[發明專利]一種基于微波養護的鈣鋁水滑石結構地聚水泥及制備方法

有效

• 申請號: 202110326346.0
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN113045231B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 唐寧;王延軍;潘文浩;吳麗梅;葉友林;李綏;陳棟;王晴;陳彥文
• 申請（專利權）人: 沈陽建筑大學
• 主分類號: C04B12/00
• 分類號: C04B12/00;C04B7/153;C04B7/26;C04B28/00;C04B40/02;C04B111/20;C04B111/28
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 徐笑陽

本發明提供一種基于微波養護的鈣鋁水滑石結構地聚水泥及制備方法，該鈣鋁水滑石結構的地聚水泥的制備方法為，將硅鋁相材料、羥基聚合鋁鐵、硝酸鈣、氫氧化鈉、偏硅酸鈉和鋼渣按照一定比例混合，再加入一定量的水攪拌，凝結硬化后脫模，將脫模的試塊置于微波養護設備內進行兩次微波養護，所制得的材料即為硬化后具有鈣鋁水滑石結構的地聚水泥。本發明所述型含有鈣鋁水滑石結構的地聚水泥，既能實現對硅鋁相固廢材料的大宗利用，又能夠固化氯離子，提升混凝土服役過程中的耐久性與抗侵蝕能力。此類地聚水泥原料來源廣泛，可操作性強，可作為替代水泥的綠色膠凝材料。

技術領域

本發明涉及綠色膠凝材料制備技術領域，特別涉及一種基于微波養護的鈣鋁水滑石結構地聚水泥及制備方法。

背景技術

氯鹽侵蝕引起的鋼筋銹蝕是引發鋼筋混凝土結構銹脹開裂的主要原因。每年，由于大量使用含有氯離子的化冰鹽以及濱海地區海水海風的侵蝕，大量混凝土結構在服役后，出現保護層剝落現象，服役壽命大幅度縮短，由此造成巨大的經濟損失。實際上，氯離子并不直接參與銹蝕物的產生，而是起到催化劑的作用。氯離子通過混凝土的孔隙或微裂縫浸入到鋼筋表面，當鋼筋周圍的氯離子濃度累積達到閾值時，鋼筋表面的氧化膜即發生破壞，產生鋼筋銹蝕。因此，固化氯離子是提升鋼筋混凝土耐久性的有效途徑之一。

水滑石結構是一類由帶正電荷層和層間填充帶負電荷的陰離子所構成的層狀化合物。其層間的陰離子可與外界溶液中的陰離子進行交換，因此可以固化陰離子。基于此，本發明提出一種新型的鈣鋁水滑石結構的地聚水泥及其制備方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于微波養護的鈣鋁水滑石結構地聚水泥及制備方法，利用地聚水泥中鈣鋁水滑石結構固化氯離子，以解決鋼筋混凝土結構由于受到各種環境條件的氯離子侵蝕，在服役壽命期間而破壞的難題，為鋼筋混凝土的耐久性提升提供新的技術方案。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種基于微波養護的鈣鋁水滑石結構地聚水泥，按照質量百分比，其原料組成為：硅鋁相材料為50％～60％，羥基聚合鋁鐵為12％～15％，硝酸鈣為4％～8％，氫氧化鈉為4％～8％，偏硅酸鈉為17％～22％，鋼渣為1％～3％。

進一步地，所述硅鋁相材料為富含活性硅、鋁元素的材料，按照質量百分比，硅含量大于35％，鋁含量大于25％，具體為礦渣、粉煤灰、高嶺土等中的一種或多種混合。

進一步地，所述羥基聚合鋁鐵為羥基聚合硫酸鋁鐵或羥基聚合氯化鋁鐵，其中摩爾比Al:Fe＝9:1～1:1，堿化度B小于2.5，具有水解-聚合作用，其水解-聚合產物為羥基聚合鋁、羥基聚合鐵和羥基鋁鐵共聚物。

進一步地，所述鋼渣為高爐鋼渣，主要礦物成份為硅酸二鈣、硅酸三鈣、三氧化二鐵、氧化錳以及少量游離氧化鈣，其中三氧化二鐵質量分數大于20％，氧化錳質量分數大于2％。

本發明另一方面提供了基于上述組成的地聚水泥的制備方法，具體包括如下步驟：

(1)將硅鋁相材料、羥基聚合鋁鐵、硝酸鈣、氫氧化鈉、偏硅酸鈉和鋼渣等原材料按比例混合均勻，粉磨后獲得多元復合粉體；

(2)復合粉體與水進行水化反應，得到地聚水泥漿體；

(3)地聚水泥漿體硬化后，置于微波養護設備內進行兩次微波養護，最終得到的硬化體即為具有鈣鋁水滑石結構的地聚水泥。

進一步地，步驟(1)中粉磨后的混合粉末粒徑小于150μm。

進一步地，步驟(2)中用水量為復合粉體質量的40％～55％。

進一步地，步驟(3)中地聚水泥漿體的硬化時間為12～24小時。