【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于建筑材料，尤其涉及一种凝胶材料、包含其的工业固废固化生土材料及其制备方法。
技术介绍
1、生土材料，是指以原状生土为主要原料，无需焙烧仅需简单加工便可用于房屋建造的建筑材料。生土材料具有突出的蓄热性能，使房屋室内冬暖夏凉；可就地取材，因地制宜，具有可再生性；加工过程低能耗、无污染，据测算其加工能耗和碳排放量分别为黏土砖和混凝土的3％和9％。然而，生土材料的缺点也是非常显著的，其力学性能差、抗震能力不足，耐水性差、缺乏抵抗冻融和风蚀能力，故其使用发展受到很大限制，其在房建中逐渐被混凝土、砌体、钢材替代。另一方面，生土材料通常以土坯、夯土的形式用于建筑施工，这种夯筑成型制作工艺费时费力，并且不适合狭窄或异形空间施工。
2、当前生土强化材料仍以水泥、石灰、聚磷酸盐、聚季铵盐、水玻璃等材料为主，这些材料的生产均属于高能耗、高碳排放的过程，这会极大地降低生土建筑材料的绿色、环保特征。与此同时，我国大量具备潜在水硬活性的工业固废，如脱硫石膏、电石渣、矿渣粉和赤泥等，每年在以数亿吨的规模产生并大量堆存。其中，脱硫石膏是煤炭或石油工业企业处理烟道气中的二氧化硫后得到的工业副产品石膏，主要成分为二水硫酸钙caso4·2h2o；电石渣是电石通过水解获取乙炔气体后的废渣，主要成分为氢氧化钙和水；矿渣粉由钢铁厂冶炼生铁时产生的废渣经干燥磨粉而成，主要由cao、mgo、sio2和al2o3组成；赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的工业固体废弃物，亦以al2o3、sio2、fe2o3和cao为主要组成。若能以这些工业固废作为生土的强化
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种凝胶材料、包含其的工业固废固化生土材料及其制备方法。基于全固废胶凝体系和陈化包覆-搅拌的“两步法”制备工艺的联合使用，在不额外引进添加剂的前提下，最终制备出一种高性能、高流态的工业固废固化生土材料。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：
3、本专利技术的技术方案之一：
4、一种凝胶材料，按照重量份数计，原料包括：
5、脱硫石膏4～6份、电石渣8～10份、矿渣粉10～12份和赤泥6～9份。
6、优选的，所述脱硫石膏的平均粒径小于50μm。
7、优选的，所述电石渣中的cao含量大于60％，平均粒径小于8μm。
8、优选的，所述矿渣粉的比表面积≥400m2/kg，28d活性指数≥95％。
9、优选的，所述赤泥为拜耳法赤泥，其ph值小于12.5，平均粒径小于15μm。
10、有益效果：本专利技术限定了各原料的粒径和比表面积，是为了保证其胶凝活性；控制电石渣中的cao含量大于60％，为了体系中有充足的钙；控制赤泥的ph值，是为了控制体系的碱含量。通过工业固废脱硫石膏、电石渣、矿渣粉和赤泥的四种组分的协同复配，组成全固废胶凝体系，该胶凝体系以硅酸钙(c-s-h)凝胶、硅铝酸钙(c-a-s-h)凝胶和钙矾石(aft)为主要水化产物，可大幅提高生土材料的力学性能以及耐水性、抗冻融等耐久性能。
11、本专利技术的技术方案之二：
12、一种高性能、高流态的工业固废固化生土材料，原料包括生土，减水剂和水，还包括上述凝胶材料。
13、优选的，按照质量份数计，原料包括：
14、生土65～75份、脱硫石膏4～6份、电石渣8～10份、矿渣粉10～12份、赤泥6～9份，减水剂0.3～0.6份和水28～31份。
15、本专利技术的技术方案之三：
16、上述高性能、高流态的工业固废固化生土材料的制备方法，包括以下步骤：将所述原料进行陈化包覆和搅拌处理，制备得到所述工业固废固化生土材料。
