一种胶凝材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种胶凝材料及其制备方法。方法包括：将城市生活垃圾焚烧底灰进行预处理，得到不同粒径范围的底灰粉末；选取两类粒径范围的底灰粉末进行混合，得到钙硅比在预设范围内的底灰组合；将底灰组合、碱和水混合，并搅拌后，静置，得到第一混合料；将第一混合料、氢氧化钙和矿物掺合料混合，得到第二混合料；将第二混合料与激发剂混合，并搅拌，得到胶凝浆体；将胶凝浆体进行养护，得到胶凝材料。本发明专利技术考虑到不同粒径的城市垃圾生活焚烧底灰的活性成分的差异性，通过将不同粒径范围的底灰进行组合，确保组合后底灰中钙硅比在预设范围内，这样能够优化碱激发的效果，提高制得的碱激发胶凝材料的抗压性能。胶凝材料的抗压性能。胶凝材料的抗压性能。

【技术实现步骤摘要】
一种胶凝材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及建筑材料
，尤其涉及一种以城市生活垃圾焚烧底灰为原料制备胶凝材料的方法及胶凝材料。

技术介绍

[0002]全球人口的增长和城镇化发展，大量城市生活垃圾需要处理。焚烧使垃圾体积大大减少，减少填埋土地资源浪费，且焚烧过程产生的电能和热能可以进一步利用。焚烧后会产生数量巨大的灰渣，如何高效合理处理灰渣成为一项难题。灰渣主要成分是底灰，底灰约占灰渣质量的80％，目前底灰最主要处理方法是直接填埋。因此，需要一种安全、大规模处理和可持续化利用城市垃圾焚烧底灰方法。

