[发明专利]一种高掺量混凝土活化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高掺量混凝土活化剂及其制备方法，属于建筑材料技术领域。一种高掺量混凝土活化剂，它是由下述重量百分比的原料制成：碱渣30‑40%、硝酸铵溶液15‑25%、石英砂尾矿10‑20%、生石膏10‑20%、增强剂15‑25%。本发明的有益效果在于：加速大掺量矿渣混凝土凝结硬化，使它的凝结时间、早期强度与普通混凝土差不多，方便施工。与以往的机械活化和化学激发等方法相比较，既避免了多余的能量消耗，又避免了对后期性能的副作用。原材料多采用固废材料，对固废的开发利用提供了新的渠道。

技术领域

本发明涉及一种高掺量混凝土活化剂及其制备方法，属于建筑材料技术领域。

背景技术

随着工业生产的发展，工业废物数量日益增加。尤其是冶金、火力发电等工业排放量最大。工业废物数量庞大，种类繁多，成分复杂，处理相当困难。如今只是有限的几种工业废物得到利用，如美国、瑞典等国利用了钢铁渣，日本、丹麦等国利用了粉煤灰和煤渣。其他工业废物仍以消极堆存为主，部分有害的工业固体废物采用填埋、焚烧、化学转化、微生物处理等方法进行处置；有的投入海洋。工业废物消极堆存不仅占用大量土地，造成人力物力的浪费，而且许多工业废渣含有易溶于水的物质，通过淋溶污染土壤和水体。粉状的工业废物，随风飞扬，污染大气，有的还散发臭气和毒气。有的废物甚至淤塞河道，污染水系，影响生物生长，危害人体健康。因此，对工业固废的二次开发利用与研究，是大势所趋，当务之急。

目前，我国工业固废处置方式主要有以下几个方面: ( 1) 提取回收冶金废渣中的有价( 稀有) 金属，变废为宝。由于我国长期实行粗放型经济，在资源开采过程中只过多关注对主金属的回收，而导致大量有价金属及伴生金属仍然残留在冶金废料中，造成大量潜在资源的流失和生态环境的破坏。因此，将这些有价( 稀有) 金属提取出来是实现固废资源化利用的重要途径。然而，这种处置方式会造成环境的二次污染，而且固废的综合利用率并不能明显提高; ( 2) 填充矿山采空区。目前，为实现工业固废的资源化利用，许多中小城市将工业固废用于填埋采矿空区，一方面可以防止采矿空区的地表塌陷，另一方面有利于改善我国的生态环境。但我国采矿区有限，并且填埋成本较高，不利于循环经济的发展; ( 3) 化学转化及微生物处理法。对含有硫、汞、镉等有毒物质的工业固废在未经处理之前其利用范围相当有限，为增大其应用范围，可先将它进行化学转化及微生物处理，即使这种方法在一定程度上可解决由工业固废引起的环境问题，但并不能从根本上减少废渣的堆存量; ( 4) 生产新型建筑材料。许多冶金渣冷却之后，具有较高的活性和强度，经破碎或水淬后可直接作胶凝材料和胶凝材料组分、墙材集料、矿物掺合料和高性能混凝土的优质骨料等。随着我国建筑业及新兴产业的发展，这种高附加值的应用途径无疑是最佳消耗工业固废的最佳选择，建筑材料的发展不仅大大提升了工业固废的利用空间，而且从根本上解决了我国能源与环境协调发展的问题。

矿渣已被广泛应用于现代混凝土的制备中。随着有效节约能源、合理利用资源和保护生态环境的需求日益突出，在硅酸盐水泥混凝土体系中使用高掺量矿渣(50%以上)的研究与应用也逐渐增多。然而，高掺量矿渣混凝土因其水泥含量相对有限，导致早期力学性能发展缓慢，在工程应用中往往受到限制。

一些学者在研究过程中发现，通过机械活化和化学激发等方法能够提高矿渣的早期反应活性。但机械活化方法是在牺牲能耗的前提下细化矿渣颗粒，增大水化反应界面，促进矿渣反应。化学激发方法则大多是在矿渣中加入碱性物质或硫酸盐等组分快速激发其潜在活性，前者主要针对碱矿渣胶凝体系；后者则必须在碱性环境中才能充分发挥硫酸盐活性激发作用，而且单纯依赖硫酸盐激发胶凝体系水化活性可能导致混凝土凝结时间异常和后期强度倒缩等现象。因此，采取适当的方法促进水泥-高掺量矿渣体系早期强度发展同时不影响后期性能仍是值得系统研究的课题。