【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于固废资源化，特别是涉及一种抗收缩全固废碱激发胶凝材料的制备方法。
技术介绍
1、我国工业固废排放量极其庞大，全国每年会产生大量的自燃煤矸石、钢渣等工业固体废弃物，相关固废排污企业不仅要提供专门场地建立堆场，还要承担大额的环保排污税，而且会对周围环境造成污染，影响周围居民的生命健康，工业固废大量消耗利用已经迫在眉睫。然而，工业固废资源存在的有害成分高，建材产品性能差，固废掺量少等根本问题一直无法得到解决。
2、钢渣是炼钢剩余炉渣经冷却所得，根据生产的途径不同，分为转炉渣、精炼渣、电炉渣，排出量约占粗钢产量的15％～20％。多数钢铁企业仅经过破碎磁选回收铁后将剩余钢尾渣堆存，造成了严重的土地占用与环境污染问题。钢渣主要包括硅酸二钙、硅酸三钙、ro相、铁铝酸钙、游离氧化钙、游离氧化镁和单质铁等，其中硅酸二钙与硅酸三钙具有水化活性，但由于钢渣难磨、安定性差与水化活性差的技术难题使得钢渣综合利用率低。
3、煤矸石是煤炭开采和洗选过程中产生的固体废弃物，平均排放量约占煤炭总产量的15％。近年来我国累计排放量已超过50亿t，且煤矸石库存量正以每年3～3.5亿t的速度增长。大量煤矸石无序堆积不仅会造成资源浪费、环境污染，还会危害人体健康。煤矸石中含有大量的二氧化硅和氧化铝，是一种良好的火山灰材料，某些煤矸石中还含有一定量的碳，考虑到节能减排与可持续发展，可将煤矸石用于水泥基材料中变废为宝。
4、现有的材料虽然强度可以达到施工要求，但其应用过程中都掺入了较多含量的水泥、水泥熟料或石灰，或者也掺入了
技术实现思路
1、针对上述存在的技术问题，提供一种抗收缩全固废碱激发胶凝材料的制备方法，利用工业固体废弃物制备碱激发胶凝材料，对环境无污染，无二次浪费资源。。
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
3、一种抗收缩全固废碱激发胶凝材料的制备方法，所述胶凝材料按重量份数计，包括35-50份自燃煤矸石、30-45份矿渣、10-25份钢渣，10-14份硅酸钠、2-5份氢氧化钠，30-36份水。
4、具体制备方法如下：
5、步骤1)利用颚式破碎机先将块状自燃煤矸石破碎，破碎后利用磨粉机进行粗磨，粗磨后的自燃煤矸石经激光粒度仪测得最大粒径小于10mm；
6、步骤2)自燃煤矸石、钢渣球磨预处理：将自燃煤矸石、矿渣、钢渣置于烘干箱中烘干，按照三种材料配比为：35～50：30～45：10～25称量完成后备用；
7、步骤3)将步骤2中称量好的自燃煤矸石和钢渣置于xqm-4立式行星球磨机中按照300r/min进行球磨，球磨时间为15min，随后利用摇筛机筛出制备胶凝材料的主要原材料；
8、步骤4)将水、硅酸钠、氢氧化钠按照135～162：52～53：13～14的比例称量完成放入烧杯中搅拌直至冷却，激发剂提前1d配置，密封保存备用；
9、步骤5)将步骤3中球磨好的材料简单拌合后放入搅拌机，0～10s加入步骤4配制的激发剂溶液，慢搅拌至60s后快速搅拌30s、停止90s，将搅拌锅放下，用刮刀将叶片、锅壁和锅底上的胶凝材料刮入锅中，再快速搅拌90s后倒入模具；
10、步骤6)将步骤5装好的模具放到振动台振动120s后放入标准养护室养护24h脱模即可得到一种抗收缩全固废碱激发胶凝材料。
11、进一步地，步骤2中自燃煤矸石、矿渣、钢渣经过105℃±5℃烘干至含水率1％以下，球磨后物料达到颗粒级配1–30μm>98％。
12、进一步地，改变以往单独使用某一种激发剂，而是利用氢氧化钠和硅酸钠按照相应比例复配所得。
13、进一步地，步骤4中所用复合碱激发剂溶液模数为1.2-1.5m，碱当量为4％-7％。
14、进一步地，所述自燃煤矸石的自燃煤矸石比表面积为4100-4300m2/kg，化学组成及质量百分含量分别是cao为3％-5％、sio2为55％-60％、al2o3为20％-25％、fe2o3为5％-7％、mgo为0.5％-1％、k2o为2％-3％、so3为0.1％-0.5％。
15、进一步地，所述矿渣的比表面积为1200-1400m2/kg，化学组成及质量百分含量分别是cao为50％-55％、sio2为25％-30％、al2o3为10％-15％、fe2o3为0.1％-0.5％、mgo为5％-7％、k2o为0.1％-0.5％、so3为2％-3％。
16、进一步地，所述钢渣比表面积为7100-7300m2/kg，化学组成及质量百分含量分别是cao为40％-45％、sio2为15％-20％、al2o3为5％-8％、fe2o3为20％-25％、mgo为4％-6％、k2o为0.1％-0.5％、so3为0.1-0.5％。
