粉煤灰。优选的，所述骨料包括铁尾矿、镍尾矿、铜尾矿和河沙中的至少一种；更优选的，所述骨料为铁尾矿。进一步的，所述减水剂包括萘系减水剂中的至少一种，优选为FDN减水剂。本专利技术提供的一种上述复合胶凝材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将固体粉料和液体料混合均匀，得到复合凝胶材料。进一步的，所述制备方法包括以下步骤：(a)、将赤泥、水硬性胶凝料、掺和料骨料和减水剂混合，得到固体粉料；(b)、将碱激发剂溶解于水中，得到液体料；(c)、将步骤(a)得到的固体粉料与步骤(b)得到的液体料混匀，得到复合胶凝材料；所述步骤(a)和步骤(b)的顺序可调换；优选的，所述步骤(a)制备混合粉料前，还包括将赤泥、水硬性胶凝料、掺和料和骨料分别进行粉碎的步骤。本专利技术提供的一种根据上述复合胶凝材料在制备3D打印建筑中的应用。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的复合胶凝材料，所述复合胶凝材料包括固体粉料和液体料，其中，所述固体粉料包括赤泥、水硬性胶凝料、掺和料、骨料和减水剂，所述液体料包括碱激发剂的水溶液。由上述原料制备得到的复合胶凝材料，通过添加赤泥的方式，不但改善了3D打印建筑材料的抗压、抗折强度，而且还有效缓解了现有水泥基材料触变性不佳，凝结时间较慢，无法应用于3D打印的问题。同时，变废为宝还降低了3D打印建筑的成本。本专利技术提供的复合胶凝材料的制备方法，上述制备方法将赤泥、水硬性胶凝料、掺和料、骨料、减水剂和碱激发剂的水溶液混合均匀，得到复合凝胶材料。该制备方法具有制备工艺简单、操作简便、易于实施，制备过程不需要特殊的加工设备等优点。本专利技术提供的复合胶凝材料可以广泛应用于3D打印建筑的制备领域中。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。根据本专利技术的一个方面，一种复合胶凝材料，所述复合胶凝材料包括固体粉料和液体料，其中：所述固体粉料包括赤泥、水硬性胶凝料、掺和料、骨料和减水剂；所述液体料包括碱激发剂的水溶液。本专利技术提供的复合胶凝材料，所述复合胶凝材料包括固体粉料和液体料，其中，所述固体粉料包括赤泥、水硬性胶凝料、掺和料、骨料和减水剂，所述液体料包括碱激发剂的水溶液。由上述原料制备得到的复合胶凝材料，通过添加赤泥的方式，不但改善了3D打印建筑材料的抗压、抗折强度，而且还有效缓解了现有水泥基材料触变性不佳，凝结时间较慢，无法应用于3D打印的问题。同时，变废为宝还降低了3D打印建筑的成本。在本专利技术的一种优选实施方式中，所述固体粉料，按质量百分比计，主要由以下组分组成：赤泥15～25wt％、水硬性胶凝料0～7wt％、掺和料9～25wt％、骨料45～75wt％、减水剂1～5wt％。上述赤泥典型但非限制性的优选实施方案为：15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％、20wt％、21wt％、22wt％、23wt％、24wt％和25wt％；上述水硬性胶凝料典型但非限制性的优选实施方案为：0wt％、1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％和7wt％；上述掺和料典型但非限制性的优选实施方案为：9wt％、10wt％、12wt％、15wt％、18wt％、20wt％、22wt％和25wt％；上述骨料典型但非限制性的优选实施方案为：45wt％、50wt％、55wt％、60wt％、65wt％、70wt％和75wt％；上述减水剂典型但非限制性的优选实施方案为：1wt％、2wt％、3wt％、4wt％和5wt％；上述固体粉料中赤泥、水硬性胶凝料、掺和料、骨料、减水剂和任选的助剂之和为100wt％。在本专利技术的一种优选实施方式中，所述碱激发剂的水溶液，按质量百分比计，主要由以下组分组成：碱激发剂20～25wt％和水75～80wt％；上述碱激发剂的水溶液中碱激发剂、水和任选的助剂之和为100wt％。上述碱激发剂典型但非限制性的优选实施方案为：20wt％、21wt％、22wt％、23wt％、24wt％和25wt％；上述水典型但非限制性的优选实施方案为：75wt％、76wt％、77wt％、78wt％、79wt％和80wt％。优选的，所述碱激发剂的水溶液，按质量百分比计本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合胶凝材料，其特征在于，所述复合胶凝材料包括固体粉料和液体料，其中，所述固体粉料包括赤泥、水硬性胶凝料、掺和料、骨料和减水剂；所述液体料包括碱激发剂的水溶液。

【技术特征摘要】
1.一种复合胶凝材料，其特征在于，所述复合胶凝材料包括固体粉料和液体料，其中，所述固体粉料包括赤泥、水硬性胶凝料、掺和料、骨料和减水剂；所述液体料包括碱激发剂的水溶液。2.根据权利要求1所述的复合胶凝材料，其特征在于，所述固体粉料，按质量百分比计，主要由以下组分组成：赤泥15～25wt％、水硬性胶凝料0～7wt％、掺和料9～25wt％、骨料45～75wt％和减水剂1～5wt％。3.根据权利要求1所述的复合胶凝材料，其特征在于，所述碱激发剂的水溶液，按质量百分比计，主要由以下组分组成：碱激发剂20～25wt％和水75～80wt％；优选的，所述碱激发剂的水溶液，按质量百分比计，主要由以下组分组成：碱激发剂22～24wt％和水76～78wt％；更优选的，所述碱激发剂为硅酸钠。4.根据权利要求1所述的复合胶凝材料，其特征在于，所述固体粉料和液体料的质量比为(80～120)：(16～20)，优选为100：(16～20)。5.根据权利要求1～4任一项所述的复合胶凝材料，其特征在于，所述水硬性胶凝料包括硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和铁铝酸盐水泥中的至少一种；优选的，所述水硬性胶凝料为42.5#普通硅酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：张以河，张娜，袁健博，魏琦，宋帅，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11