一种多源固废协同作用的功能型胶凝材料及其制备方法技术

本申请涉及土木工程材料技术领域，具体公开了一种多源固废协同作用的功能型胶凝材料及其制备方法。多源固废协同作用的功能型胶凝材料包括如下重量份数的原料：钢渣微粉60

【技术实现步骤摘要】
一种多源固废协同作用的功能型胶凝材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及土木工程材料
，尤其是涉及一种多源固废协同作用的功能型胶凝材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]在经过粉碎的或原来松散的土中，掺入足量的水泥和水，经拌和得到的混合料在压实和养生后，当其抗压强度符合规定的要求时，称为水泥稳定土；水泥稳定土主要用于各种构造物的基础，由于我国路面结构大多采用半刚性基层沥青路面，其中的半刚性基层大多采用水泥稳定土材料，所以水泥稳定土在道路生产中的应用具有极为重要的意义。
[0003]而随着工程废弃物的增加、交通基础设施绿色化的要求不断贯彻落实，目前的道路工程中开始尝试使用工程废弃土作为主体成分进行水泥稳定土的生产，而使用的工程弃土由于其自身强度低、含水率高等问题会对水泥稳定土基层的质量产生负面影响；并且，由于水泥煅烧与粉磨工艺的进步，水泥的细度和早期强度显著提高，干缩更为显著，致使水泥稳定土基层开裂现象越发严重，对公路质量造成负面影响，且水泥的生产过程中会排放对大气和环境造成污染的气体和颗粒。
[0004]因此，亟需生产一种能够配合工程弃土、废渣等成分生产水泥稳定土且使水泥稳定土具备力学强度高、抗裂性能好的绿色、环保胶凝材料。

