一种基于固废基材料的砂浆及其制备方法技术

技术编号：44400159 阅读：1 留言：0更新日期：2025-02-25 10:13

本发明专利技术公开了一种基于固废基材料的砂浆及其制备方法，属于建筑材料技术领域。所述砂浆包括重量份计的水泥315～360份、偏高岭土13.5～22.5份、废黏土砖粉45～58.5份、石灰石粉13.5～27份、电石渣9～13.5份、生石灰9～13.5份、标准砂1350份、水225份、纳米C‑S‑H晶种5.4～10.8份和链烷醇胺0.09～0.225份。本发明专利技术纳米C‑S‑H的制备使用蔗渣灰和电石渣，实现了资源化利用；使用的固废基材料颗粒之间不仅相互填充，还产生化学协同作用促使生成更多水化产物，改善砂浆性能；选用的外加剂在促进水化方面具有协同作用，进一步提升砂浆性能；制备过程使用了多种固废基材料，提高了资源利用率。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及建筑材料，具体涉及一种基于固废基材料的砂浆及其制备方法。

技术介绍

1、目前，我国每年产生的固体废弃物在40亿吨以上，若不及时处理，大量储存的固体废弃物不仅占用大量的场地，还会造成严重的环境污染。调研发现一些固体废弃物(如蔗渣灰、电石渣和废黏土砖粉等)的氧化物组成与硅酸盐水泥类似，均主要由cao、sio2、al2o3和fe2o3组成，具有成为水泥替代材料的潜力。将这些固体废弃物作为辅助性胶凝材料使用制备砂浆和混凝土制品，不仅能从根本上减少水泥用量，进而降低水泥工业的碳排放，还能提高固体废弃物的利用率并减轻其对生态环境造成的不利影响。

2、早期活性低一直是限制水泥替代材料大规模应用的主要因素，针对砂浆而言，主要体现在混合水泥砂浆的早期抗压强度低于纯硅酸盐水泥砂浆。通过合理优化配合比或根据胶凝材料组成选择适配的化学外加剂可以有效解决该问题，因为砂浆是由多种组分混合制备而成，每一种组分特性的变化均可能会对其性能产生显著影响。综上所述，采用合适的胶凝材料组成辅以有效的活性激发手段对于制备低碳、高抗压强度砂浆具有重要的现实意义。

技术实现思路

1、本专利技术为了从根本上减轻固废堆积对生态环境造成的污染、减少水泥工业的碳排放并降低高性能砂浆的制造成本，提供一种基于固废基材料的砂浆及其制备方法。

2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：

3、一种基于固废基材料的砂浆，包括以下重量份的组分：

4、水泥315～360份；

5、偏高岭土13.5～22.5份；

6、废黏土砖粉45～58.5份；

7、石灰石粉13.5～27份；

8、电石渣9～13.5份；

9、生石灰9～13.5份；

10、标准砂1350份；

11、水225份；

12、纳米c-s-h晶种5.4～10.8份；

13、链烷醇胺0.09～0.225份。

14、进一步地，所述纳米c-s-h晶种的制备操作如下：采用naoh溶液处理蔗渣灰得到硅酸钠溶液，na/si的摩尔比为2:1，料液比为16％；采用hno3溶液处理电石渣得到硝酸钙溶液，ca/no3的摩尔比为1:2，料液比为22％；在20～25℃，以硅酸钠溶液为硅源、硝酸钙溶液为钙源，以聚羧酸减水剂为分散稳定剂，通过共沉淀法合成制得纳米c-s-h晶种。

15、进一步地，所述电石渣的ca(oh)2含量＞80％，粒径为5～20μm。

16、进一步地，所述naoh溶液和hno3溶液的浓度均为60％；所述蔗渣灰的sio2含量＞75％，比表面积为525m2/kg；所述聚羧酸减水剂的固含量为19.8％，减水率＞35％；以103g硅酸钠溶液为硅源、110g硝酸钙溶液为钙源，以92g聚羧酸减水剂为分散稳定剂制得纳米c-s-h晶种，聚羧酸减水剂的质量分数为7.8％。

17、进一步地，采用蠕动泵将硅酸钠溶液和硝酸钙溶液滴加到聚羧酸减水剂中，在30min以内滴加完毕，期间控制溶液ph为11.7±0.1，搅拌速率为280～300rpm，滴加结束后老化3h以上。

18、进一步地，所述水泥为普通硅酸盐水泥，比表面积为355m2/kg，其中c3s含量为59.38％，c3a含量为7.28％，c4af含量为11.64％。

19、进一步地，所述偏高岭土的细度为过1250目筛，其中al2o3含量为43.44％，sio2含量为54.55％；

20、所述废黏土砖粉的细度为过200目筛，其中al2o3含量为12.89％，sio2含量为60.28％，cao含量为14.03％，fe2o3含量为5.47％；

21、所述石灰石粉的粒径均在100μm以下，其中方解石含量为85％，白云石含量为15％；

22、所述生石灰的纯度＞95％，比表面积为396m2/kg。

23、进一步地，所述纳米c-s-h晶种的平均粒径为152nm左右，固含量为19.26％。

24、进一步地，所述链烷醇胺为二乙醇单异丙醇胺，链烷醇胺的有效含量＞85％。

25、一种基于固废基材料的砂浆的制备方法，包括以下步骤：

26、s1、称取各质量的水泥、偏高岭土、废黏土砖粉、石灰石粉、电石渣和生石灰混合均匀，得到胶凝材料；

27、s2、称取各质量的纳米c-s-h晶种、链烷醇胺、水和标准砂，然后与胶凝材料混合均匀，得到所述砂浆。

28、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：

29、1、本专利技术所使用的纳米c-s-h晶种为固废预处理后通过共沉淀法制备，既保证了c-s-h晶种的纯度，同时又实现了固废的资源化利用。

30、2、本专利技术所使用的偏高岭土和废黏土砖粉组成中含有较多al2o3，均可以与石灰石粉产生化学协同作用，促进水化产物的生成，有利于实现较高的水泥取代率。另外，偏高岭土相比废黏土砖粉具有更高的早期活性，可以弥补一部分由于稀释效应导致的早期强度损失。高碱性环境有利于激发早期偏高岭土和废黏土砖粉的活性，采用电石渣和生石灰增加混合水泥浆体的碱度，进一步提高早期水化程度，生石灰溶解放热也会提高水化反应速率。各胶凝材料之间具有不同的粒径分布，可以互相填充，有利于密实微观结构的形成。

