缓凝剂、碱激发矿渣-粉煤灰砂浆及其胶凝材料制造技术

本发明专利技术涉及建筑材料添加剂，公开了一种缓凝剂，以所述缓凝剂的总重量为基准，所述缓凝剂含有40‑100重量％的碱金属盐和0‑60重量％的碱土金属盐；其中，所述碱金属盐选自碳酸钠、磷酸钠和硼酸钠中的一种或多种；所述碱土金属盐选自氯化钡、硝酸钙和硼酸钡中的一种或多种。本发明专利技术还公开了一种用于制备碱激发矿渣‑粉煤灰基胶凝材料的碱激发矿渣‑粉煤灰砂浆以及由碱激发矿渣‑粉煤灰砂浆得到的碱激发矿渣‑粉煤灰基胶凝材料。所述缓凝剂能够减缓凝胶材料的凝结，同时能够保证凝胶材料的强度和耐久性，而且原材料价格便宜，可以现配现用，适合现场大量使用。

【技术实现步骤摘要】
缓凝剂、碱激发矿渣-粉煤灰砂浆及其胶凝材料
本专利技术涉及建筑材料添加剂，具体涉及一种缓凝剂、碱激发矿渣-粉煤灰砂浆及其胶凝材料。
技术介绍
水泥作为一种常用建筑材料在全球基础建设中扮演着举足轻重的角色。水泥的生产需要消耗大量自然资源(如石灰石、粘土等)和能源，而且会排放大量的温室气体，这会增加地球的温室效应，影响地球的生存环境。目前，世界各国一直致力于寻找改良水泥生产的技术途径，以减少能源的消耗以及温室气体的排放。但是，事实证明，此举效果并不显著，原因在于水泥生产的节能技术已几乎走到理论上的尽头(极致)。寻找一种可持续性的胶凝材料替代水泥被视为目前能够解决上述问题的最有效技术途径。碱激发胶凝材料具有如下特点：一方面可以有效利用其他工业排放的固体废弃物，另一方面可以弥补硅酸盐水泥在某些性能上的不足(如耐高温性能、耐硫酸盐侵蚀性能)，以满足某些工程领域的需要。碱激发胶凝材料凭借碳排放量低、能够合理利用工业固体废弃物以及相当甚至更优的性能等优点，有望在多种工程领域成为水泥的替代材料，目前已经成为广大研究者的关注热点。但开发碱激发胶凝材料也同样面临一些技术上的难题：矿渣的碱激发反应具有凝结迅速的特点，其初凝时间一般为10-30min，不符合水泥行业常规要求的胶凝材料初凝时间应该大于等于45min的标准，阻碍了其大规模工程应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种缓凝剂、碱激发矿渣-粉煤灰砂浆和碱激发矿渣-粉煤灰基胶凝材料，该缓凝剂能够减缓凝胶材料凝结，同时能够保证凝胶材料的强度和耐久性，而且原材料价格便宜，可以现配现用，适合现场大量使用。为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种缓凝剂，以所述缓凝剂的总重量为基准，所述缓凝剂含有40-100重量％的碱金属盐和0-60重量％的碱土金属盐；其中，所述碱金属盐选自碳酸钠、磷酸钠和硼酸钠中的一种或多种；所述碱土金属盐选自氯化钡、硝酸钙和硼酸钡中的一种或多种。优选地，以所述缓凝剂的总重量为基准，所述缓凝剂含有40-99重量％的碱金属盐和1-60重量％的碱土金属盐。优选地，以所述缓凝剂的总重量为基准，所述缓凝剂含有40-70重量％的碱金属盐、5-25重量％的碱土金属盐以及25-35重量％的聚醇类减缩剂和/或聚醚类减缩剂。第二方面，本专利技术提供一种用于制备碱激发矿渣-粉煤灰基胶凝材料的碱激发矿渣-粉煤灰砂浆，以重量百分比计，所述胶凝材料含有15％-30％的矿渣和70％-85％的粉煤灰；另外，以所述矿渣和粉煤灰的总重量计，所述凝胶材料还含有占上述总重量的3％-8％的碱性激发剂、4％-8％的缓凝剂和26％-50％的水；其中，所述缓凝剂为本专利技术所述的缓凝剂。优选地，所述矿渣的粒径为1-45μm，所述粉煤灰的粒径为1-100μm。优选地，所述碱性激发剂为碱和碱金属硅酸盐的混合物；所述碱为氢氧化钠和/或氢氧化钾，所述为碱金属硅酸盐是硅酸钠和/或硅酸钾。进一步优选地，所述碱与所述碱金属硅酸盐的质量比为1:0.5-3。进一步优选地，所述凝胶材料还含有占上述矿渣和粉煤灰总重量的160％-200％的集料。第三方面，本专利技术提供一种碱激发矿渣-粉煤灰基胶凝材料，所述胶凝材料为将本专利技术所述的碱激发矿渣-粉煤灰砂浆进行固化和养护后得到。优选地，所述碱激发矿渣-粉煤灰砂浆的制备方法包括：(1)分别提供碱性激发剂水溶液和缓凝剂水溶液；将碱性激发剂溶于水，密封静置12-48h，得到碱性激发剂水溶液；将缓凝剂溶于水得到缓凝剂水溶液；(2)将步骤(1)中的碱性激发剂水溶液、缓凝剂水溶液以及矿渣和粉煤灰以及选择性加入的集料混合均匀，得到所述碱激发矿渣-粉煤灰砂浆。通过上述技术方案，本专利技术的有益效果为：1、本专利技术提供的缓凝剂可以有效延长碱激发矿渣-粉煤灰胶凝材料的凝胶时间，通过改变添加的量使其凝胶时间在1-12h可调，且能够保证甚至增强碱激发矿渣-粉煤灰胶凝材料的强度和硬度。2、本专利技术提供的缓凝剂能够在延缓碱激发矿渣-粉煤灰胶凝材料凝结的同时，减少碱激发矿渣-粉煤灰胶凝材料收缩，防止其由于收缩较大而导致表面产生开裂，不利于碱激发矿渣-粉煤灰胶凝材料的实际应用。3、本专利技术提供的缓凝剂不会显著降低新拌砂浆的流动性，甚至还会改善其流动性，流动性满足要求将有利于正常施工。4、本专利技术提供的缓凝剂可以现配现用，操作简单，且原材料价格便宜，适合现场大规模使用。5、本专利技术提供的碱激发矿渣-粉煤灰基胶凝材料利用矿渣、粉煤灰工业固体废弃物作为试验原材料，既解决了矿渣(部分地区)、粉煤灰等工业固体废弃物长期堆积造成的土地资源浪费和污染，又降低了硅酸盐水泥的用量，减少了因生产水泥而产生的能耗和环境问题，符合节能减排、绿色低碳可持续发展的要求。具体实施方式在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。第一方面，本专利技术提供一种缓凝剂，以所述缓凝剂的总重量为基准，所述缓凝剂含有40-100重量％的碱金属盐和0-60重量％的碱土金属盐；优选地，以所述缓凝剂的总重量为基准，所述缓凝剂含有40-99重量％的碱金属盐和1-60重量％的碱土金属盐；其中，所述碱金属盐选自碳酸钠、磷酸钠和硼酸钠中的一种或多种；所述碱土金属盐选自氯化钡、硝酸钙和硼酸钡中的一种或多种。具体地，当碱金属盐和-或碱土金属盐选取多种时，多种碱金属盐或多种碱土金属盐可以以任意质量比混合，这里不进行限定。本专利技术的具体实施方式中采用的混合比例为1:1。进一步地，为了提高其缓凝效果及强度、硬度，以所述缓凝剂的总重量为基准，所述缓凝剂含有40-99重量％的碱金属盐和1-60重量％的碱土金属盐。进一步地，为了能够进一步防止碱激发矿渣-粉煤灰胶凝材料在凝结过程中收缩而导致表面开裂，影响碱激发矿渣-粉煤灰基凝胶材料的实际应用，以所述缓凝剂的总重量为基准，所述缓凝剂含有40-70重量％的碱金属盐、5-25重量％的碱土金属盐以及25-35重量％的聚醇类减缩剂和-或聚醚类减缩剂。所述聚醇类减缩剂和所述聚醚类减缩剂的种类本领域技术人员所公知，可以商购获得也可以按照本领域熟知的方法制备得到。当同时添加聚醇类缩减剂和聚醚类缩减剂时，或者同时添加多种聚醇类缩减剂或者聚醚类缩减剂时，对于混合添加的聚醇类缩减剂和/或聚醚类缩减剂可以以任意质量比混合，这里不进行限定。第二方面，专利技术提供一种用于制备碱激发矿渣-粉煤灰基胶凝材料的碱激发矿渣-粉煤灰砂浆，以重量百分比计，所述胶凝材料含有15％-30％的矿渣和70％-85％的粉煤灰；另外，以所述矿渣和粉煤灰的总重量计，所述凝胶材料还含有占上述总重量的3％-8％的碱性激发剂、4％-8％的缓凝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种缓凝剂，其特征在于，以所述缓凝剂的总重量为基准，所述缓凝剂含有40-100重量％的碱金属盐和0-60重量％的碱土金属盐；/n其中，所述碱金属盐选自碳酸钠、磷酸钠和硼酸钠中的一种或多种；所述碱土金属盐选自氯化钡、硝酸钙和硼酸钡中的一种或多种。/n

