[发明专利]一种减缩抗裂型碱激发矿渣砂浆及其制备方法

说明书

本发明公开了一种减缩抗裂型碱激发矿渣砂浆及其制备方法，其是以硅酸钠6.6%~10.8%、矿渣17.5%~25.8%、硅藻土2.5%~7.2%、珍珠岩助滤剂1~2%、砂50%~60.3%、水7.7%~12.5%制成。本发明所使用的硅藻土、珍珠岩助滤剂都具有较高的火山灰活性，具备了被强碱激发的潜能，用它们部分替代矿渣可以保证碱激发矿渣砂浆的力学性能；同时，硅藻土和珍珠岩助滤剂多孔的材料特性使其有一定储水返水的“内养护”功能，可作为内养护剂减缓砂浆内部湿度的降低速度；另外，珍珠岩助滤剂吸水后会有较明显的体积膨胀，因此，两种材料结合使用可以显著降低碱激发矿渣砂浆的干燥收缩和自收缩，降低早期开裂风险。

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种减缩抗裂型碱激发矿渣砂浆及其制备方法。

背景技术

砂浆作为土木行业最重要的砌筑材料之一，生产量巨大。传统砂浆采用普通硅酸盐水泥配制，而普通硅酸盐水泥的生产需要高达1500 ℃的高温，这需要消耗大量的能源（生产每公斤水泥大约消耗5.7 MJ的能量），同时释放出大量的CO₂（生产每公斤水泥大约释放0.95 kg的CO₂），不利于节能减排。因此，研发基于“绿色环保”新型胶凝材料的砂浆，用于以替代普通硅酸盐水泥砂浆，是一项刻不容缓且具有实际工程应用意义的工作。

碱激发矿渣水泥（Alkali-activated slag cement，AAS）具有强度高、硬化快、耐久性好等优点，与普通硅酸盐水泥相比，碱激发矿渣水泥具有较好的环保效益。经计算，与生产普通硅酸盐水泥相比，生产碱激发矿渣水泥可以减少73%的二氧化碳排放，且能大量消耗矿渣这一工业固废，因此碱激发矿渣水泥被誉为二十一世纪最具开发潜力的胶凝材料。采用碱激发矿渣水泥配制的砂浆，经研究其力学性能比普通硅酸盐水泥砂浆高50%以上，同时抗氯离子侵蚀性能高出普通硅酸盐水泥30%以上。然而，碱激发矿渣水泥砂浆往往存在收缩大、易开裂等问题，从而限制了其在实际工程中的应用。

基于上述分析，本发明提出一种将矿渣、硅藻土和珍珠岩助滤剂三者混合作为复合前驱体制备的新型碱激发矿渣水泥砂浆，其通过硅藻土和珍珠岩助滤剂的内养护作用以及珍珠岩助滤剂的膨胀特性来减少碱激发矿渣水泥收缩开裂的风险。选择硅藻土和珍珠岩助滤剂替代部分矿渣用于制备碱激发复合胶凝材料，具有以下几方面优势：1）硅藻土、珍珠岩助滤剂均是天然的火山灰材料，含有大量的无定形二氧化硅，在一定条件下具备碱活性，具备作为碱激发胶凝材料前驱体的潜质；2）硅藻土和珍珠岩助滤剂高比表面积的材料特性，具备“内养护”的功能，有助于减缓砂浆内部湿度的下降速度，同时珍珠岩助滤剂还具有吸水膨胀的特点，都可抑制碱激发矿渣砂浆的收缩。目前，用硅藻土、珍珠岩助滤剂替代部分矿渣制备碱激发水泥砂浆、并抑制其收缩鲜见相关文献报道。因此，基于硅藻土、珍珠岩助滤剂部分取代矿渣配制一种减缩抗裂型碱激发矿渣砂浆，有望突破碱激发矿渣砂浆因收缩大而限制其实际应用的技术瓶颈。

发明内容

针对碱激发矿渣砂浆存在的上述缺陷与问题，本发明提供了一种减缩抗裂型碱激发矿渣砂浆及其制备方法，其旨在通过硅藻土和珍珠岩助滤剂的内养护作用和珍珠岩助滤剂的膨胀特性来减小碱激发矿渣砂浆的收缩，同时利用硅藻土和珍珠岩助滤剂自身的高火山灰活性，以保持碱激发矿渣砂浆的强度。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种减缩抗裂型碱激发矿渣砂浆，其是由硅酸钠、矿渣、硅藻土、珍珠岩助滤剂、砂和水为原料制成，各原料所占质量百分数为：硅酸钠6.6%~10.8%、矿渣17.5%~25.8%、硅藻土2.5%~7.2%、珍珠岩助滤剂1~2%、砂50%~60.3%、水7.7%~12.5%，其质量百分数之和为100%。

进一步地，所述的硅酸钠为液体状，使用时需用固体氢氧化钠调整模数为1.5。

进一步地，所述矿渣为细度大于400 m²/kg的磨细粒化高炉矿渣粉。