【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及建筑材料领域，具体涉及到一种无碱激发剂高强固废基水泥及其制备方法。
技术介绍
1、水泥基材料是目前世界上使用最广泛的建筑材料。随着环保理念的发展，生产水泥带来的高能耗和高排放也逐渐引起重视。研发大掺量固废基水泥(固废总量≥70％)对实现降碳减排具有重要意义。
2、矿粉是一种高炉炼铁的工业固废，其主要成分为无定形硅铝质矿物，具有一定的水化活性，在现代胶凝材料中有广泛应用。但矿粉应用于固废基水泥中时仍存在以下局限性：
3、一方面，固废基水泥受限于熟料占比低，材料体系碱度低，在高掺量体系下难以充分发挥矿粉等矿物掺和料的活性。因此，固废基水泥中常需要加入另外加入氢氧化钠、硅酸钠等碱性物质作为碱激发剂。但使用碱激发剂难以控制水泥碱度，易导致水泥凝结时间过短，浆体剪切粘度大，净浆流动差，收缩大易开裂等问题。如2022年8月30日公开的公开号为cn 114956614 a专利中公开一种基于柠檬酸钠-苛性碱协同激发的矿渣水泥及制备方法，实施例矿渣水泥净浆流动度范围为140mm-160mm。液体碱激发剂成本高；一般于水泥使用时单独加入，不利于进行生产和质量管理；且液体碱激发剂受原材料中吸附性物质影响大，易出现使用效果的波动。
4、另一方面，现有水泥中矿粉掺量难以超过70％，且大掺量矿粉水泥性能无法满足普通硅酸盐水泥规范中的要求。2020年9月1日公开的公开号为cn111606584a专利公开了一种矿渣水泥，按重量百分比计，由以下组分组成：熟料30-60％、矿粉20-40％、石膏5-15％、辅料5-
5、还有，现有技术多通过风选等工艺制备高比表面矿粉，但此类超细粉体实际应用时会导致水泥需水量的显著增加，水泥净浆流动性显著下降；使用普通搅拌或回转混样方式时超细粉体易出现团聚、分散不均等现象，造成水泥质量的下降。
6、因此，提供一种不使用碱激发剂，矿粉掺入量大且各项性能满足普通硅酸盐水泥要求的水泥十分必要。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种无碱激发剂高强固废基水泥及其制备方法，使用宽分布超细矿粉，利用充气加压混样方式，在不额外使用碱激发剂的条件下，使矿粉掺入量≥75％，显著提高矿粉加入量，且各项性能满足普通硅酸盐水泥要求。本专利技术解决普通固废基水泥依赖化学激发剂提升强度、矿粉掺入量低，凝结时间和强度不适应施工环境等问题。本专利技术在有效提升矿粉利用效率的同时，可保证无碱激发剂高强固废基水泥各项性能满足现行普通硅酸盐水泥规范。
2、本专利技术具体技术方案如下：
3、一种无碱激发剂高强固废基水泥，包括以下质量份原料：
4、硅酸盐水泥熟料：18-24份；
5、宽分布超细矿粉：75-80份；
6、石膏：1-1.5份；
7、所述宽分布超细矿粉在无碱激发剂高强固废基水泥的质量占比≥75％；
8、所述宽分布超细矿粉的特征粒径值de值小于7.5μm，均匀性系数n值小于0.9；
9、所述宽分布超细矿粉的比表面积≥700m2/kg，3d活性指数≥87％，28d活性指数≥120％；
10、所述宽分布超细矿粉含有14～16％活性al2o3；优选的，所述宽分布超细矿粉主要化学成分包括：30～35％sio2、14～16％ al2o3、38～40％cao和7～10％的mgo。
11、所述宽分布超细矿粉的制备方法为：将矿渣先进行立磨粉磨，再进行球磨粉磨，按照常规方法制备，获得满足上述指标要求的宽分布超细矿粉；用激光粒度仪对宽分布超细矿粉粒径分布进行测试，确保矿粉粒径分布符合要求。
12、所述硅酸盐水泥熟料为普通硅酸盐水泥熟料，28d胶砂抗压强度≥55mpa；硅酸盐水泥熟料中碱含量(na2o+0.658k2o)≤0.6％。
13、所述石膏为工业石膏或磷石膏。
14、本专利技术提供的一种无碱激发剂高强固废基水泥的制备方法，具体为：
15、按照配方量的硅酸盐水泥熟料和石膏共同粉磨混合，得到硅酸盐水泥熟料粉；再与宽分布超细矿粉充气加压混合。
16、所述粉磨，是指粉磨至比表面积≥350kg/m3；
17、由于硅酸盐水泥熟料粉和宽分布超细矿粉原材料均为超细粉体，易出现团聚现象，因此混合方式选择充气加压混合，压强为3-5mpa，混合时间大于1h，确保混合后无碱激发剂高强固废基水泥中无明显颗粒团聚状态。
18、本专利技术提供的一种无碱激发剂高强固废基水泥，稠度≤30％，初凝时间200-230min,终凝时间270-290min；3d抗折强度≥4.2mpa，3d抗压强度≥21mpa，28d抗折强度≥9mpa，28d抗压强度≥55mpa，水泥胶砂流动度200-210mm。
19、本专利技术提供的制备方法中，各原料作用如下：
