[發(fā)明專利]一種堿激發(fā)凝灰?guī)r膠凝材料及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011224879.X
• 申請(qǐng)日: 2020-11-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112239330A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張彤煒;于子豪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘭州大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B7/24
• 分類號(hào): C04B7/24;C04B7/36
• 代理公司: 北京中譽(yù)威圣知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11279
• 代理人: 趙莎莎

本發(fā)明公開(kāi)了一種堿激發(fā)凝灰?guī)r膠凝材料及其制備方法，原料包括:凝灰?guī)r石粉、氫氧化鈉溶液、硅酸鈉溶液。凝灰?guī)r石粉、氫氧化鈉溶液、硅酸鈉溶液的具體用量為凝灰?guī)r石粉、氫氧化鈉溶液、硅酸鈉溶液的質(zhì)量比為25:10:1。本發(fā)明通過(guò)堿溶液對(duì)凝灰?guī)r石粉進(jìn)行激發(fā)，可以使凝灰?guī)r石粉作為膠凝材料硬化后7天抗壓強(qiáng)度達(dá)到36MPa，為普通硅酸鹽水泥的7天抗壓強(qiáng)度的85％；密度為1720kg/m³，為普通硅酸鹽水泥試樣密度的88％。制備過(guò)程無(wú)需煅燒，無(wú)需蒸養(yǎng)，并且有效解決了機(jī)制砂制砂過(guò)程中以及其他的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的凝灰?guī)r石粉無(wú)法處理且污染環(huán)境的問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種堿激發(fā)凝灰?guī)r膠凝材料的制備方法。

背景技術(shù)

由于在干法生產(chǎn)機(jī)制砂的過(guò)程中產(chǎn)生了大量的石粉，不僅引起粉塵污染，而且這些石粉混雜在機(jī)制砂之中會(huì)明顯降低混凝土的工作性能，而這些石粉的處理一般是收集并深埋，或作為混凝土摻合料使用，深埋不僅造價(jià)高而且會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生一定影響，作為混凝土摻合料使用則處理的量非常有限而且會(huì)影響混凝土的工作性能。所以一種將機(jī)制砂中產(chǎn)生的石粉再次利用，變廢為寶的方法不但能產(chǎn)生很大的經(jīng)濟(jì)效益，還可以產(chǎn)生巨大的環(huán)境效益。

目前很多國(guó)家都在發(fā)展堿激發(fā)膠凝材料，而凝灰?guī)r中巨大的硅鋁含量說(shuō)明其有巨大的堿激發(fā)潛力。但是，目前國(guó)內(nèi)外的研究中，大多數(shù)堿激發(fā)材料或是前驅(qū)體需要經(jīng)過(guò)煅燒處理或者試樣需要經(jīng)過(guò)蒸養(yǎng)或加壓方式養(yǎng)護(hù)，亦或是需要添加一定量的水泥(Glukhovsky，1994；Allahverdi，2008；Dali，2011；Ebrahim，2012；Li，2020et.al)，由于前驅(qū)體的處理以及養(yǎng)護(hù)方式的限制，降低了地聚合物的環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性。例如，針對(duì)凝灰?guī)r粉末，已公開(kāi)發(fā)明專利《一種凝灰?guī)r地質(zhì)聚合物復(fù)合材料及其制備方法》(202010447662.9)采用部分替代硅酸鹽水泥的方法，制成復(fù)合硅酸鹽材料，凝灰?guī)r需先進(jìn)行研磨至75μm～85μm。已公開(kāi)發(fā)明專利《一種環(huán)保膠凝材料及其制備方法與應(yīng)用》(202010387846.0)采用800℃高溫煅燒凝灰?guī)r，與生石灰和粉煤灰組成復(fù)合材料。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決當(dāng)前工業(yè)固廢凝灰?guī)r石粉污染環(huán)境，水泥生產(chǎn)消耗巨大能源且排放大量二氧化碳的等環(huán)境問(wèn)題，本發(fā)明提供一種無(wú)需研磨、無(wú)需蒸養(yǎng)、無(wú)需高溫煅燒、無(wú)需添加水泥、粉煤灰等其他材料的堿激發(fā)凝灰?guī)r膠凝材料及制備方法，解決了凝灰?guī)r石粉污染環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了固廢的二次利用，并且可以減少使用水泥而引發(fā)的能源消耗和大量二氧化碳排放的問(wèn)題。

一種堿激發(fā)凝灰?guī)r膠凝材料，所述膠凝材料按照重量百分比包括：69.4％的凝灰?guī)r石粉，27.8％的氫氧化鈉(NaOH)溶液，2.8％的硅酸鈉(Na₂SO₄)溶液，所述的凝灰?guī)r粉末粒徑0.01～0.03mm，粉末的比表面積大于等于1.1644m²/g，粉末中二氧化硅(SO₂)含量大于等于65％，三氧化二鋁(Al₂O₃)含量大于等于11％，氧化鈣(CaO)含量小于5％。制備完成后的堿激發(fā)凝灰?guī)r膠凝材料7天抗壓強(qiáng)度36MPa，密度1720kg/m³。

進(jìn)一步地，所述的氫氧化鈉(NaOH)溶液的濃度為7.5mol/L，溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％。

進(jìn)一步地，所述的硅酸鈉(Na₂SiO₄)溶液的濃度為0.164mol/L，溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％。

一種堿激發(fā)凝灰?guī)r膠凝材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1、將凝灰?guī)r機(jī)制砂生產(chǎn)過(guò)程負(fù)壓抽取的凝灰?guī)r石粉置于凈漿攪拌機(jī)中，并加入氫氧化鈉溶液攪拌5分鐘；

步驟2、按步驟1攪拌5分鐘后向漿體中加入硅酸鈉溶液繼續(xù)攪拌5分鐘；