專利名稱：一種堿激發碳酸鹽復合膠凝材料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及膠凝材料領域，具體是指ー種堿激發復合膠凝材料及其制備方法。
背景技術：
堿激發膠凝材料是由火山灰活性或潛在水硬性原料與堿性激發劑反應形成的一類膠凝材料，它的發明擴展了水硬性礦物膠凝材料的范圍。前蘇聯在這方面開展了大量研究，開發了堿礦渣水泥。研究發現，與通用硅酸鹽水泥相比，堿礦渣水泥具有需水量小、水化熱低、強度高、耐久性好等優點，但也存在凝結速度快、硬化干縮大等致命缺點，限制了其大范圍推廣應用。20世紀70年代，法國Davidovits以偏高嶺土為主要原料，開發了新型堿激發偏高嶺土膠凝材料，并將其命名為地質聚合物(geopolymer)。研究發現,地質聚合物具有許多比硅酸鹽水泥優異的性能，在建筑、化工、廢物處理等方面顯示出良好的應用前景。由于偏高嶺土價格較高，近年來采用各種エ業廢渣部分或全部取代偏高嶺土來制備堿激發復合膠凝材料成為國內外研究的熱點。文獻檢索披露①Yip 等在 2008,30(10) : 979-985，“Cement & Concrete Composites，' 干丨J 物上發表“Carbonate mineral addition to metakaolin-based geopolymers”的文章,表明在偏高嶺土基地質聚合物中加入20%左右的方解石或白云石， 能夠提高其抗壓強度，但是會導致在初始90d內試體出現較大的收縮；②朱強等在2011， 39(4) :690-696，“硅酸鹽學報”刊物上發表“含白云石微粉粉煤灰基地質聚合物的力學性能及微觀結構”的文章，表明摻入10-25%的白云石粉體有助于提高地質聚合物早期和后期抗壓強度，白云石在地質聚合物中參與反應，溶出的Ca、Mg與地質聚合物凝膠結合形成的致密的鈣鎂鋁硅酸凝膠、白云石-凝膠基體之間良好的界面結合以及白云石微粉的微集料效應，共同促進了地質聚合物強度發展和提高，但沒研究凝結時間和收縮性能中國CN 1699250A和CN 1699251A的專利，通過對礦渣進行預處理、采用緩凝劑氯化鋇或硝酸鋇，解決堿激發碳酸鹽-礦渣復合膠凝材料因礦渣的摻入所引起的快凝問題，但公開的方法エ藝相對較復雜，エ期較長，不利于工程現場施工作業。本發明構思通過調整水玻璃溶液參數，礦渣、粉煤灰、偏高嶺土、白云石或石灰石的質量比例，充分發揮各組分的協同效應，從而制備出エ藝簡單、凝結時間和強度可根據要求調節的堿激發復合膠凝材料，不僅可作為一般建材使用，還可用于注漿回填、固化有毒廢物等對特殊場合。
發明內容
本發明的目的在干提供ー種エ藝簡單、凝結時間和強度可根據要求調節的堿激發復合膠凝材料。本發明的目的是這樣實現的ー種堿激發碳酸鹽復合膠凝材料及其制備方法 ，將改性水玻璃溶液與固體粉料按0. 6-1. 0 :1的質量比稱取；經制備在60-120轉/分
鐘的攪拌下，將固體粉料緩慢加入到改性水玻璃溶液中，持續攪拌3-5分鐘，即得成品；其中改性水玻璃溶液的配制將氫氧化鈉溶解在液體硅酸鈉中，或將氫氧化鈉與固體硅酸鈉一起溶解在自來水中，持續攪拌溶解，直到溶液透明；所得水玻璃溶液的模數即ニ氧化硅與氧化鈉的物質的量之比為I. 2-2. 0，ニ氧化硅和氧化鈉質量濃度之和為25-45% ；
其中固體粉料以重量份配制由15-30份礦渣、5-20份粉煤灰、10-30份偏高嶺土、 20-70份白云石粉或石灰石粉組成將上述原料依次置于混料機中，在常溫、常壓下，以 60-120轉/分鐘，攪拌5-15分鐘，即得成品；
所述方法，所得堿激發復合膠凝材料經國家標準測試，其流動度為180-260mm，凝結時間為3h-34h，3d抗壓強度達到16. 6MPa，28d抗壓強度達到40. OMPa0本發明方法操作エ藝簡單、凝結時間和強度可根據要求調節的堿激發復合膠凝材料，不僅可作為一般建材使用，還可用于注漿回填、固化有毒廢物等特殊場合的使用，彰顯技術進步。
具體實施例方式本發明結合實施例作進ー步的說明。實施例I
操作方法以重量份數取礦渣20份、粉煤灰10份、偏高嶺土 20份、白云石粉50份 (CaO質量分數為30. 73%，MgO質量分數為21. 31%)，依次置于混料機中，在常溫、常壓下，以 120轉/分鐘的速度攪拌15分鐘，得到的固體粉料；在90轉/分鐘的攪拌速度下緩慢加入到80份，模數為I. 2、ニ氧化硅和氧化鈉質量分數之和為40%的改性水玻璃溶液，繼續攪拌5分鐘，得到的堿激發復合膠凝材料；經標準GB/T 8077-2000、GB/T 1346-2001和GB/T 17671-1999的測試，均達到國家標準實施例2