技术实现思路

[0005]为了制备得到一种能够配合工程弃土、废渣等成分生产水泥稳定土且使水泥稳定土具备力学强度高、抗裂性能好的绿色、环保胶凝材料，本申请提供一种多源固废协同作用的功能型胶凝材料及其制备方法。
[0006]第一方面，本申请提供一种多源固废协同作用的功能型胶凝材料，采用如下的技术方案：一种多源固废协同作用的功能型胶凝材料，包括如下重量份数的原料：钢渣微粉60
‑
80份、矿渣50
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60份、脱硫灰10
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20份、脱硫石膏10
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15份、吸水材料1
‑
3份、碱激发剂10
‑
20份。
[0007]由于工程弃土、废渣等成分不稳定、力学强度低、含水量高，作为路面填充材料的成分时会造成路面基层的力学强度下降、抗裂性能变差，对路面基层的使用寿命产生负面影响，不利于作为主体成分应用在路面基层中。
[0008]通过采用上述技术方案，首先，由于采用钢渣微粉、矿渣、脱硫灰、脱硫石膏作为功能型胶凝材料的主要成分，在碱激发剂作用下，钢渣微粉硅铝质玻璃体中的硅氧键网络在碱性条件下被打破，处于活性状态，并与钙离子反应生成水化硅酸钙；矿渣颗粒玻璃体被水泥水化产生的大量具有较强极性作用的氢氧根离子解聚，释放出钙离子和各种硅酸根离子，并与浆体孔溶液中存在的钙离子集合，通过水化反应生成水化硅酸钙；脱硫石膏中的硫酸根离子和钙离子与分布在钢渣微粉表面的凝胶状物质反应生成水化硫铝酸钙，部分水化
铝酸钙也可与脱硫灰、脱硫石膏反应生成钙钒石，同时钢渣微粉、矿渣、脱硫灰、脱硫石膏的引入也增大了氧化硅、氧化铝等原材料化合物的含量，从而进一步提高了所以水化产物中Aft、C
‑
S
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H、C
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A
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H的含量；使水化产物中生成了大量纤维
‑
网络状的水化硅酸钙凝胶和六方棱柱状钙矾石晶体，从而使功能型胶凝材料能够通过黏结、填充、挤密等作用使得呈松散状态的工程弃土、废渣等土颗粒变成致密的整体，进而增强了土体的力学性能和抗裂性能。其次，功能型胶凝材料中的原料选取使用的是固废性材料，并且生产过程中不会产生对环境有害的气体或颗粒，使功能胶凝材料具备优异的绿色、环保特性。最后，通过采用吸水材料，将工程弃土、废渣中的自由水吸附，使功能型胶凝材料能够更好地团结松散的工程弃土、废渣，降低压实过程的操作难度，使功能型胶凝材料的说话产物能够充分粘结工程弃、废渣，提高最终制备得到的水泥稳定土的力学性能和抗裂性能。
[0009]可选的，所述吸水材料包括如下重量份数的原料：丙烯酸10
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15份、氢氧化钠5
‑
6份、N,N
’‑
亚甲基双丙烯酰胺0.02
‑
0.08份、淀粉20
‑
30份、引发剂0.04
‑
0.08份、乙烯基环糊精5
‑
15份。
[0010]通过采用上述技术方案，制备得到含有大量亲水基团如羧基、酰胺基且具有三维交联网状结构的吸水材料分子，在亲水基团与水分子进行水合作用,在三维交联网状结构内外形成离子浓度差,使网状结构内外产生渗透压,渗透压作用使水分子向网状结构内渗透；并且随着羟丙基环糊精的加入，能够进一步调和吸水材料的吸水性能和持水性能，使功能性胶凝材料能够与强度低、含水率高的废弃土体充分结合，提高水泥稳定土的力学强度和抗裂性能。
[0011]可选的，所述吸水材料由包括如下步骤的制备方法制备得到：S1：将丙烯酸与氢氧化钠混合，加热，加入N,N
’‑
亚甲基双丙烯酰胺，搅拌，得到预制混合溶液；S2：将预制混合溶液、淀粉、羟丙基环糊精和引发剂混合，加热，研磨，得到初反应产物；S3：将初反应产物与羟丙基环糊精混合，加热，洗涤、干燥后得到吸水材料。
[0012]通过采用上述技术方案，使淀粉和羟丙基环糊精在预制混合溶液中充分混合、反应；通过研磨破坏淀粉晶体结构并生成高活性羟基，从而提高淀粉的反应活性，同时，研磨过程中改善了反应物之间的接触状态，提高了淀粉的改性效率，形成能与羟丙基环糊精充分结合的出反应物；通过初反应产物与以及环糊精的反应，形成具有三位网络状结构的且具有优异吸水效果且与功能型胶凝材料中其他成分适配性良好的吸水材料。
[0013]可选的，所述S1中加热温度为30
‑
40℃，加热时间为5
‑
15min，搅拌时间为20
‑
30min；所述S2中加热温度为50
‑
70℃，研磨时间为2
‑
4h；所述S3中加热温度为40
‑
50℃，加热时间为2
‑
3h。
[0014]通过采用上述技术方案，在该反应条件下，使各原料之间充分混合、反应，制备得到吸水性能优异且与功能型胶凝材料中其他成分适配性良好的吸水材料。
[0015]可选的，所述矿渣与脱硫石膏的重量比为(4
‑
5)：1。
[0016]通过采用上述技术方案，矿渣与脱硫石膏的合适配比使胶凝材料体系生成足够数量的胶凝材料并且与工程弃土、废渣等反应生成结构紧密、力学性能强、抗裂性能优异的水泥稳定土结构。
[0017]可选的，所述多源固废协同作用的功能型胶凝材料中还包括纸泥灰颗粒5
‑
9份。
[0018]通过采用上述技术方案，纸泥灰颗粒表面为多孔结构，有许多复杂的不规则和空隙，这些开放的微孔通过毛细管作用能够快速地吸收工程弃土、废渣中的自由水，且由于弯月面的作用，强有力地将吸附的自由水保持在纸泥灰颗粒内，由于这种特性，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多源固废协同作用的功能型胶凝材料，其特征在于：包括如下重量份数的原料：钢渣微粉60
‑
80份、矿渣50
‑
60份、脱硫灰10
‑
20份、脱硫石膏10
‑
15份、吸水材料1
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3份、碱激发剂10
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20份。2.根据权利要求1所述的一种多源固废协同作用的功能型胶凝材料，其特征在于：所述吸水材料包括如下重量份数的原料：丙烯酸10
‑
15份、氢氧化钠5
‑
6份、N,N
’‑
亚甲基双丙烯酰胺0.02
‑
0.08份、淀粉20
‑
30份、引发剂0.04
‑
0.08份、乙烯基环糊精5
‑
15份。3.根据权利要求2所述的一种多源固废协同作用的功能型胶凝材料，其特征在于：所述吸水材料由包括如下步骤的制备方法制备得到：S1：将丙烯酸与氢氧化钠混合，加热，加入N,N
’‑
亚甲基双丙烯酰胺，搅拌，得到预制混合溶液；S2：将预制混合溶液、淀粉、羟丙基环糊精和引发剂混合，加热，研磨，得到初反应产物；S3：将初反应产物与羟丙基环糊精混合，加热，洗涤、干燥后得到吸水材料。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐茂卫，赵越，晁国昕，史福明，朱辉，张印，孙小冲，孟杰，李飞，
申请(专利权)人：山东高速工程建设集团有限公司，
类型：发明
国别省市：