[发明专利]一种碱激发胶凝材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种碱激发胶凝材料及其制备方法，属于建筑材料领域，以“甲基硅酸钠和硅酸钠”为固体碱激发剂，被激发对象为工业废料粒化高炉矿渣磨细粉，其中固体碱激发剂按照不同Na₂O质量计，所述Na₂O质量为高炉矿渣磨细粉的3‑11％，将其干拌混合制得。该胶凝材料的最优配合比28天抗压强度为PO 42.5R水泥1.8倍，且其可直接加水拌合使用，凝结时间适中且可以通过甲基硅酸钠和硅酸钠不同比例进行调节，低碳绿色环保具有良好的工程应用前景。

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种碱激发胶凝材料及其制备方法。

背景技术

随着全球经济的发展，建筑行业需求量迅猛增长，水泥成为世界上最大宗的商品之一。然而，硅酸盐水泥的生产主要原料为石灰石，生产水泥需要对自然矿产进行大量开采且水泥生产工艺“两磨一烧”排放大量的二氧化碳等有害气体污染环境，所以生产水泥消耗了大量的资源和严重污染环境。随着社会对全球气候变暖和温室气体减排问题的日益关注，研究发展低能耗和低碳技术成为水泥工业的主要所需。

碱激发胶凝材料是一种低碳绿色的建筑材料，其原料主要采用粒化高炉矿渣磨细粉，矿渣磨细粉中含有大量的玻璃相聚合体，具有潜在的水硬活性，可以通过碱激发的方式将其转化为绿色胶凝材料，其具有良好的力学性能、抗冻性和耐高温性能等。然而，目前碱激发胶凝材料常采用的碱激发剂为水玻璃和氢氧化钠混合使用，存在需要单独配制碱溶液工序复杂且稳定性不高、凝结时间过快等问题，制约了其在工程实际中应用推广。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碱激发胶凝材料及其制备方法，该胶凝材料具有制备操作便捷、凝结时间适宜且可调，力学性能优良及绿色环保等显著特征。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种碱激发胶凝材料，包括有高炉矿渣磨细粉、甲基硅酸钠、硅酸钠和水，以“甲基硅酸钠和硅酸钠”为固体碱激发剂，被激发对象为工业废料粒化高炉矿渣磨细粉，优选由作为碱激发剂的甲基硅酸钠、硅酸钠和作为原材料的粒化高炉矿渣磨细粉和水组成，其中，所述的甲基硅酸钠和硅酸钠混合使用作为碱激发剂，按Na₂O质量为矿渣磨细粉质量的3-11％，所述的甲基硅酸钠和硅酸钠分别按Na₂O质量比例计为1:4～4:1，所述的水的用量为所述的高炉矿渣磨细粉质量的30-40％。本发明所述碱激发胶凝材料的凝结时间适中且可以通过甲基硅酸钠和硅酸钠不同比例进行调节。

根据上述的技术方案，优选的情况下，所述高炉矿渣磨细粉的比表面积为400m²/kg-450m²/kg，是将粒化高炉矿渣磨至表面积为400m²/kg-450m²/kg的细粉而成。

根据上述的技术方案，优选的情况下，所述的高炉矿渣磨细粉不同批次的主要化学成分质量百分比为：39-41％CaO、31-33％SiO₂、14.5-15.5％Al₂O₃、7.5-8.5％MgO，0.8-1.0％TiO₂、0.5-1.0％FeO、0.5％MnO、0.85-1.0％S、0.02-0.3％的吸附水，且上述化学成分的质量百分含量之和为100％；优选的，所述的高炉矿渣磨细粉由营口五矿中板集团提供，S95级。

根据上述的技术方案，优选的情况下，所述的甲基硅酸钠为纯度不小于98％。

根据上述的技术方案，优选的情况下，所述的硅酸钠为Na₂O·nSiO₂，SiO₂与Na₂O含量之比为1.0～3.5；更为优选的情况下，所述的硅酸钠为九水合硅酸钠，Na₂O与SiO₂含量之比为1.03±0.03。