一种高强度全固废胶凝材料凝结时间的调节方法技术

本发明专利技术提供一种高强度全固废胶凝材料凝结时间的调节方法，所述高强度全固废胶凝材料的组分按重量份数计，由以下原料组成：钢渣100～150份；矿渣600～850份；半水石膏100～300份；水280～320份；减水剂2～4份；所述调节方法包括：保持所述原料中钢渣、水和减水剂的用量不变，调整矿渣与半水石膏的质量比为3～8:1之间，实现对于全固废胶凝材料凝结时间的调节。本发明专利技术的原料中不需要添加额外的水泥或碱性激发剂，属于全固废体系，具有低成本、高强度的优势；通过调节矿渣与半水石膏的用量比，易于实现对于制得的胶凝材料凝结时间的调控，不仅能够更好的满足不同运输距离、不同工况条件下的建筑工程施工需求，而且对于实现工业固废的资源化、综合化利用有着重要的意义。综合化利用有着重要的意义。综合化利用有着重要的意义。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度全固废胶凝材料凝结时间的调节方法


[0001]本专利技术属于工业固体废弃物资源化利用
，具体涉及一种高强度全固废胶凝材料凝结时间的调节方法。

技术介绍

[0002]我国的工业门类齐全，各类工业发展迅猛，伴随而来的是工业固体废弃物的大量产生。这些工业固体废弃物如果不加以处理回收，只能进行堆存。而工业固体废弃物的大量堆存不仅会大量占用宝贵的土地资源还可能对周围的生态环境造成破坏，对这些工业固体废弃物的进行减量化与资源化处理迫在眉睫。胶凝材料是一种大规模应用于建筑行业的建筑材料，由于其消耗量大同时具有较为稳定的性质，被广泛应用于消纳各种工业固体废弃物，为常见的固体废弃物综合利用提供了有效途径。
[0003]钢渣是生铁在冶炼过程中产生的一种工业固体废弃物，其产生量占粗钢产量的15％左右。由于我国多年占据钢产量第一大国的位置，粗钢年产量超过世界粗钢年产量的一半，我国每年都会产生大量的钢渣。钢渣矿物组成硅酸三钙、硅酸二钙、铁酸二钙等为主，与水泥熟料的矿物组成有一定相似性，其本身具有一定胶凝活性，具有作为胶凝材料的潜力。但就目前而言钢渣的整体利用率不高，主要还是用于在道路工程中充当骨料或回填料，因此有必要开发更多钢渣综合利用途径，来提升钢渣的利用价值以及综合利用率。
[0004]矿渣是高炉炼铁过程中产生的一种工业副产品，其化学成分以CaO、SiO2、Al2O3、MgO、Fe2O3为主，由于矿渣由淬冷而成，导致其质地疏松，含有较多的玻璃体，这也使得矿渣具有一定潜在的水硬性。因此矿渣也被广泛应用于建材领域。半水石膏通常由化工副产石膏通过煅烧脱水而来，也可由天然产出，主要化学成分为CaSO4·
H2O，主要用于石膏绷带、制作石膏模型和工艺品等。钢渣、矿渣和半水石膏可以作为原料制备全固废胶凝材料，替代混凝土材料中的水泥，实现资源的综合利用。
[0005]凝结时间是指胶凝材料加水起至浆料失去塑性和流动性逐渐硬化的时间，一般分为初凝时间和终凝时间。对于硅酸盐水泥而言，一般要求其初凝时间不得早于45分钟，终凝时间不得迟于600分钟。但由于使用途径不同，往往对于胶凝材料的凝结时间有不同的要求。对于需要长距离运输的商品混凝土通常需要延长水泥的水化硬化时间，使新拌混凝土能在较长时间内保持塑性。而在混凝土用于路面施工时，往往需要其在施工完毕后尽快凝结硬化，以减小后续施工对混凝土面层平整度的影响。
[0006]现阶段，研究人员对于水泥的凝结时间作出了大量的研究，包括使用种类繁多的缓凝剂，能够很好的实现对于水泥凝结时间的调控。然而，对于全固废体系的胶凝材料，研究大多集中在如何提高其力学性能，对于全固废胶凝材料凝结时间的研究较少。
[0007]基于此，提供一种力学强度高，且凝结时间在大范围内易于调控的全固废胶凝材料及其制备方法，不仅能够更好的满足不同运输距离、不同工况条件下的建筑工程施工需求，而且对于实现工业固废的资源化、综合化利用有着重要的意义。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种高强度全固废胶凝材料凝结时间的调节方法。
[0009]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：提供一种高强度全固废胶凝材料凝结时间的调节方法，所述高强度全固废胶凝材料的组分按重量份数计，由以下原料组成：钢渣100～150份；矿渣600～850份；半水石膏100～300份；水280～320份；减水剂2～4份；
[0010]所述调节方法包括：保持所述原料中钢渣、水和减水剂的用量不变，调整矿渣与半水石膏的质量比为3～8:1之间，实现对于全固废胶凝材料凝结时间的调节。
