[發明專利]一種改性玻璃尾砂水泥基輔助性膠凝材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410366412.7
• 申請日: 2014-07-29
• 公開（公告）號: CN104129935A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 郝成偉;鄧敏;陳登;錢紅梅;姜蕾
• 申請（專利權）人: 皖西學院;南京工業大學
• 主分類號: C04B7/24
• 分類號: C04B7/24
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明屬于建筑材料領域，涉及用于水泥基材料，特別涉及一種利用玻璃尾砂制備水泥基輔助性膠凝性材料的方法。

背景技術

2013年，中國水泥產量達到24.1億噸，廣泛應用于工業、農業、國防、城市建設、水利以及海洋開發等工程建設中，有力地支撐了我國經濟和社會的快速發展，然而，水泥工業是我國能源資源消耗最大的行業之一，約占全國能源消耗總量的5%，顆粒物排放量約占工業排放總量的30%左右，這就對我國工業能源、資源和環保的壓力進一步加劇。受高能耗影響的水泥工業加劇了全社會對資源、能源和環境的壓力，同時又制約了水泥工業的可持續發展，而降低水泥產量途徑在目前國民經濟建設是不可行的。

國內外都注重在水泥中摻入工業廢棄物或工業廢渣作為輔助性膠凝材料，使用輔助性膠凝材料能降低水泥用量，延長水泥基材料使用壽命，提高水泥的應用效率，從而間接降低生產水泥能耗、減少CO₂排放，目前中國通過制定標準使工業廢渣在水泥中作為混合材的應用技術得到廣泛應用，其作用在于一方面保護環境、變廢為寶和可持續發展，另一方面調節水泥性能，改善水泥混凝土的耐久性，延長安全使用期，有較高的經濟效益。但由于輔助性膠凝材料活性較低，導致水泥基材料早期強度低，限制了工業廢渣的摻量及復合水泥的應用范圍。只有通過提高水泥熟料的使用效率——在力學性能不受影響的前提下增加混合材或摻合料的摻入量，但目前混合材或摻合料的品種還不夠豐富，主要是以粒化高爐礦渣、粉煤灰等為主，由于國民經濟建設需要，礦渣和粉煤灰在混凝土中也存在供不應求、價格上漲等因素。為了更為有效地利用工業廢棄物，尋找新型水泥基混合材或摻合料即水泥基輔助性膠凝材料，并提高其活性，使之成為具有性能調節功能的水泥基輔助性膠凝材料越來越引起人們的重視。

本發明采用的玻璃尾砂主要是玻璃廠生產原料石英砂經粉碎篩選后的廢棄物，主要成分是石英，SiO₂含量大于85%。玻璃尾砂具有粒度細、數量大、可回收利用，具有二次資源與環境污染雙重特性，為固體廢料堆積，不僅占用土地，也會污染環境。我國對石英尾砂綜合利用主要集中在用于聚醋酸乙烯酯涂料、作為配料生產水泥熟料、提取超高純石英砂、生產陶粒等方面，然而生產的這些制品附加值低，受運距限制，不易實現大規模生產。

發明專利CN1887763A《一種預處理的黃河淤砂或淤泥、由其獲得的凝石膠凝材料及它們的制備方法》和CN100567194C《一種利用鐵尾礦生產混凝土活性摻合料的方法》均公開采用熱液蝕變反應分別對黃河淤砂或淤泥和磁鐵石英巖型鐵礦鐵尾礦進行改性，獲得混凝土摻合料，目的是分別消耗黃河淤砂或淤泥和尾礦，降低混凝土的造價。這兩個發明都是制備水泥基輔助性膠凝材料的方法，均沒有涉及到玻璃尾砂，并且發明中提到的蝕變劑配料較為復雜；另外，發明專利CN100567194C中鐵尾礦制備混凝土摻合料方法較單一，實際生產中也存在一定的難處。

發明內容

本發明目的是提供一種改性玻璃尾砂水泥基輔助性膠凝材料及其制備方法，進一步拓寬新型水泥基輔助性膠凝材料的范圍。本發明利用惰性材料玻璃尾砂進行改性，增加其表面膠凝性，減少水泥基材料收縮變形且增加水泥基材料的早期強度，達到消耗玻璃尾砂工業廢棄物、減少生產水泥熟料、提高水泥基材料耐久性，對實現節能減排和水泥混凝土工業的可持續發展有重要的理論意義和實用價值。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案實現：

一種改性玻璃尾砂水泥基輔助性膠凝材料，原料為按照質量比為70-100：0-30的玻璃尾砂和改性輔料；所述改性輔料為鈣質材料或鈣鎂質材料或二者任意質量比的混合物。

作為本發明進一步的方案：所述玻璃尾砂和改性輔料的質量比為70-90：10-30；所述玻璃尾砂的主要成分是石英，SiO₂含量大于85%，取自玻璃廠生產玻璃的原料石英砂經粉碎篩選后的廢棄物；鈣質材料的主要成分為CaO，取自電化廠濕法乙炔生產PVC的副產品電石渣；鈣鎂質材料的主要成分為CaO和MgO，取自菱鎂礦尾礦。

所述的改性玻璃尾砂水泥基輔助性膠凝材料的制備方法：將所有原料混合后，采用機械粉磨、水熱、低溫煅燒和水熱-煅燒中的任意一種方法處理，即得改性玻璃尾砂水泥基輔助性膠凝材料。

作為本發明進一步的方案：所述的改性玻璃尾砂水泥基輔助性膠凝材料的制備方法，具體包括以下四種：

方法1：將玻璃尾砂在球磨機進行機械粉磨時間為30min~1h，至顆粒粒徑為80μm方孔篩篩余10wt%±2wt%為止，即得改性玻璃尾砂水泥基輔助性膠凝材料；