17、优选的，该制备方法包括以下步骤：
18、(1)将20wt.％的所述胶凝材料与所述生土混合搅拌3-5min，然后加入30wt.％的水，继续搅拌5-7min，再进行养护；
19、(2)将养护后得到的粉状材料与剩余的胶凝材料、剩余的水以及减水剂，混合并搅拌5-7min，得到所述高性能、高流态的工业固废固化生土材料。
20、有益效果：本专利技术提出了一种“两步法”制备工艺，该制备工艺分为陈化包覆、再搅拌两个步骤。在陈化包覆这一步骤，预先加入的部分胶凝材料可在生土颗粒表面形成一层凝胶包覆层，一方面增强土颗粒间的紧密粘结，另一方面，还能降低生土颗粒之间的接触面积及其对水的吸附，从而在体系中释放出更多的自由水，提高生土材料的流动性，使制备得到的固化生土材料更适于浇筑施工。
21、优选的，所述养护的操作为：
22、在密封，温度为20±2℃，相对湿度大于95％的条件下放置3天。
23、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：
24、本专利技术利用脱硫石膏、电石渣、矿渣粉和赤泥等工业固废组成全固废胶凝体系，替代当前常用的水泥、石灰、聚磷酸盐、聚季铵盐、水玻璃，在提高生土材料力学性能和耐久性的同时，具备显著的低碳环保效益和成本优势；且采用陈化包覆-再搅拌的“两步法”制备工艺，在生土颗粒表面预先形成凝胶包覆层，释放出更多的自由水，制备出高流态的固化生土材料。
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1.一种凝胶材料，其特征在于，按照重量份数计，原料包括：
2.根据权利要求1所述的凝胶材料，其特征在于，所述脱硫石膏的平均粒径小于50μm。
3.根据权利要求1所述的凝胶材料，其特征在于，所述电石渣中的CaO含量大于60％，平均粒径小于8μm。
4.根据权利要求1所述的凝胶材料，其特征在于，所述矿渣粉的比表面积≥400m2/kg，28d活性指数≥95％。
5.根据权利要求1所述的凝胶材料，其特征在于，所述赤泥为拜耳法赤泥，其pH值小于12.5，平均粒径小于15μm。
6.一种高性能、高流态的工业固废固化生土材料，原料包括生土，减水剂和水，其特征在于，原料还包括权利要求1-5任一项所述的凝胶材料。
7.根据权利要求6所述的一种高性能、高流态的工业固废固化生土材料，其特征在于，按照质量份数计，原料包括：
8.一种如权利要求6或7所述的高性能、高流态的工业固废固化生土材料的制备方法，其特征在于，将所述原料进行陈化包覆和搅拌处理，制备得到所述工业固废固化生土材料。
9.根据权利要求8所述的高性
10.根据权利要求9所述的高性能、高流态的工业固废固化生土材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述养护的操作为：
...【技术特征摘要】
1.一种凝胶材料，其特征在于，按照重量份数计，原料包括：
2.根据权利要求1所述的凝胶材料，其特征在于，所述脱硫石膏的平均粒径小于50μm。
3.根据权利要求1所述的凝胶材料，其特征在于，所述电石渣中的cao含量大于60％，平均粒径小于8μm。
4.根据权利要求1所述的凝胶材料，其特征在于，所述矿渣粉的比表面积≥400m2/kg，28d活性指数≥95％。
5.根据权利要求1所述的凝胶材料，其特征在于，所述赤泥为拜耳法赤泥，其ph值小于12.5，平均粒径小于15μm。
6.一种高性能、高流态的工业固废固化生土材料，原料包括生土，减水...
【专利技术属性】
技术研发人员：李辉，迂晨，朱绘美，常宁，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：
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