[0011]本专利技术提供的一种高强度全固废胶凝材料凝结时间的调节方法的总体思路如下：
[0012]一方面，建立高强度的全固废胶凝材料体系。在本专利技术中，以钢渣、矿渣和半水石膏为原料，添加水和减水剂进行胶凝材料的制备。该胶凝材料属于全固废体系，配方中不需要添加水泥或碱性激发剂，能够显著降低胶凝材料的成本。同时，本专利技术通过对配方中各组分用量进行优化，使该胶凝材料具有较高的力学强度。
[0013]另一方面，确定凝结时间的具体调节方法。经研究发现：在本专利技术提供的胶凝材料制备体系中，半水石膏及矿渣的用量对胶凝材料的凝结时间具有显著的影响；而钢渣用量不仅对凝结时间影响相对较小，且钢渣用量的调整会对胶凝材料的力学性能带来较大影响。综合上述因素，本专利技术确定了在保持其他组分(钢渣、水和减水剂)用量不变的前提下，通过调整配方中矿渣与半水石膏用量，来实现对于凝结时间的调控。具体地，在矿渣与半水石膏的质量比为3～8:1的范围内，提高半水石膏的用量，并相应的减少矿渣的用量，能够加速胶凝材料的凝结速率；反之，当减少半水石膏的用量，并提高矿渣的用量时，能够延缓体系的凝结，进而增加胶凝材料的凝结时间。
[0014]基于上述技术方案，本专利技术在确保全固废体系胶凝材料力学强度的前提下，提供了一种简单、可行的凝结时间调节方法，使制得的胶凝材料能够更好的满足不同运输距离、不同工况条件下的建筑工程施工需求。
[0015]在一些较好的实施方式中，所述高强度全固废胶凝材料的组分按重量份数计，由以下原料组成：钢渣150份；矿渣600～750份；半水石膏100～200份；水300份；减水剂3份。
[0016]进一步的，经研究发现，在本专利技术提供的全固废胶凝材料中，当矿渣与半水石膏的质量比为14:3时，对应的初凝时间为105min。相应的，当所述矿渣与半水石膏的质量比为3:1～14:3时，胶凝材料的初凝时间大于或等于105min，制得的胶凝材料更适合长距离运输；而当控制所述矿渣与半水石膏的质量比为14:3～8:1时，胶凝材料的初凝时间小于或等于105min，制得的胶凝材料能够更好的满足快速凝结的需求。
[0017]进一步的，所述钢渣的比表面积为450～600m2/kg。
[0018]进一步的，所述矿渣选自S95级及以上的矿渣，其比表面积为450～600m2/kg。
[0019]进一步的，所述半水石膏的比表面积为300～600m2/kg，其中CaSO4≥92％wt。所述半水石膏由电厂半水石膏经粉磨制得。
[0020]进一步的，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂。在本专利技术中，所述高强度全固废胶凝材料配方中所示减水剂用量为干基用量，如所采用的减水剂为液态减水剂，应按照减水剂浓度进行换算后再进行称量。
[0021]进一步的，所述高强度全固废胶凝材料的28d抗压强度为47.7～49.3MPa，28d抗折强度为8.1～8.7MPa。
[0022]所述高强度全固废胶凝材料的初凝时间为30～164min，终凝时间为73～287min。
[0023]在一些较好的实施方式中，所述高强度全固废胶凝材料的制备方法包括以下步骤：
[0024]S1、将钢渣、矿渣与半水石膏按比例称重并混合均匀，得到混合粉料；
[0025]S2、按比例称取减水剂，将其完全溶解于配方中对应份数的水中，得到减水剂溶液；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度全固废胶凝材料凝结时间的调节方法，其特征在于，所述高强度全固废胶凝材料的组分按重量份数计，由以下原料组成：钢渣100～150份；矿渣600～850份；半水石膏100～300份；水280～320份；减水剂2～4份；所述调节方法包括：保持所述原料中钢渣、水和减水剂的用量不变，调整矿渣与半水石膏的质量比为3～8:1之间，实现对于全固废胶凝材料凝结时间的调节。2.根据权利要求1所述的调节方法，其特征在于，所述高强度全固废胶凝材料的组分按重量份数计，由以下原料组成：钢渣150份；矿渣600～750份；半水石膏100～200份；水300份；减水剂3份。3.根据权利要求1或2所述的调节方法，其特征在于，所述矿渣与半水石膏的质量比为3:1～14:3。4.根据权利要求1或2所述的调节方法，其特征在于，所述矿渣与半水石膏的质量...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊博文，朱飞，张浩浩，聂海金，胡晓炜，王帆，郝冬冬，黄康，
申请(专利权)人：中冶南方都市环保工程技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：