绿色环保型碱激发胶凝材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种绿色环保型碱激发胶凝材料及其制备方法。该绿色环保型碱激发胶凝材料按质量分数计包含如下组分：废弃花岗岩石粉25.5％～52％，高炉矿渣16％～37.5％，偏高岭土10％～27％，城市固体废物焚烧底灰10％～20％，碱性激发剂5％～10％。将废弃花岗岩石粉、高炉矿渣、偏高岭土和城市固体废物焚烧底灰按照上述配比混合，充分球磨后得到掺合料，再将掺合料与碱性激发剂进行混合，即可制得上述胶凝材料。通过上述方式，本发明专利技术能够在提高固废材料利用率的同时利用各固废材料之间的协同作用，改善胶凝材料的性能，并缓解城市固体废物焚烧底灰的膨胀变形，形成具有较好的工作性能和较高的力学性能的胶凝材料。作性能和较高的力学性能的胶凝材料。

【技术实现步骤摘要】
绿色环保型碱激发胶凝材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及建筑材料
，尤其涉及一种绿色环保型碱激发胶凝材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]我国许多城市中新建、改建及维修管线的工作量很大，城市道路开挖频繁。传统的管沟回填材料一般采用天然级配砂石或沟槽开挖土石方，由于管道沟槽空间狭小而导致填土夯实困难，往往造成通车后的路面沉降，影响形成质量并产生二次维修成本。利用胶凝材料无需夯实即可充填管沟空间，减少了夯实和压密度检查等工序，具有施工便捷、经济、环保等诸多优点；且胶凝材料还可应用于矿井回填等方面，具有较高的实际应用价值。然而，现有的胶凝材料中通常需要使用水泥、石灰等原料，而这些原料的生产伴随着大量的二氧化碳排放和较高的能源消耗，不利于环境的保护和能源的节约。
[0003]同时，在工业生产及城市生活中，大量废弃物的产生也会对环境造成污染。例如，在花岗岩的开采和加工过程中，大量花岗岩废料被随意弃置，产生的废弃花岗岩石粉如果只是简单堆放，不但浪费资源，还会占用大量的土地，并对环境造成严重的二次污染。在冶炼生铁时，从高炉中排出高炉矿渣如果不能得到有效利用，也会影响环境，并造成资源的浪费。城市固体废物焚烧底灰的堆积同样会造成环境污染，且城市固体废物焚烧底灰遇强碱环境将产生严重的发泡膨胀现象，造成城市固体废物焚烧底灰胶凝材料产生膨胀变形，导致材料的力学性能骤降，无法在工程实践中应用。如果能够将上述废弃物应用于胶凝材料的制备，不仅能够减少胶凝材料中水泥、石灰的使用，还能够提高废弃物的利用率，具有较高的研究价值。
[0004]公开号为CN102887692A的专利提供了一种利用高石粉含量花岗岩石屑制备混凝土的方法，该专利通过将高石粉含量石屑中所含的部分石粉取代胶凝材料，利用矿物掺合料的二次水化反应将石粉包裹在二次水化产物中，从而利用二次水化产物提高混凝土强度。但该方法仍需要使用大量水泥，且石粉取代胶凝材料的比例较低，石粉的利用率不高。公开号为CN114315188A的专利提供了一种用于垃圾焚烧底灰处理的碱激发胶凝材料制备工艺，该方法通过对底灰进行煅烧熔融预处理与碱陈化预处理的方式来消除底灰遇碱发泡膨胀的缺陷，但这种方式不仅过程繁琐、工艺复杂，煅烧熔融处理过程也带来了更高的能耗，且还需要消耗大量碱激发剂用于陈化处理，增加了处理成本。
[0005]有鉴于此，有必要设计一种改进的绿色环保型碱激发胶凝材料及其制备方法，以解决上述问题。

