[发明专利]一种基于花岗岩石粉的二维增强水硬性胶凝材料

说明书

本发明提供了一种基于花岗岩石粉的二维增强水硬性胶凝材料，所述胶凝材料按照以下比例称取各原料，各原料以及其质量份为：花岗岩石粉45～60份、炉底渣25～35份、水泥熟料7～12份、脱硫石膏2～3份、氢氧化钙1～3份、水玻璃1～3份、氢氧化钠1～3份、少层石墨烯0.03～0.04份；本发明使用上述原料混合制备成水硬性胶凝材料，不仅拓展了花岗岩石粉的深加工技术，充分利用了花岗岩石粉，解决了花岗岩石粉堆放导致的土地资源和矿产资源浪费的问题，同时还可替代水泥、矿粉和粉煤灰用于混凝土制备中，缓解了水泥、矿粉和粉煤灰资源短缺的问题，且本发明的制备方法具有操作简单、安全可靠、成本低的优点。

技术领域

本发明属于建筑材料领域，尤其涉及一种基于花岗岩石粉的二维增强水硬性胶凝材料。

背景技术

随着我国石材行业的快速发展，石材尾粉的生成量也在日益增加，然而石材尾粉的综合利用率，尤其是花岗岩石粉的利用率却十分低下。花岗岩石粉作为一种天然矿物资源其主要处置方式仍是消极堆放，这不但严重浪费土地资源和矿产资源，还会对生态环境造成一定程度的破坏。目前，花岗岩石粉在混凝土中的应用主要有将花岗岩石粉作为矿物掺和料和细骨料两种方式，但是，许多研究及实践表明这两种方式对花岗岩石粉的使用量十分有限，只能局限在较小的掺量范围内。因此，如何提高花岗岩石粉利用率是个较为迫切的问题。与此同时，混凝土行业对粉煤灰和矿渣粉的需求量越来越大，在某些地区甚至到了供不应求的地步。寻找合适的方法资源化利用花岗岩石粉不但能保护环境还能作为一种补充掺和料，解决粉煤灰和矿渣粉资源不足的问题。

石墨烯(GNs)是一种二维碳纳米材料，其本身具有优异的力学性能，在混凝土中掺入极少量即可明显改善其力学性能和耐久性能。就目前研究，石墨烯在水泥基材料中的作用主要有三种：(1)促进水泥水化反应，调控水化产物结构生长；(2)使基体更加密实，抑制裂纹生长与扩散；(3)与水泥基体界面结合，提高负载力传递效率。这说明石墨烯并不直接与水泥反应，而是通过上述三种作用来提高水泥基体强度。因此，可利用石墨烯和花岗岩石粉来制备一种二维增强水硬性胶凝材料。

发明内容

本发明提供了一种基于花岗岩石粉的二维增强水硬性胶凝材料，解决了花岗岩石粉利用率低下以及水泥和粉煤灰资源不足的问题，不仅拓展了花岗岩石粉的深加工技术，充分利用了花岗岩石粉，解决了花岗岩石粉堆放导致的土地资源和矿产资源浪费的问题，同时还可完全替代粉煤灰或部分替代水泥和矿粉应用于混凝土制备中，缓解了水泥、矿粉和粉煤灰资源短缺的问题，且本发明的制备方法具有操作简单、安全可靠、成本低的优点。

实现本发明上述目的所采用的技术方案为：

一种基于花岗岩石粉的二维增强水硬性胶凝材料，所述胶凝材料为采用以下步骤所制备的：(1)、按照以下比例称取各原料，各原料以及其质量份为：花岗岩石粉45～60份、炉底渣25～35份、水泥熟料7～12份、脱硫石膏2～3份、氢氧化钙1～3份、水玻璃1～3份、氢氧化钠1～3份、石墨烯0.03～0.04份；

(2)、将花岗岩石粉和炉底渣粉磨并筛分，将筛分后的花岗岩石粉和炉底渣与氢氧化钠、水玻璃搅拌混合均匀，得到混合物A；

(3)、将石墨烯均匀分散在水中，得到混合物B；

(4)、搅拌混合物A，并在搅拌时将混合物B倒入其中，继续搅拌得到混合物C；

(5)、将混合物C在120～150℃下加热反应至含水率≤1％，得到混合物D，然后将混合物D与脱硫石膏、水泥熟料和氢氧化钙混合粉磨，得到的成品即为胶凝材料。

所述步骤(1)中的石墨烯为单层石墨烯、双层石墨烯或少层石墨烯。

所述步骤(2)中花岗岩石粉和炉底渣通过100～300目筛网进行筛分，花岗岩石粉的筛余≤5％，炉底渣的筛余≤10％。

所述步骤(3)中石墨烯采用机械搅拌和/或超声分散法均匀分散在水中。