[發明專利]一種蒸養堿激發水泥的制備和使用方法

有效

• 申請號: 201910835458.1
• 申請日: 2019-09-05
• 公開（公告）號: CN110451827B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 彭美勛;馬洪超;劉文偉;肖秋國;宋飛;朱贊宇;樊鑫鋒;李廣;周心怡;矯心悅
• 申請（專利權）人: 湖南湘楚先路環?？萍加邢挢熑喂?/a>
• 主分類號: C04B7/44
• 分類號: C04B7/44;C04B7/47;C04B7/42
• 代理公司: 張家界市慧誠商標專利事務所 43209
• 代理人: 高紅旺

本發明公開了一種蒸養堿激發水泥的制備和使用方法，由少量工業堿與硅鋁酸鉀鈉及石灰石混合粉磨后于1250~1300℃煅燒急冷得到熟料，將熟料磨細成粉后均勻混入模數為1.0~3.2的鈉水玻璃3.0~12.0%即得水泥，水泥加水混勻后在50~80℃蒸養8~24小時即獲得高強度的硬化體。本發明制備的水泥具有快速硬化、強度高、原料廣泛、廉價、低耗和低碳排放及性能穩定易控等特點，尤其適于制備預制構件。

技術領域

本發明屬于水泥建筑材料及其應用領域，特別涉及一種堿激發水泥的制備和使用方法。

背景技術

自1824年英國人J.阿斯普丁取得硅酸鹽水泥的專利權至今，產能巨大的硅酸鹽水泥近200年來為人類文明發展立下了汗馬功勞，但其主要組成物—硅酸鹽熟料的制備仍存在碳排放、能耗和物耗高，粉塵和硫氮氧化物氣體污染嚴重及水泥耐蝕耐久性差等突出問題。堿激發水泥具有早強、抗腐蝕和凍融性好等突出優點，可大量利用固體廢渣，低碳節能環保，被認為是最有可能替代硅酸鹽水泥的新型水泥品種之一。傳統的堿激發水泥為用強堿激發活性非晶硅鋁酸（鈣）鹽而硬化的雙組份水泥，仍存在諸多不足，成為阻礙其推廣應用的瓶頸：（1）高嶺土的化學組成相對遠離上地殼平均值，資源較稀缺，而其它堿激發水泥的主要原料如粉煤灰和高爐礦渣等因大量用作硅酸鹽水泥的摻和料而價格上漲，故其原料成本堪憂；（2）大量摻入的工業堿激發劑（按Na₂O計占3~14wt%）使其成本居高不下，且易于泛堿而影響耐久性；（3）工業廢渣固有的組成多變性使以其為主要原料制備的堿激發水泥性能和制備工藝難以穩定調控和標準化。專利CN102730996A公開了一種單組分堿激發水泥的制備方法，系將含SiO₂、Al₂O₃和CaO的固體原料與堿混合在950～1200℃保溫煅燒，冷卻后再研磨得到水泥，使用時將水泥粉直接水化后在50～80℃保濕養護得到硬化的水泥石。但該水泥中Na₂O+0.658K₂O 含量為6～25%，與傳統雙組份堿激發水泥相比并未降低，且堿金屬全來源于昂貴的工業堿鹽，雖然其煅燒溫度較低，但其成本仍然偏高而沒有明顯的優勢。彭美勛等的研究（Applied Clay Science, 2017,139: 64~71）表明，SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO和Na₂O的混合物在1200℃以下煅燒所得熟料主要由各種結晶相組成，其水化相也主要為晶相。由于只有少數晶相具有膠凝性，從而水泥的膠凝性受到限制，這與水泥和水化體均為非晶相的高膠凝性堿激發水泥存在很大的差異。

發明內容

將硅鋁酸鈣煅燒熔融急冷即得到以非晶玻璃相為主的高爐礦渣，后者具有很高的堿激發膠凝性。堿金屬組份摻入硅鋁酸鈣原料中可顯著降低后者的熔融溫度并提高其反應活性，以其為活性組份制備堿激發水泥還可減少堿激發劑摻量，從而從兩方面降低成本。本發明的目的在于提供一種堿激發水泥的制備方法，其通過燒制以玻璃相為主、化學組成主要為SiO₂、Al₂O₃、CaO、Na₂O和K₂O的熟料來制備堿激發劑耗量低的堿激發水泥。

為實現上述目的，本發明的實施方案為：一種蒸養堿激發水泥的制備方法，

由工業堿、石灰石和硅鋁酸鉀鈉原料混合、磨細至全過100目篩的細度，然后在氧化氣氛中于1250~1350℃充分煅燒后急冷得到干燥熟料，磨細熟料至200目篩余≤10%的細度后混合鈉水玻璃制得水泥。