31、3、本专利技术同时添加c-s-h晶种和链烷醇胺，可使胶凝体系水化程度得到大幅提升。c-s-h晶种在胶凝体系中的作用主要表现为促进硅酸盐矿物的水化和辅助性胶凝材料的火山灰反应。链烷醇胺除了促进水泥水化和辅助性胶凝材料的火山灰反应外，还可以促进水泥、偏高岭土和废黏土砖粉中的铝相与石灰石之间的反应，促进更多水化产物的生成。

32、4、本专利技术使用到多种固体废弃物作为原材料。一方面提高固废的利用率并减轻其对生态环境的污染，另一方面在不影响砂浆性能的前提下减少水泥用量，从根源上减少碳排放并降低砂浆的制造成本。

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【技术保护点】

1.一种基于固废基材料的砂浆，其特征在于，包括以下重量份的组分：

2.根据权利要求1所述的一种基于固废基材料的砂浆，其特征在于，所述纳米C-S-H晶种的制备操作如下：采用NaOH溶液处理蔗渣灰得到硅酸钠溶液，Na/Si的摩尔比为2:1，料液比为16％；采用HNO3溶液处理电石渣得到硝酸钙溶液，Ca/NO3的摩尔比为1:2，料液比为22％；在20～25℃，以硅酸钠溶液为硅源、硝酸钙溶液为钙源，以聚羧酸减水剂为分散稳定剂，通过共沉淀法合成制得纳米C-S-H晶种。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于固废基材料的砂浆，其特征在于，所述电石渣的Ca(OH)2含量＞80％，粒径为5～20μm。

4.根据权利要求2所述的一种基于固废基材料的砂浆，其特征在于，所述NaOH溶液和HNO3溶液的浓度均为60％；所述蔗渣灰的SiO2含量＞75％，比表面积为525m2/kg；所述聚羧酸减水剂的固含量为19.8％，减水率＞35％；以103g硅酸钠溶液为硅源、110g硝酸钙溶液为钙源，以92g聚羧酸减水剂为分散稳定剂制得纳米C-S-H晶种，聚羧酸减水剂的质量分数为7.8％。

5.根据权利要求2所述的一种基于固废基材料的砂浆，其特征在于，采用蠕动泵将硅酸钠溶液和硝酸钙溶液滴加到聚羧酸减水剂中，在30min以内滴加完毕，期间控制溶液pH为11.7±0.1，搅拌速率为280～300rpm，滴加结束后老化3h以上。

6.根据权利要求1所述的一种基于固废基材料的砂浆，其特征在于，所述水泥为普通硅酸盐水泥，比表面积为355m2/kg，其中C3S含量为59.38％，C3A含量为7.28％，C4AF含量为11.64％。

7.根据权利要求1所述的一种基于固废基材料的砂浆，其特征在于，所述偏高岭土的细度为过1250目筛，其中Al2O3含量为43.44％，SiO2含量为54.55％；

8.根据权利要求1所述的一种基于固废基材料的砂浆，其特征在于，所述纳米C-S-H晶种的平均粒径为152nm左右，固含量为19.26％。

9.根据权利要求1所述的一种基于固废基材料的砂浆，其特征在于，所述链烷醇胺为二乙醇单异丙醇胺，链烷醇胺的有效含量＞85％。

10.根据权利要求1～9任一一项所述的一种基于固废基材料的砂浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

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【技术特征摘要】

1.一种基于固废基材料的砂浆，其特征在于，包括以下重量份的组分：

2.根据权利要求1所述的一种基于固废基材料的砂浆，其特征在于，所述纳米c-s-h晶种的制备操作如下：采用naoh溶液处理蔗渣灰得到硅酸钠溶液，na/si的摩尔比为2:1，料液比为16％；采用hno3溶液处理电石渣得到硝酸钙溶液，ca/no3的摩尔比为1:2，料液比为22％；在20～25℃，以硅酸钠溶液为硅源、硝酸钙溶液为钙源，以聚羧酸减水剂为分散稳定剂，通过共沉淀法合成制得纳米c-s-h晶种。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于固废基材料的砂浆，其特征在于，所述电石渣的ca(oh)2含量＞80％，粒径为5～20μm。

4.根据权利要求2所述的一种基于固废基材料的砂浆，其特征在于，所述naoh溶液和hno3溶液的浓度均为60％；所述蔗渣灰的sio2含量＞75％，比表面积为525m2/kg；所述聚羧酸减水剂的固含量为19.8％，减水率＞35％；以103g硅酸钠溶液为硅源、110g硝酸钙溶液为钙源，以92g聚羧酸减水剂为分散稳定剂制得纳米c-s-h晶种，聚羧酸减水剂的质量分数为7.8％。

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【专利技术属性】
技术研发人员：康阳阳，夏艳晴，张雨晴，唐涛，张柯莹，
申请(专利权)人：嘉华特种水泥股份有限公司，
类型：发明
国别省市：

全部详细技术资料下载我是这个专利的主人