20、硅酸盐水泥熟料：硅酸盐水泥熟料强度高，反应速度快，为矿粉的水化提供必要的碱性环境，促进矿粉玻璃体的溶解和水化反应的进行，同时为大掺量低碳矿渣水泥提供早期强度。
21、宽分布超细矿粉：本专利技术中选择的宽粒径超细矿粉通过分级粉磨工艺制备，具有比表面积高，粒径分布连续且分布范围广，特征粒径值de<7.5μm，均匀性系数n<0.9的特点，可有效实现粉体颗粒的最紧密堆积。水泥强度和粉体颗粒堆积密实度具有相关性，粉体颗粒在水化反应之前能达到最大密度堆积，则水化产物填充空隙可生成更为密实的结构，从而提升水泥砂浆强度、密实度和耐久性。水与水泥拌合之后，可分为填充水、层间水和反应水。填充水需要填充粉体颗粒间空隙，层间水用于湿润包裹颗粒并形成水膜。因此填充水用量越少，可用于水化反应和形成润滑水膜的水量则相对增长，表现为水泥标准稠度需水量的下降，且早期强度更高。超细矿粉整体比表面积高，其中含有一定比例的超细粉可有效实现填充和反应晶核的作用。本专利技术中对粒径分布曲线进行定量分析，借助python中最小卡方算法对矿粉粒径分布曲线进行准确的拟合计算。本专利技术使用的宽粒径超细矿粉的特征粒径值de<7.5μm和均匀性系数<0.9，可实现较好的粉体紧密堆积效果，有利于减少体系中的填充水，提高层间水的比例，因此制备的无碱激发剂高强固废基水泥标准稠度需水量低于30％，强度高且流动性良好。此外，宽粒径超细矿粉化学组成中活性氧化铝的含量为14～16％，保证大掺量低碳矿渣水泥具有良好的水化活性可生成充足水化产物。
22、石膏：石膏在大掺量固废本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种无碱激发剂高强固废基水泥，其特征在于，所述无碱激发剂高强固废基水泥包括以下质量份原料：
2.根据权利要求1所述的无碱激发剂高强固废基水泥，其特征在于，所述宽分布超细矿粉的比表面积≥700m2/kg，3d活性指数≥87％，28d活性指数≥120％。
3.根据权利要求1或2所述的无碱激发剂高强固废基水泥，其特征在于，所述宽分布超细矿粉中含有14～16％Al2O3。
4.根据权利要求1所述的无碱激发剂高强固废基水泥，其特征在于，所述硅酸盐水泥熟料28d胶砂抗压强度≥55MPa；硅酸盐水泥熟料中碱含量(Na2O+0.658K2O)≤0.6％。
5.根据权利要求1所述的无碱激发剂高强固废基水泥，其特征在于，所述石膏为工业石膏或磷石膏。
6.根据权利要求1所述的无碱激发剂高强固废基水泥，其特征在于，所述无碱激发剂高强固废基水泥，稠度≤30％，初凝时间200-230min,终凝时间270-290min；3d抗折强度≥4.2MPa，3d抗压强度≥21MPa，28d抗折强度≥9MPa，28d抗压强度≥55MPa，水泥胶砂流动度20
7.一种权利要求1-6任一下所述无碱激发剂高强固废基水泥的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：按照配方量的硅酸盐水泥熟料和石膏共同粉磨混合，得到硅酸盐水泥熟料粉；再与宽分布超细矿粉充气加压混合。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述粉磨，是指粉磨至比表面积≥350kg/m3。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述充气加压混合，压强为3-5MPa，混合时间大于1h。
...【技术特征摘要】
1.一种无碱激发剂高强固废基水泥，其特征在于，所述无碱激发剂高强固废基水泥包括以下质量份原料：
2.根据权利要求1所述的无碱激发剂高强固废基水泥，其特征在于，所述宽分布超细矿粉的比表面积≥700m2/kg，3d活性指数≥87％，28d活性指数≥120％。
3.根据权利要求1或2所述的无碱激发剂高强固废基水泥，其特征在于，所述宽分布超细矿粉中含有14～16％al2o3。
4.根据权利要求1所述的无碱激发剂高强固废基水泥，其特征在于，所述硅酸盐水泥熟料28d胶砂抗压强度≥55mpa；硅酸盐水泥熟料中碱含量(na2o+0.658k2o)≤0.6％。
5.根据权利要求1所述的无碱激发剂高强固废基水泥，其特征在于，所述石膏为工业石膏或磷石膏。
6.根据权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴铁军，陈钦松，谢发权，庄云芳，康明，卢海军，叶书峰，张亚楠，汪萍，
申请(专利权)人：安徽精公检测检验中心有限公司，
类型：发明
国别省市：
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