[发明专利]一种用于碱激发胶凝材料的有机-无机复合碱激发剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种用于碱激发胶凝材料的有机‑无机复合碱激发剂及其制备方法，所述复合碱激发剂原料组分及其质量份配比如下：碳酸钠285‑300份，硫酸钠71‑75份，半水石膏21‑25份，轻质石粉7‑15份，有机碱溶液275‑300份，水316‑335份。本发明提供的有机‑无机复合碱激发剂具有较低的碱度，不会对人体和环境造成危害，通过无机碱激发和有机物促进矿物相溶出的协同作用，具有很好的激发效果，在满足P.O 52.5的强度标准的同时，也不会因为碱度过高发生碱集料反应产生安全隐患，且稳定性好，成本低。

技术领域

本发明属于混凝土技术领域，涉及一种用于碱激发胶凝材料的有机-无机复合碱激发剂及其制备方法。

背景技术

水泥作为使用最广的胶凝材料，支撑了全球道路、桥梁、隧道等大量基础设施的建设。然而，水泥的生产过程不仅会消耗大量的化石能源，而且会产生大量的温室气体，造成的环境影响已不容忽视。以矿渣、粉煤灰、钢渣等固废为基体的碱激发胶凝材料成为重要的水泥替代品之一。碱激发胶凝材料可消纳固废，有效缓解其造成的土地占用和污染等问题；由于碱激发胶凝材料不具备煅烧过程，所以碱激发胶凝材料较水泥有着更低的碳排放。此外，有些碱激发胶凝材料具有耐高温、耐硫酸盐侵蚀等性能，可以满足特殊工程领域的需要。

然而，碱激发胶凝材料依然存在许多问题。首先，作为基体材料的矿渣、粉煤灰等火山灰材料普遍存在水化活性低的问题，一般需要配合氢氧化钠、水玻璃等强碱激发剂使用。强碱激发使碱激发胶凝材料获得了高的力学性能，但是同时带来了材料成本高、工作性不易调控、高碱度对人体和环境产生危害等问题。当前，弱碱激发剂获得了广泛关注，以碳酸盐、磷酸盐为代表的弱碱激发剂的使用解决了强碱激发剂所带来的诸多问题，但弱碱激发剂促进矿物相溶出慢，造成激发强度不足的缺陷，导致碱激发胶凝材料强度发展缓慢。而有机碱激发剂通过与矿物相离子发生络合作用，加速胶凝材料中矿物相离子的溶出，生成稳定的配位化合物，提高溶液中离子浓度，从而促进水化产物的结晶生长过程。随着矿物相离子被不断消耗，又会反过来促进矿物相离子的溶出过程，能够加快胶凝材料强度的发展，但单一使用成本过高的问题制约了有机碱激发剂的使用。将有机、无机碱激发剂复合，有望综合两者的优势，但当前市面上有机-无机复合的碱激发剂大多采用有机-氯盐，又会带来氯离子浓度过高造成的钢筋腐蚀等问题，制约了碱激发胶凝材料的发展。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种用于碱激发胶凝材料的有机-无机复合碱激发剂及其制备方法，该有机-无机复合碱激发剂通过无机碱激发和有机物促进矿物相溶出的协同作用，具有激发效率高，成本低，稳定性好，制备工艺简单等优势，有助于在碱激发胶凝材料的应用和推广。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

提供一种用于碱激发胶凝材料的有机-无机复合碱激发剂，其原料组分及其质量份配比如下：碳酸钠285-300份，硫酸钠71-75份，半水石膏21-25份，轻质石粉7-15份，有机碱溶液275-300份，水316-335份。

按上述方案，所述碳酸钠纯度≥99.5％(质量百分比)。

按上述方案，所述硫酸钠纯度≥99.0％(质量百分比)。

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

按上述方案，所述轻质石粉为轻质碳酸钙。

按上述方案，所述有机碱溶液为三异丙醇胺(TIPA)与三乙醇胺(TEA)以质量比1：1.7-3.3混合溶于水而得到的溶液，溶液中三异丙醇胺与三乙醇胺总质量分数为0.5-2％。

本发明还包括上述用于碱激发胶凝材料的有机-无机复合碱激发剂的制备方法，具体步骤如下：

1)按比例称取原料，备用；