[發(fā)明專利]高活性砒砂巖膠凝材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810035936.6
• 申請日: 2018-01-15
• 公開（公告）號: CN108164247B
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李長明;趙順波;李長永;王立久;曲福來
• 申請（專利權(quán)）人: 華北水利水電大學(xué)
• 主分類號: C04B28/26
• 分類號: C04B28/26
• 代理公司: 鄭州博派知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 41137
• 代理人: 方燕玉

本發(fā)明公開了一種高活性砒砂巖膠凝材料及其制備方法，其各組分的組成及質(zhì)量百分比為：高活性砒砂巖：70%?90%，礦物摻合料：0%?20%和改性水玻璃溶液：10%?25%。本發(fā)明所得高活性膠凝材料常溫養(yǎng)護(hù)的28天抗壓強(qiáng)度達(dá)到12?21MPa，塑料密封或蒸汽高溫養(yǎng)護(hù)下28天抗壓強(qiáng)度可達(dá)26?42MPa。其抗壓強(qiáng)度顯著高于未激活的一般砒砂巖改性材料，其中常溫養(yǎng)護(hù)的，28天后，其抗壓強(qiáng)度會隨養(yǎng)護(hù)時間的增長而增加，最終其強(qiáng)度也可達(dá)到26?42MPa，而未激活的一般砒砂巖材料，其28天抗壓強(qiáng)度僅可達(dá)到3?10MPa，即使養(yǎng)護(hù)時間增加也不會超過12?21MPa。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，特別涉及一種高活性砒砂巖膠凝材料及其制備方法。

背景技術(shù)

水土流失，黃河淤積，一直是我國黃河中下游地區(qū)近百年來面臨的嚴(yán)峻問題，究其原因在于黃土高原地區(qū)生態(tài)退化，土壤侵蝕嚴(yán)重。土壤侵蝕與生態(tài)退化二者互相促進(jìn)，形成惡性循環(huán)。生態(tài)退化和水土流失產(chǎn)生的大量泥沙匯入黃河導(dǎo)致黃河河床迅速抬高，形成地上懸河，嚴(yán)重威脅黃河中下游地區(qū)沿岸人民的生命和財產(chǎn)安全，制約沿岸地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

在內(nèi)蒙古、山西和陜西三省交界地區(qū)，分布著一種特殊的風(fēng)化較為嚴(yán)重的松散、破碎巖層—砒砂巖。砒砂巖在干燥狀態(tài)下堅硬如石頭，遇水則潰散成泥。其原因在于，砒砂巖內(nèi)部含有大量遇水膨脹的粘土礦物，遇水侵蝕后巖體結(jié)構(gòu)難以承受膨脹作用而發(fā)生潰散。砒砂巖分布地區(qū)面積約1.67萬km²，是黃河中游發(fā)生劇烈侵蝕作用的中心，也是黃河粗泥沙的核心來源區(qū)。砒砂巖是黃河及其支流粗泥沙的主要來源，也是導(dǎo)致當(dāng)?shù)厮亮魇Ш蜕鷳B(tài)退化的元兇。同時，砒砂巖也是一種潛在的資源，如何利用砒砂巖研制工程材料，來促進(jìn)當(dāng)?shù)氐乃亮魇е卫砗蜕鷳B(tài)修復(fù)已成為一個迫在眉睫的問題。

近年來，國內(nèi)已有不少研究探討了砒砂巖的資源化利用問題，如利用砒砂巖研制筑壩材料、將砒砂巖與沙復(fù)配成土進(jìn)行農(nóng)業(yè)種植、利用砒砂巖吸固重金屬離子等。

然而，砒砂巖是一種含有少量粘土礦物的泥質(zhì)砂巖、砂頁巖，雖然具有一定的火山灰活性，但火山灰活性較低，研制的改性材料一般工程強(qiáng)度較低，難以滿足一般工民建工程的需求。

粘土礦物成分既是導(dǎo)致砒砂巖潰散成沙的根源，同時也是一種硅鋁資源，具有成為膠凝材料的潛質(zhì)。因此，將砒砂巖的火山灰活性予以激活，提高其火山灰活性，將其制備成高強(qiáng)度的膠凝材料，這樣既能實(shí)現(xiàn)砒砂巖的資源化利用，滿足當(dāng)?shù)貙Ω邚?qiáng)度砒砂巖改性材料的需求，又能促進(jìn)當(dāng)?shù)厮亮魇У闹卫砗凸っ窠üこ探ㄔO(shè)，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)和社會發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高活性砒砂巖膠凝材料及其制備方法，解決了工業(yè)廢棄物帶來的環(huán)境問題同時達(dá)到了提高砒砂巖膠凝材料活性，促進(jìn)其在工民建及水保工程中應(yīng)用的效果。

一種高活性砒砂巖膠凝材料，其各組分的組成及質(zhì)量百分比為：高活性砒砂巖：70%-90%，礦物摻合料：0%-20%和改性水玻璃溶液：10%-25%。

進(jìn)一步地，高活性砒砂巖是指經(jīng)高溫激發(fā)和機(jī)械粉磨的砒砂巖。

進(jìn)一步地，所述高溫激發(fā)為煅燒，所述煅燒溫度：400-900℃，煅燒時間：0.5-6小時。

進(jìn)一步地，所述機(jī)械粉磨為行星磨粉磨，粉磨時間：0.3-6 小時。

進(jìn)一步地，所述改性水玻璃溶液是指一般工業(yè)水玻璃經(jīng)添加氫氧化鈉等堿性試劑改性后的水玻璃，其模數(shù)即水玻璃中SiO₂與Na₂O的比值為M_s=1.0-2.5。

進(jìn)一步地，所述礦物摻合料是指粉煤灰、礦渣、鋼渣、煤矸石、爐渣、高嶺土粉、石灰石粉、氧化鎂粉中一種或兩種以上混合；所述礦渣是指高爐冶煉生鐵所得以硅酸鈣和鋁硅酸鈣為主要成分的熔融物，以氧化鋁、二氧化硅和氧化鈣為主要成分，比表面積大于400m²/kg的粉狀物。