17、在本专利技术中：
18、1.低水胶比时浆体中颗粒间距减小,孔溶液中局部离子浓度的升高增大了水化产物成核结晶的几率,反应速率随之增大。本专利技术旨在解决低水胶比的浆体内部自由水明显减少，造成材料后期水化不完全而使强度无法充分提高。
19、2.激发剂的种类对碱激发胶凝材料收缩产生较大的影响，单纯以硅酸钠为激发剂的碱激发胶凝材料的收缩大，其水化过程中会形成硅凝胶或富硅凝胶，具有高含水率的硅凝胶容易发生脱水而使得浆体产生很大收缩。本专利技术旨在解决单独掺一种激发剂引起胶凝材料产生较大收缩，通过激发剂复掺，寻找最佳配比以减少收缩。
20、3.钢渣是一种胶凝性能较弱的材料，其活性较低，自身含有部分以游离态存在的氧化钙和氧化镁，遇水后反应产生体积膨胀，且持续时间长，造成材料发生开裂，耐久性差。本专利技术旨在解决钢渣不安定性，利用其体积膨胀的特点，减少胶凝材料的收缩。
21、本专利技术有益效果
22、1.本专利技术的原料100％来源于工业废渣，工业废渣中的自燃煤矸石、钢渣综合利用率低，属于难利用的工业固体废弃物。利用工业固体废弃物制备碱激发胶凝材料，对环境无污染，无二次浪费资源。
23、2.本专利技术所用材料包括高活性的硅铝酸钙固废，如矿渣以及低活性的硅铝酸钙固废，如自燃煤矸石和钢渣，利用三者的耦合效应，通过调整三者的掺量形成最优配比，解决低水胶比下材料水化不完全导致后期强度不足的缺陷。
24、3.本专利技术消除钢渣中游离氧化钙，同时在消除游离氧化钙过程中产生的碱性可以激发矿渣微粉的潜在活性，提高力学性能。
25、4.本专利技术制备的碱激发胶凝材料减少了矿渣的使用量，增多了价格低廉的自燃煤矸石，不仅降低了成本，而且减少了矿渣掺量，防止因水化放热速率增大导致结构温差大引起收缩开裂。
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1.一种抗收缩全固废碱激发胶凝材料的制备方法，其特征在于，所述抗收缩全固废碱激发胶凝材料按重量份数计，包括35-50份自燃煤矸石、30-45份矿渣、10-25份钢渣，10-14份硅酸钠、2-5份氢氧化钠，30-36份水；
2.根据权利要求1所述的一种抗收缩全固废碱激发胶凝材料的制备方法，其特征在于：步骤2中自燃煤矸石、矿渣、钢渣经过105℃±5℃烘干至含水率1％以下，球磨后物料达到颗粒级配1–30μm>98％。
3.根据权利要求1所述的一种抗收缩全固废碱激发胶凝材料的制备方法，其特征在于：步骤4中所用复合碱激发剂溶液模数为1.2-1.5M，碱当量为4％-7％。
4.如权利要求1所述的一种抗收缩全固废碱激发胶凝材料的制备方法，其特征在于，所述自燃煤矸石的自燃煤矸石比表面积为4100-4300m2/kg，化学组成及质量百分含量分别是CaO为3％-5％、SiO2为55％-60％、Al2O3为20％-25％、Fe2O3为5％-7％、MgO为0.5％-1％、K2O为2％-3％、SO3为0.1％-0.5％。
5.如权利要求1所述的一种抗收
6.如权利要求1所述的一种抗收缩全固废碱激发胶凝的制备方法，其特征在于，所述钢渣比表面积为7100-7300m2/kg，化学组成及质量百分含量分别是CaO为40％-45％、SiO2为15％-20％、Al2O3为5％-8％、Fe2O3为20％-25％、MgO为4％-6％、K2O为0.1％-0.5％、SO3为0.1-0.5％。
...【技术特征摘要】
1.一种抗收缩全固废碱激发胶凝材料的制备方法，其特征在于，所述抗收缩全固废碱激发胶凝材料按重量份数计，包括35-50份自燃煤矸石、30-45份矿渣、10-25份钢渣，10-14份硅酸钠、2-5份氢氧化钠，30-36份水；
2.根据权利要求1所述的一种抗收缩全固废碱激发胶凝材料的制备方法，其特征在于：步骤2中自燃煤矸石、矿渣、钢渣经过105℃±5℃烘干至含水率1％以下，球磨后物料达到颗粒级配1–30μm>98％。
3.根据权利要求1所述的一种抗收缩全固废碱激发胶凝材料的制备方法，其特征在于：步骤4中所用复合碱激发剂溶液模数为1.2-1.5m，碱当量为4％-7％。
4.如权利要求1所述的一种抗收缩全固废碱激发胶凝材料的制备方法，其特征在于，所述自燃煤矸石的自燃煤矸石比表面积为4100-4300m2/kg，化学组成及质量百分含量分别是cao为3％-5％、sio2为55％-...
【专利技术属性】
技术研发人员：张延年，刘兴，汪青杰，张林，尚昀郅，
申请(专利权)人：沈阳建筑大学，
类型：发明
国别省市：
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