技术实现思路

[0003]城市生活垃圾焚烧底灰主要的成分有氧化硅、氧化钙、氧化铝，城市生活垃圾焚烧底灰来源于城市生活垃圾，含有氧化硅的垃圾一般较难磨碎和烧融，该类垃圾多为玻璃、石头等；含有氧化钙的垃圾容易碾碎。因此，不同粒径的城市生活垃圾焚烧底灰粉末化学成分含量差异较大，氧化钙含量随着粒径的增大而减少，氧化硅含量随着粒径得增大而增大。
[0004]城市生活垃圾焚烧底灰组成成分复杂，生活中垃圾大部分为稳定状态的晶体，城市生活垃圾焚烧底灰难以被碱溶解，碱激发活性表现偏低，研究发现未经过粒径组合的城市生活垃圾焚烧底灰制成胶凝材料的效果偏低。
[0005]因此，本专利技术通过将不同粒径城市生活垃圾焚烧底灰进行组合，使组合后的底灰中钙与硅的摩尔比值(简称钙硅比)控制在一定范围内，优化碱激发底灰的活性，将底灰利用率最大化。采用上述方法制成的胶凝材料可以大量消耗城市生活垃圾焚烧底灰，具有节约土地资源、废品资源再利用、变废为宝的特点；胶凝材料具有一定的抗压强度能满足建筑工程使用，为建筑行业提供一种低碳绿色可持续发展的建筑用胶凝材料。
[0006]具体地，本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种以城市生活垃圾焚烧底灰为原料制备胶凝材料的方法，其中，包括步骤：
[0008]提供城市生活垃圾焚烧底灰，将所述城市生活垃圾焚烧底灰进行预处理，得到不同粒径范围的底灰粉末；
[0009]从所述不同粒径范围的底灰粉末中选取两类粒径范围的底灰粉末进行混合，得到钙硅比在预设范围内的底灰组合，所述钙硅比是指底灰组合中钙与硅的物质的量的比值；
[0010]将所述底灰组合、碱和水混合，并搅拌后，静置，得到第一混合料；
[0011]将所述第一混合料、氢氧化钙和矿物掺合料混合，得到第二混合料；
[0012]将所述第二混合料与激发剂混合，并搅拌，得到胶凝浆体；
[0013]将所述胶凝浆体注入模具中，将所述模具密封，静置1～2天后，拆除所述模具得到块体，将所述块体进行养护，得到所述胶凝材料。
[0014]可选地，所述不同粒径范围的底灰粉末包括：粒径为0mm～2mm的底灰粉末、粒径为
2mm～4mm的底灰粉末、粒径为4mm～8mm的底灰粉末、粒径为8mm～16mm的底灰粉末。
[0015]可选地，所述钙硅比在预设范围内的底灰组合，其中，所述预设范围为1～1.3，或者所述预设范围为1.4～1.5，或者所述预设范围为1.6～1.8。
[0016]可选地，所述将所述城市生活垃圾焚烧底灰进行预处理的步骤，具体包括：将所述城市生活垃圾焚烧底灰依次进行自然风化、磁选、球磨、煅烧和过筛。
[0017]可选地，所述碱选自氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或多种。
[0018]可选地，将底灰组合、氢氧化钙和矿物掺合料的质量之和记为总固体质量，以所述总固体质量为基准，所述碱的加入量为总固体质量的5％～7％。
[0019]可选地，将底灰组合、氢氧化钙和矿物掺合料的质量之和记为总固体质量，以所述总固体质量为基准，所述氢氧化钙的加入量为总固体质量的2％～3％。
[0020]可选地，所述激发剂为硅酸钠，所述硅酸钠模数为2.5～3.5，所述硅酸钠波美度为38
°
～42
°
；
[0021]将底灰组合、氢氧化钙和矿物掺合料的质量之和记为总固体质量，以所述总固体质量为基准，所述硅酸钠的加入量为总固体质量的20％～25％。
[0022]可选地，所述将所述块体进行养护的步骤，具体包括：将所述块体放入密封容器中并存放于养护室中进行恒温恒湿养护，所述养护的温度为18～22℃，所述养护的时间为28天以上。
[0023]一种胶凝材料，其中，采用本专利技术所述的以城市生活垃圾焚烧底灰为原料制备胶凝材料的方法制备得到。
[0024]有益效果：本专利技术提出了一种基于钙硅比思想以城市生活垃圾焚烧底灰为原料制备新型绿色胶凝材料的方法，该方法通过将城市生活垃圾焚烧底灰分为多个不同的粒径范围，从所述不同粒径范围的底灰粉末中选取两类粒径范围的底灰粉末进行混合，形成具有预设钙硅比数值的底灰组合，将所述底灰组合采用碱溶解后，与氢氧化钙和矿物掺合料混合，然后用激发剂激发，经养护后制得的胶凝材料表现出较高的抗压性能。本专利技术考虑到不同粒径的城市垃圾生活焚烧底灰的活性成分的差异性，通过将不同粒径范围的底灰进行组合，确保组合后底灰中钙硅比在预设范围内，这样能够优化碱激发的效果，提高制成的碱激发胶凝材料的抗压性能，将城市生活垃圾焚烧底灰最大化利用，相比于以往对城市生活垃圾焚烧底灰的直接填埋处理，大大节约了土地资源；此新型绿色胶凝材料拥有良好的抗压性能，可代替部分混凝土的使用，具有节能减耗，绿色环保的特点，为混凝土建筑行业提供一种可持续发展的建筑材料，具有重要意义。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例提供的一种以城市生活垃圾焚烧底灰为原料制备胶凝材料的方法的流程示意图。
具体实施方式
[0026]本专利技术提供一种以城市生活垃圾焚烧底灰为原料制备胶凝材料的方法及胶凝材料，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0027]本专利技术实施例提供一种以城市生活垃圾焚烧底灰为原料制备胶凝材料的方法，如图1所示，包括步骤：
[0028]S1、提供城市生活垃圾焚烧底灰，将所述城市生活垃圾焚烧底灰进行预处理，得到不同粒径范围的底灰粉末；
[0029]S2、从所述不同粒径范围的底灰粉末中选取两类粒径范围的底灰粉末进行混合，得到钙硅比在预设范围内的底灰组合，所述钙硅比是指底灰组合中钙与硅的物质的量的比值；
[0030]S3、将所述底灰组合、碱和水混合，并搅拌后，静置，得到第一混合料；
[0031]S4、将所述第一混合料、氢氧化钙和矿物掺合料混合，得到第二混合料；
[0032]S5、将所述第二混合料与激发剂混合，并搅拌，得到胶凝浆体；
[0033]S6、将所述胶凝浆体注入模具中，将所述模具密封，静置1～2天后，拆除所述模具得到块体，将所述块体进行养护，得到所述胶凝材料。
[0034]本实施例提出了一种基于钙硅比思想以城市生活垃圾焚烧底灰为原料制备新型绿色胶凝材料的方法，该方法通过将城市生活本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种以城市生活垃圾焚烧底灰为原料制备胶凝材料的方法，其特征在于，包括步骤：提供城市生活垃圾焚烧底灰，将所述城市生活垃圾焚烧底灰进行预处理，得到不同粒径范围的底灰粉末；从所述不同粒径范围的底灰粉末中选取两类粒径范围的底灰粉末进行混合，得到钙硅比在预设范围内的底灰组合，所述钙硅比是指底灰组合中钙与硅的物质的量的比值；将所述底灰组合、碱和水混合，并搅拌后，静置，得到第一混合料；将所述第一混合料、氢氧化钙和矿物掺合料混合，得到第二混合料；将所述第二混合料与激发剂混合，并搅拌，得到胶凝浆体；将所述胶凝浆体注入模具中，将所述模具密封，静置1～2天后，拆除所述模具得到块体，将所述块体进行养护，得到所述胶凝材料。2.根据权利要求1所述的以城市生活垃圾焚烧底灰为原料制备胶凝材料的方法，其特征在于，所述不同粒径范围的底灰粉末包括：粒径为0mm～2mm的底灰粉末、粒径为2mm～4mm的底灰粉末、粒径为4mm～8mm的底灰粉末、粒径为8mm～16mm的底灰粉末。3.根据权利要求1所述的以城市生活垃圾焚烧底灰为原料制备胶凝材料的方法，其特征在于，所述钙硅比在预设范围内的底灰组合，其中，所述预设范围为1～1.3，或者所述预设范围为1.4～1.5，或者所述预设范围为1.6～1.8。4.根据权利要求1所述的以城市生活垃圾焚烧底灰为原料制备胶凝材料的方法，其特征在于，所述将所述城市生活垃圾焚烧底灰进行预处理的步骤，具体包括：将所述城市生活垃圾焚烧底灰依次进行自然风化、磁选、球磨、煅烧和过...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘军，梁臻，邢锋，靳贺松，张伟卓，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：