[发明专利]一种绿色缓凝的碱激发矿渣基胶凝材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种绿色缓凝的碱激发矿渣基胶凝材料及其制备方法，该胶凝材料按质量份计包括1～6份氯化锌、1～8份磺化三聚氰胺甲醛树脂类减水剂、80～120份水、200～800份矿渣粉、100～600份激发剂和40～300份矿物掺合料；该胶凝材料缓凝效果好，有效地延长凝结时间，后期强度稳定不下降。其制备步骤如下：1)按比例将氯化锌和磺化三聚氰胺甲醛树脂类减水剂溶解水中，配制成缓凝剂溶液，然后加入矿渣粉，搅拌均匀得混合物Ⅰ；2)向混合物Ⅰ中按比例依次加入激发剂和矿物掺合料，继续搅拌均匀，即得绿色缓凝的碱激发矿渣基胶凝材料。该制备工艺步骤简单，可现配现用，还有效的利用了工业废渣，具有很强的绿色环保意义。

技术领域

本发明涉及一种绿色缓凝的碱激发矿渣基胶凝材料及其制备方法，属于建筑材料测定技术领域。

背景技术

碱-矿渣水泥以工业废渣为主要原料，成本较低，有利于废物循环利用；而且生产工艺过程简单，只需一次粉磨，避免了黏土、石灰石等不可再生资源的消耗；不需要高温煅烧，减少了CO₂及其他有害气体的排放，能源消耗只需普通硅酸盐水泥的1/2～1/3，符合目前所追求的“绿色”理念。碱-矿渣水泥具有一系列优异的性能，比如：早强、高强、耐热、耐腐蚀等，硅酸盐水泥不能胜任或作用效果不理想的场合碱矿渣水泥也能发挥重大作用，比如盐碱环境工程、抢修和修补工程、密封及涂覆保护等。作为传统硅酸盐水泥的部分替代材料碱矿渣水泥当之无愧，这样传统硅酸盐水泥的生产给全球气候变化和环境污染带来的危害可以被减轻，传统硅酸盐水泥自身面临的来自环境、资源能源的不可持续性挑战的矛盾也得到了缓解。但是碱-矿渣水泥的初凝时间一般只有30min左右，并且普通硅酸盐水泥使用的缓凝剂对碱-矿渣水泥无效或效果甚微，这给正常施工带来很大的不便，因此成为推广碱-矿渣水泥及混凝土应用最大的障碍。同时，强度具有较大的波动性也是碱矿渣水泥的一个比较重要的问题。

以矿渣为主要基体，用其他矿物掺合料部分取代矿渣，目的一方面是有效利用其他工业废渣，另一方面还可以些许改善碱-矿渣水泥强度不稳定和凝结时间过短的问题，这种碱激发胶凝材料一般称为碱激发矿渣基胶凝材料。对于碱-矿渣水泥缓凝的方法目前主要集中在对矿渣进行预处理、调整拌合时间、采取二次搅拌工艺以及掺加缓凝剂等。对于缓凝剂，偏磷酸钠和聚磷酸钠可以使碱-矿渣水泥的凝结时间延长到3h以上；朱效荣等人研制的复合缓凝剂能使碱矿渣混凝土的凝结时间在19h内任意调节，其专利“碱矿渣混凝土缓凝流化剂”，掺入碱矿渣混凝土以后，缓凝效果好，通过调整掺量初凝可在1～70h之间任意调整，但是缺点是该缓凝剂配制工艺复杂，保存和运输困难；对于矿渣预处理、调整拌合时间、二次搅拌等工艺是耗费成本，实际实施麻烦，且对碱激发矿渣基胶凝材料不具有很强的适应性。因此研究既可以绿色环保使凝结时间有效延长、又可以保障强度的碱激发矿渣胶凝材料及其制备方法，对实际工程应用具有重要意义。

本发明中的缓凝方法操作简单、现配现用，与此同时该方法适用于多种矿物掺合料，矿物掺合料的掺入一方面可以适当缓解碱激发胶凝材料凝结时间过短的问题，一方面有效利用了工业废渣且此方法下的胶凝材料后期强度均可得到保证，符合当代绿色环保要求。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提供一种绿色缓凝的碱激发矿渣基胶凝材料及其制备方法，该胶凝材料控制缓凝时间在1～7h可调，保证后期强度不下降，其制备方法简单，且适用于多种矿物掺合料-矿渣胶凝材料的制备。

技术方案：本发明提供了一种绿色缓凝的碱激发矿渣基胶凝材料，该材料按照质量份计，包括以下组分：

其中：

所述矿渣为碱性水淬高炉矿渣，其中钙和硅的氧化物含量之和为60wt.％～85wt.％。

所述的激发剂为模数是1.2～1.6的硅酸钠溶液，其中氧化钠和氧化硅二者质量百分比浓度的和为30％～45％。

所述矿物掺合料为玻璃微珠、钢渣或粉煤灰中的一种或多种混合料。