【技术特征摘要】
1.一种缓凝剂，其特征在于，以所述缓凝剂的总重量为基准，所述缓凝剂含有40-100重量％的碱金属盐和0-60重量％的碱土金属盐；
其中，所述碱金属盐选自碳酸钠、磷酸钠和硼酸钠中的一种或多种；所述碱土金属盐选自氯化钡、硝酸钙和硼酸钡中的一种或多种。


2.根据权利要求1所述的缓凝剂，其特征在于，以所述缓凝剂的总重量为基准，所述缓凝剂含有40-99重量％的碱金属盐和1-60重量％的碱土金属盐。


3.根据权利要求2所述的缓凝剂，其特征在于，以所述缓凝剂的总重量为基准，所述缓凝剂含有40-70重量％的碱金属盐、5-25重量％的碱土金属盐以及25-35重量％的聚醇类减缩剂和/或聚醚类减缩剂。


4.一种用于制备碱激发矿渣-粉煤灰基胶凝材料的碱激发矿渣-粉煤灰砂浆，其特征在于，以重量百分比计，所述矿浆含有15％-30％的矿渣和70％-85％的粉煤灰；
另外，以所述矿渣和粉煤灰的总重量计，所述凝胶材料还含有占上述总重量的3％-8％的碱性激发剂、4％-8％的缓凝剂和26％-50％的水；
其中，所述缓凝剂为权利要求1-3中任意一项所述的缓凝剂。


5.根据权利要求4所述的用于制备碱激发矿渣-粉煤灰基胶凝材料的碱激发矿渣-粉煤灰砂浆，其特征在于，所述矿渣的粒径为1-45μm，所述粉煤灰的粒径为1-100μm。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张祖华，许闯，史才军，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43