[發明專利]一種用于堿激發膠凝材料的有機-無機復合堿激發劑及其制備方法

有效

• 申請號: 202111113902.2
• 申請日: 2021-09-23
• 公開（公告）號: CN113929322B
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發明（設計）人: 譚洪波;王金堂;鄧秀峰;蹇守衛;賀行洋;蘇英
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C04B7/21
• 分類號: C04B7/21;C04B24/12
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 官群;崔友明

本發明涉及一種用于堿激發膠凝材料的有機?無機復合堿激發劑及其制備方法，所述復合堿激發劑原料組分及其質量份配比如下：碳酸鈉285?300份，硫酸鈉71?75份，半水石膏21?25份，輕質石粉7?15份，有機堿溶液275?300份，水316?335份。本發明提供的有機?無機復合堿激發劑具有較低的堿度，不會對人體和環境造成危害，通過無機堿激發和有機物促進礦物相溶出的協同作用，具有很好的激發效果，在滿足P.O 52.5的強度標準的同時，也不會因為堿度過高發生堿集料反應產生安全隱患，且穩定性好，成本低。

技術領域

本發明屬于混凝土技術領域，涉及一種用于堿激發膠凝材料的有機-無機復合堿激發劑及其制備方法。

背景技術

水泥作為使用最廣的膠凝材料，支撐了全球道路、橋梁、隧道等大量基礎設施的建設。然而，水泥的生產過程不僅會消耗大量的化石能源，而且會產生大量的溫室氣體，造成的環境影響已不容忽視。以礦渣、粉煤灰、鋼渣等固廢為基體的堿激發膠凝材料成為重要的水泥替代品之一。堿激發膠凝材料可消納固廢，有效緩解其造成的土地占用和污染等問題；由于堿激發膠凝材料不具備煅燒過程，所以堿激發膠凝材料較水泥有著更低的碳排放。此外，有些堿激發膠凝材料具有耐高溫、耐硫酸鹽侵蝕等性能，可以滿足特殊工程領域的需要。

然而，堿激發膠凝材料依然存在許多問題。首先，作為基體材料的礦渣、粉煤灰等火山灰材料普遍存在水化活性低的問題，一般需要配合氫氧化鈉、水玻璃等強堿激發劑使用。強堿激發使堿激發膠凝材料獲得了高的力學性能，但是同時帶來了材料成本高、工作性不易調控、高堿度對人體和環境產生危害等問題。當前，弱堿激發劑獲得了廣泛關注，以碳酸鹽、磷酸鹽為代表的弱堿激發劑的使用解決了強堿激發劑所帶來的諸多問題，但弱堿激發劑促進礦物相溶出慢，造成激發強度不足的缺陷，導致堿激發膠凝材料強度發展緩慢。而有機堿激發劑通過與礦物相離子發生絡合作用，加速膠凝材料中礦物相離子的溶出，生成穩定的配位化合物，提高溶液中離子濃度，從而促進水化產物的結晶生長過程。隨著礦物相離子被不斷消耗，又會反過來促進礦物相離子的溶出過程，能夠加快膠凝材料強度的發展，但單一使用成本過高的問題制約了有機堿激發劑的使用。將有機、無機堿激發劑復合，有望綜合兩者的優勢，但當前市面上有機-無機復合的堿激發劑大多采用有機-氯鹽，又會帶來氯離子濃度過高造成的鋼筋腐蝕等問題，制約了堿激發膠凝材料的發展。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在的上述不足，提供一種用于堿激發膠凝材料的有機-無機復合堿激發劑及其制備方法，該有機-無機復合堿激發劑通過無機堿激發和有機物促進礦物相溶出的協同作用，具有激發效率高，成本低，穩定性好，制備工藝簡單等優勢，有助于在堿激發膠凝材料的應用和推廣。

為解決上述技術問題，本發明提供的技術方案是：

提供一種用于堿激發膠凝材料的有機-無機復合堿激發劑，其原料組分及其質量份配比如下：碳酸鈉285-300份，硫酸鈉71-75份，半水石膏21-25份，輕質石粉7-15份，有機堿溶液275-300份，水316-335份。

按上述方案，所述碳酸鈉純度≥99.5％(質量百分比)。

按上述方案，所述硫酸鈉純度≥99.0％(質量百分比)。

按上述方案，所述半水石膏為α-半水石膏，其中CaSO₄·1/2H₂O含量≥95.0％(質量百分比)。

按上述方案，所述輕質石粉為輕質碳酸鈣。

按上述方案，所述有機堿溶液為三異丙醇胺(TIPA)與三乙醇胺(TEA)以質量比1：1.7-3.3混合溶于水而得到的溶液，溶液中三異丙醇胺與三乙醇胺總質量分數為0.5-2％。

本發明還包括上述用于堿激發膠凝材料的有機-無機復合堿激發劑的制備方法，具體步驟如下：

1)按比例稱取原料，備用；