本申请提供了一种高强度碱激发胶凝材料及其制备方法，通过制备碱激发胶凝材料的原料中引入聚乳酸和聚乙烯醇，在碱性条件下，水玻璃和氢氧化钠作为碱激发剂形成大量高度均匀致密的Ca‑Si‑O‑H和Ca‑Al‑Si‑O‑H凝胶，聚乙烯醇作为活性物质进一步促进了水化，从而形成了更多的水化硅酸钙凝胶结构，孔隙内部结构得到填充，微观结构更加密实，碱激发胶凝材料的宏观性能得到提高；聚乳酸在碱性条件下降解后，吸附在矿渣和粉煤灰表面，延长碱激发胶凝材料的凝结时间，改善碱激发胶凝材料快凝的性能。未发生降解的聚乳酸还可以在一定程度上抑制碱激发胶凝材料的泛霜现象。
【技术实现步骤摘要】
本申请涉及胶凝材料，尤其涉及一种高强度碱激发胶凝材料及其制备方法。
技术介绍
1、碱激发胶凝材料(也可称为碱胶凝材料)是一种有潜力替代硅酸盐水泥的新型可持续建筑材料。碱激发胶凝材料一般由烧粘土类原料或矿渣类原料、适量的调凝剂(例如：硅酸盐水泥熟料等)，配合碱性激发剂(例如：氢氧化钠、水玻璃等)制备而成。碱激发胶凝材料的化学成分是保证其生产运行和产品性能稳定的关键因素。
2、虽然目前碱激发胶凝材料具有韧性低、整体性好的特点，但是现有的碱激发胶凝材料依然存在强度低、易干缩开裂、凝结时间过快等问题，因此，有必要提供一种新的高强度碱激发胶凝材料及其制备方法。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本申请提出了一种高强度碱激发胶凝材料及其制备方法，本申请制备的碱激发胶凝材料具有高强度、不易干缩开裂、凝结时间适宜的特点。
2、在一些实施例中，本申请提供了一种高强度碱激发胶凝材料，制备所述高强度碱激发胶凝材料的原料含有聚乳酸和聚乙烯醇。
3、在其中一个实施例中，按质量份数计，高强度碱激发胶凝材料包括以下组分：
4、
5、
6、在其中一个实施例中，按质量份数计，高强度碱激发胶凝材料按质量份数计，包括以下组分：
7、
8、在其中一个实施例中，按质量百分比计，所述矿渣包括以下组分：
9、sio2 30.12～34.12wt％；
10、al2o3 13.23～15.15wt％；
11、fe2o3 1.25～1.63wt％；
12、cao 35.65～38.12wt％；
13、mgo 8.85～9.12wt％；
14、so3 0.13～0.18wt％；
15、k2o 0.45～0.56wt；及
16、na2o 0.28～0.35wt％。
17、在其中一个实施例中，按质量百分比计，所述粉煤灰包括以下组分：
18、sio2 48.23～52.13wt％；
19、al2o3 33.45～35.85wt％；
20、fe2o3 6.25～6.27wt％；
21、cao 2.51～2.62wt％；
22、mgo 1.35～1.52wt％；
23、so3 0.31～0.38wt％；
24、k2o 1.56～1.68wt％；及
25、na2o 0.58～0.63wt％。
26、本申请在制备碱激发胶凝材料的原料中引入聚乳酸和聚乙烯醇，在碱性条件下，水玻璃和氢氧化钠作为碱激发剂形成大量高度均匀致密的ca-si-o-h和ca-al-si-o-h凝胶，聚乙烯醇作为活性物质进一步促进了水化，从而形成了更多的水化硅酸钙凝胶结构，孔隙内部结构得到填充，微观结构更加密实，碱激发胶凝材料的宏观性能得到提高；聚乳酸在碱性条件下降解后，吸附在矿渣和粉煤灰表面，延长碱激发胶凝材料的凝结时间，改善碱激发胶凝材料快凝的性能。未发生降解的聚乳酸还可以在一定程度上抑制碱激发胶凝材料的泛霜现象。
27、在其中一个实施例中，所述水玻璃的模数为1.0～1.4。
28、在其中一个实施例中，所述水玻璃的模数为1.0～1.2。
29、在一些实施例中，考虑到水玻璃的模数会影响碱激发胶凝材料的化学组成，水玻璃的模数是影响碱激发胶凝材料性能的关键因素之一，因此水玻璃模数可在上述范围内，从而提高ca的占比，促进ca-si-o-h和ca-al-si-o-h凝胶的生成。
30、在其中一个实施例中，所述聚乳酸的分子量(mv)为8000～10000；所述聚乙烯醇(pva)的平均分子量(mn)为1099～1899。
31、在一些实施例中，mv＝8000～10000的聚乳酸分子更容易在碱性条件下降解，起到延迟水化的作用；mn＝1099～1899的pva容易形成网络结构，使凝胶在网络结构上生成，增加了碱激发胶凝材料的强度和防开裂性能。
32、在一些实施例中，本申请提供了一种高强度碱激发胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：
33、s1：按照上述任一实施例所述的高强度碱激发胶凝材料的原料备料；
34、s2：以含有聚乳酸的二氯甲烷溶液和聚乙烯醇作为湿磨介质，对矿渣进行湿磨，直至矿渣的比表面积≥500m2/kg；
35、s3：以含有聚乳酸的二氯甲烷溶液和聚乙烯醇作为湿磨介质，对粉煤灰进行湿磨，直至粉煤灰的比表面积≥525m2/kg；