操作方法以重量份數取20份礦渣、15份粉煤灰、30份偏高嶺土、35份石灰石粉(CaO 質量分數為54. 03%)，依次置于混料機中，在常溫常壓下，以100轉/分鐘的速度攪拌7分鐘，然后將得到的固體粉料；在90轉/分鐘的攪拌速度下緩慢加入到70份模數為I. 4、ニ 氧化硅和氧化鈉質量分數之和為30%的改性水玻璃溶液，繼續攪拌4分鐘，得到的堿激發復合膠凝材料；經標準GB/T 8077-2000,GB/T 1346-2001和GB/T 17671-1999的測試，均達到國家標準。實施例3
操作方法以重量份數取25份礦渣、20份粉煤灰、10份偏高嶺土、45份白云石粉(CaO 質量分數為30. 35%，Mg0質量分數為21. 61%)依次置于混料機中，在常溫、常壓下，以60-120 轉/分鐘的速度攪拌10分鐘，然后將得到的固體粉料在100轉/分鐘的攪拌速度下緩慢加入到90份模數為I. 8、ニ氧化硅和氧化鈉質量分數之和為40%的改性水玻璃溶液，繼續攪拌3分鐘，得到的堿激發復合膠凝材料；經標準GB/T 8077-2000、GB/T 1346-2001和GB/T 17671-1999的測試，均達到國家標準。上述試驗選用的エ業硅酸鈉，符合國家標準GB/T 4209-2008的液-3、液-4和固_3的三種型號娃酸鈉；
選用的礦渣，符合國家標準GB/T 18046-2008的S95級或S105級粒化高爐礦渣；選用的粉煤灰，符合國家標準GB/T 1596-2005的I級或II級粉煤灰；
所述的偏高嶺土，是高嶺土經600-850°C煅燒后的無定形態物質，中位粒徑D5tl小于 4um,比表面積大于IOOOOcm2 .g'SiO2質量分數為45_55%，Al2O3質量分數為35_45%，火山灰活性用Chapelle法測定為Ig偏高嶺土吸收大于IOOOmgCa(OH)，為市售成品。所述的白云石粉或石灰石粉，符合國家黒色冶金行業標準YB/T 5278-2007的白云石和YB/T 5279-2005的鎂質石灰石，顆粒粒徑小于10 u m,比表面積大于8000cm2 g—1。
權利要求
1.種堿激發碳酸鹽復合膠凝材料及其制備方法，其特征在于，將改性水玻璃溶液與固體粉料按0. 6-1. 0 1的質量比稱取；經制備在60-120轉/分鐘的攪拌下，將固體粉料緩慢加入到改性水玻璃溶液中，持續攪拌3-5分鐘，即得成品；其中改性水玻璃溶液的配制將氫氧化鈉溶解在液體硅酸鈉中，或將氫氧化鈉與固體硅酸鈉一起溶解在自來水中，持續攪拌溶解，直到溶液透明；所得水玻璃溶液的模數即ニ氧化硅與氧化鈉的物質的量之比為I. 2-2. 0，ニ氧化硅和氧化鈉質量濃度之和為25-45% ；其中固體粉料以重量份配制由15-30份礦渣、5-20份粉煤灰、10-30份偏高嶺土、 20-70份白云石粉或石灰石粉組成將上述原料依次置于混料機中，在常溫、常壓下，以 60-120轉/分鐘，攪拌5-15分鐘，即得成品。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所得堿激發復合膠凝材料經國家標準測試，其流動度為180-260mm，凝結時間為3h_34h，3d抗壓強度達到16. 6MPa，28d抗壓強度達到 40. OMPa。
全文摘要
本發明提供的一種堿激發碳酸鹽復合膠凝材料及其制備方法，將改性水玻璃溶液與固體粉料按0.6-1.01的質量比稱取；經制備在60-120轉/分鐘的攪拌下，將固體粉料緩慢加入到改性水玻璃溶液中，持續攪拌3-5分鐘，即得堿激發復合膠凝材料；其中改性水玻璃溶液的配制將氫氧化鈉溶解在液體硅酸鈉中，或將氫氧化鈉與固體硅酸鈉一起溶解在自來水中，溶解持續攪拌，直到溶液透明，所得水玻璃溶液的模數即二氧化硅與氧化鈉的物質的量之比為1.2-2.0，二氧化硅和氧化鈉質量濃度之和為25-45%；其中固體粉料以重量份配制由15-30份礦渣、5-20份粉煤灰、10-30份偏高嶺土、20-70份白云石粉或石灰石粉組成；將上述原料依次置于混料機中，在常溫、常壓下，以60-120轉/分鐘，攪拌5-15分鐘，即得成品。
文檔編號C04B7/147GK102603217SQ201110394108
公開日2012年7月25日 申請日期2011年12月2日 優先權日2011年12月2日
發明者楊萍, 毛仙鶴, 秦志桂, 蔡溪南, 袁曉寧, 趙康, 趙維霞, 陳旻 申請人:中國人民解放軍63653部隊