技术实现思路

[0006]针对上述现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种绿色环保型碱激发胶凝材料及其制备方法，通过将废弃花岗岩石粉与高炉矿渣、偏高岭土和城市固体废物焚烧底灰按照特定的比例混合，在充分利用固废材料的同时利用各固废材料之间的协同作用，改善
胶凝材料的性能，并缓解城市固体废物焚烧底灰的膨胀变形，形成具有较好的工作性能和较高的力学性能的胶凝材料。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了一种绿色环保型碱激发胶凝材料，按质量分数计包含如下组分：
[0008]废弃花岗岩石粉25.5％～52％，高炉矿渣16％～37.5％，偏高岭土10％～27％，城市固体废物焚烧底灰10％～20％，碱性激发剂5％～10％。
[0009]作为本专利技术的进一步改进，所述废弃花岗岩石粉中按照质量分数计包含如下成分：
[0010]Na2O 6％～10％，MgO 0.2％～0.8％，Al2O315％～20％，SiO260％～70％，Fe2O31％～1.5％，K2O 4％～5％。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，所述高炉矿渣中按照质量分数计包含如下成分：
[0012]Na2O 0.1％～0.5％，MgO 4％～8％，Al2O310％～20％，SiO220％～40％，SO31.5％～3％，CaO 30％～50％，K2O 0.5％～1％，Fe2O30.2％～0.6％，TiO20.6％～1.2％，MnO 0.5～1％。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，所述偏高岭土中按照质量分数计包含如下成分：
[0014]Na2O 0.02％～1％，MgO 0.1％～0.4％，Al2O340％～60％，SiO240％～60％，CaO 0.1％～0.5％。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，所述城市固体废物焚烧底灰中按照质量分数计包含如下成分：
[0016]Na2O 1％～3％，MgO 1％～3％，Al2O35％～15％，SiO215％～25％，P2O51.5％～3.5％，SO31％～3％，CaO 30％～50％，Fe2O36％～12％，Ti2O 1.5％～35％。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，所述碱性激发剂为氢氧化钠、水玻璃中的一种或两种复合。
[0018]为实现上述目的，本专利技术还提供了上述绿色环保型碱激发胶凝材料的制备方法，包括如下步骤：
[0019]S1、将废弃花岗岩石粉、高炉矿渣、偏高岭土和城市固体废物焚烧底灰按照预定的配比混合后，充分球磨后得到掺合料；
[0020]S2、按照预定的配比将所述掺合料与碱性激发剂进行混合，得到胶凝材料。
[0021]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S1中，充分球磨后得到的所述掺合料的比表面积大于600m2/kg。
[0022]作为本专利技术的进一步改进，将步骤S2得到的所述胶凝材料与标准砂和水混合后，经自然养护，其3d抗压强度为4～12MPa、7d抗压强度为7～20MPa、28d抗压强度为8～35MPa、3d抗折强度为0.5～4MPa、7d抗折强度为1～5MPa、28d抗折强度为1.5～6MPa。
[0023]作为本专利技术的进一步改进，所述胶凝材料与所述标准砂的质量比为1:3，水与所述胶凝材料的水灰比为1:2。
[0024]本专利技术的有益效果是：
[0025]1、本专利技术提供的绿色环保型碱激发胶凝材料，通过以特定比例的废弃花岗岩石粉与高炉矿渣、偏高岭土、城市固体废物焚烧底灰和碱性激发剂为原料，在充分利用固废材料的同时有效利用各固废材料之间的协同作用，从而以简便的方法和较低的成本制备了具有
较好的工作性能和较高的力学性能的胶凝材料，具有较高的经济效益和环境效益。
[0026]2、本专利技术通过设计废弃花岗岩石粉与高炉矿渣、偏高岭土、城市固体废物焚烧底灰和碱性激发剂之间的比例，不仅大幅提高了通常难以被有效利用的废弃花岗岩石粉的用量，还能够利用该废弃花岗岩石粉的孔隙填充作用显著改善偏高岭土和高炉矿渣基碱激发材料的性能，在提高胶凝材料的工作性能和力学性能的同时也有助于减少碱激发剂的用量，在实际应用过程中还能够利用废弃花岗岩石粉的疏水性减少胶凝材料的需水量，从而降低生产成本；同时，废弃花岗岩石粉的加入还能够有效缓解城市固体废物焚烧底灰在碱性环境下的膨胀变形，为城市固体废物焚烧底灰的应用提供了更加简便高效的方式。
[0027]3、本专利技术提供的绿色环保型碱激发胶凝材料中，按照特定比例混合的废弃花岗岩石粉与高炉矿渣、偏高岭土和城市固体废本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种绿色环保型碱激发胶凝材料，其特征在于，按质量分数计包含如下组分：废弃花岗岩石粉25.5％～52％，高炉矿渣16％～37.5％，偏高岭土10％～27％，城市固体废物焚烧底灰10％～20％，碱性激发剂5％～10％。2.根据权利要求1所述的绿色环保型碱激发胶凝材料，其特征在于：所述废弃花岗岩石粉中按照质量分数计包含如下成分：Na2O6％～10％，MgO0.2％～0.8％，Al2O315％～20％，SiO260％～70％，Fe2O31％～1.5％，K2O4％～5％。3.根据权利要求1所述的绿色环保型碱激发胶凝材料，其特征在于：所述高炉矿渣中按照质量分数计包含如下成分：Na2O0.1％～0.5％，MgO4％～8％，Al2O310％～20％，SiO220％～40％，SO31.5％～3％，CaO30％～50％，K2O0.5％～1％，Fe2O30.2％～0.6％，TiO20.6％～1.2％，MnO0.5～1％。4.根据权利要求1所述的绿色环保型碱激发胶凝材料，其特征在于：所述偏高岭土中按照质量分数计包含如下成分：Na2O0.02％～1％，MgO0.1％～0.4％，Al2O340％～60％，SiO240％～60％，CaO0.1％～0.5％。5.根据权利要求1所述的绿色环保型碱激发胶凝材料，其特征在于：所述城市固体废物焚烧底灰中按照质量分数计包含如下成分：Na2O1％～3％，MgO1％～3...

【专利技术属性】
技术研发人员：李响，布羽，王佳男，付文翔，胡江海，刘耀邦，龙正午，游凌云，
申请(专利权)人：山东高速湖北发展有限公司华中科技大学，
类型：发明
国别省市：