36、s4：混合水玻璃、氢氧化钠、水、湿磨后的矿渣和湿磨后的粉煤灰，先以70～80r/min的转速在40～50℃下搅拌2～3min，停10～15s，再以150～160r/min的转速搅拌2～3min，得到搅拌物；其中，水的质量占矿渣和粉煤灰总质量的30-40％；
37、s5：室温养护所述搅拌物10～20h，然后在40～50℃条件下养护10～20h，最后再次进行室温养护，得到所述高强度碱激发胶凝材料。
38、在其中一个实施例中，所述含有聚乳酸的二氯甲烷溶液的制备方法为：
39、将聚乳酸溶于二氯甲烷中，所述聚乳酸和所述二氯甲烷的料液比为1g∶5ml。
40、球磨时所需的能量包括：改变颗粒形状的变形能，增加颗粒比表面积的表面能，晶体结构发生变化的活化能等。大部分输入的机械能量转化为上述能量后，以热的形式散发。若采用干法粉磨，则球磨机内产生的大量热量对粉磨效果会造成极为不利的影响。聚乳酸的二氯甲烷溶液和聚乙烯醇对物料颗粒具有一定能量的穿透力，可降低浆料中颗粒之间的粘附性，使其在粉磨过程中再团聚的颗粒群得到不间断的疏松、分散，增加物料湿磨时的可磨性。湿磨物料的活性高于干磨物料的活性。物料表面的活性比内部高，表面力场的不平衡使物料表面具有吸附性，比表面积越大，物料的活性就越高。粉煤灰干磨时由于新生成的表面在表面力的作用下吸附空气中的物质，使其活性下降，而在湿法粉磨过程中，粉煤灰新生成的表面与水接触，形成硅醇基团(si-oh)，使粉煤灰保持了较高的活性。矿渣在湿法粉磨过程中，因矿渣组成中本身含cao较多，矿渣表面已经有一部分发生了水化，即形成的硅醇基团大部分已与cao反应生成了c-s-h凝胶，但这并不代表其活性也因此很低，湿磨后矿渣的活性依然高于干磨时的活性。
41、本申请在将原料混合后，先慢搅后快搅，不仅可以去掉二氯甲烷，还可以形成更多的水化硅酸钙凝胶，得到强度更高、不易开裂的碱激发胶凝材料。养护温度的提升促进了硅铝聚合反应，会产生更多水化产物，可以得到更高强度的碱激发胶凝材料，同时由于阻碍了碱金属离子迁移也在一定程度上解决了碱激发胶凝材料的泛霜现象(泛霜是因为碱溶出引起的)。为避免长时间高温养护碱激发胶凝材料强度下降的问题，本申请采用先室温养护10～20h，然后40～50℃条件下养护10～20h，最后进行室温常规养护的手本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种高强度碱激发胶凝材料，其特征在于：制备所述高强度碱激发胶凝材料的原料含有聚乳酸和聚乙烯醇。
2.根据权利要求1所述的高强度碱激发胶凝材料，其特征在于：按质量份数计，包括以下组分：
3.根据权利要求2所述的高强度碱激发胶凝材料，其特征在于：按质量份数计，包括以下组分：
4.根据权利要求2或3所述的高强度碱激发胶凝材料，其特征在于：按质量百分比计，所述矿渣包括以下组分：
5.根据权利要求2或3所述的高强度碱激发胶凝材料，其特征在于：按质量百分比计，所述粉煤灰包括以下组分：
6.根据权利要求2或3所述的高强度碱激发胶凝材料，其特征在于：所述水玻璃的模数为1.0～1.4。
7.根据权利要求6所述的高强度碱激发胶凝材料，其特征在于：所述水玻璃的模数为1.0～1.2。
8.根据权利要求2或3所述的高强度碱激发胶凝材料，其特征在于：所述聚乳酸的分子量为8000～10000；所述聚乙烯醇的平均分子量为1099～1899。
9.一种高强度碱激发胶凝材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：>
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述含有聚乳酸的二氯甲烷溶液的制备方法为：
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【技术特征摘要】
1.一种高强度碱激发胶凝材料，其特征在于：制备所述高强度碱激发胶凝材料的原料含有聚乳酸和聚乙烯醇。
2.根据权利要求1所述的高强度碱激发胶凝材料，其特征在于：按质量份数计，包括以下组分：
3.根据权利要求2所述的高强度碱激发胶凝材料，其特征在于：按质量份数计，包括以下组分：
4.根据权利要求2或3所述的高强度碱激发胶凝材料，其特征在于：按质量百分比计，所述矿渣包括以下组分：
5.根据权利要求2或3所述的高强度碱激发胶凝材料，其特征在于：按质量百分比计，所述粉煤灰包括以下组分：
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【专利技术属性】
技术研发人员：凌宇，张夏菲，管光兵，吕念，王泽群，方晓正，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司广州供电局，
类型：发明
国别省市：
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