[发明专利]一种掺低温烧粘土的复合胶凝材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种掺低温烧粘土的复合胶凝材料及其制备方法。

背景技术

在建筑材料的生产制造过程中，人们广泛地使用着一种被称之为活性混合材的材料。在水泥生产过程中，利用废弃物混合材既可以减少水泥熟料用量，降低水泥生产成本，又能通过对废弃物的再生利用，减少对环境的污染，同时还可以改善水泥的性能(如降低水化热、增强抗蚀性以及抑制碱骨料反应等)，使水泥产品能够满足不同场合的需求。

近年来，我国水泥产量连年增长，2014年我国水泥产量达到24.67亿t。如果按照35%的混合材掺加量计算，每年混合材的需求量将超过8.63亿t，即使按照30%的掺加量计算，水泥混合材的需求量依然超过7亿t。因此依靠工业废弃物作为混合材的水泥行业很难获得足够数量的符合标准要求的资源。从我国矿渣和粉煤灰的资源特点来看，它们的数量不足以满足水泥工业对混合材的需求，而且资源分布不均，矿渣多分布在大型钢厂周围，粉煤灰多数集中在煤炭产区，这与水泥企业的分散布局存在很大矛盾。因此，探索新的水泥混合材是水泥工业节能降耗和节约资源的重要课题。

我国是煤炭资源大国，同时也是煤系高岭土资源十分丰富的国家。煤系高岭土作为一种富含高岭石的粘土，由于其特殊的形成条件，常含有一些有机质，致使矿石呈灰色或黑色。这是导致煤系高岭土难以直接利用的原因。通过低温煅烧，煤系高岭土中的有机质被释放，同时煤系高岭土的活性也得到提高，这使煤系高岭土用作水泥混合材成为可能。因此，开发烧粘土类混合材替代部分水泥、矿渣粉和粉煤灰，制备复合胶凝材料，不仅能缓减矿渣和粉煤灰数量不足和分布不均的压力，进一步降低水泥用量，还能有效地利用煤系高岭土，减轻环境负荷、提高废弃物综合利用率，降低生产成本。

本发明制备的复合胶凝材料以硅酸盐水泥为主要胶凝材料，低温烧粘土、矿渣粉和粉煤灰为辅助胶凝材料，并且加入石膏和膨胀剂对复合胶凝材料进行改进。其使用方便，施工简单，早期强度发展快、后期强度高、无收缩、抗渗性和抗侵蚀性好，可以用于灌浆、砂浆及混凝土等建筑材料，具有很好的经济效益和社会效益。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单、成本较低、废弃物利用率高且性能较好的掺低温烧粘土的复合胶凝材料及其制备方法。

本发明提出的掺低温烧粘土的复合胶凝材料，由硅酸盐水泥、低温烧粘土、矿渣粉、粉煤灰、石膏和膨胀剂组成，各组分的重量比为：

硅酸盐水泥100

低温烧粘土10-50

矿渣粉5-25

粉煤灰5-25

石膏2-5

膨胀剂2-8

其中：所述低温烧粘土为煤系高岭土在550℃-600℃条件下煅烧，然后粉磨而成，其0.08mm方孔筛筛余量<8%，比表面积为(300-350)m²/kg。

各组份较佳的重量比为：

硅酸盐水泥100

低温烧粘土20-40

矿渣粉10-20

粉煤灰10-20

石膏3-4

膨胀剂4-6

本发明中，所述硅酸盐水泥由硅酸盐水泥熟料(掺4%石膏)经粉磨制得，其0.08mm方孔筛筛余量为1%-4%，比表面积为(350-380)m²/kg。

本发明中，所述矿渣粉为S95矿渣粉或S105矿渣粉中的一种。

本发明中，所述粉煤灰为级高钙粉煤灰，其游离氧化钙含量≤3.0%，烧失量≤5.0%。

本发明中，所述石膏为电厂烟气脱硫石膏在80℃以下干燥除去自由水的非煅烧的脱硫石膏。

本发明中，所述膨胀剂为UEA干粉膨胀剂。

本发明提出的一种掺低温烧粘土的复合胶凝材料的制备方法，具体步骤如下：

(1)低温烧粘土的制备：将煤系高岭土破碎至10mm以下，置于容器中，放入箱式电炉，快速升温至550℃-600℃，煅烧1小时，快速移出高温区并用风急冷，得到未粉磨的烧粘土；然后将冷却后的烧粘土与石膏一起粉磨至比表面积为(300-350)m²/kg，即可制备出所需要的低温烧粘土；

(2)按重量比例称取硅酸盐水泥、低温烧粘土、矿渣粉、粉煤灰、石膏和膨胀剂，通过机械搅拌混合均匀后，即得所需产品。