本發明專利技術屬于無機非金屬材料領域，涉及用于混凝土的材料，特別涉及一種復合固體激發劑及由其制備的硅鋁質膠凝材料。所述復合固體激發劑由偏硅酸鹽和/或硅酸鹽，以及堿性鈉鹽組成。由所述復合固體激發劑制備的硅鋁質膠凝材料以礦渣、粉煤灰等為主要原材料，充分利用了天然和工業廢棄物，實現了對二次資源的重新整合利用。所獲得的硅鋁質膠凝材料具有良好的膠凝性能、良好的工作性能、適中的強度、便利的施工性能、較少的能源消耗、較低的環境負荷以及相對低廉的成本，可用于工業與民用建筑、交通、市政和水利等混凝土預制構件，亦可用于現澆混凝土結構。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于無機非金屬材料領域，涉及用于混凝土的材料，特別涉及一種復合固體激發劑及由其制備的硅鋁質膠凝材料。
技術介紹
水泥作為最大宗的人造建筑材料，給人來文明帶來了質的飛躍。據不完全統計，2001年全世界水泥年產量已達到17億噸。我國是水泥工業大國，水泥業作為我國基礎性原材料工業的支柱之一，在國民經濟可持續發展中具有舉足輕重的地位。目前，我國水泥工業存在諸多問題生產能源資源消耗高、環境污染嚴重、生態失調等等，這些問題直接影響到了人類的生活、工作和社會環境。在可持續發展已成為人類共識的今天，我國水泥及水泥基材料研究重點已逐漸轉為利用水泥工業可有效消化和降解廢棄物的獨特優勢，加大對各種固體廢棄物的資源化利用；大力發展替代能源、資源或低品位原燃料在水泥產業的綜 合利用技術；研究開發低能源資源消耗、低環境負荷及具性能特色的水泥。正因為如此，近年來圍繞硅鋁質膠凝材料的研究和應用是層出不窮。硅鋁質膠凝材料利用天然或人工的含硅、鋁的渣體經磨細加工，在堿性條件下，通過類似地質聚合物的聚合作用，形成具有較高的強度、長期的化學穩定性和耐久性的膠凝材料，無須高溫煅燒，對資源依賴小。同時，硅鋁質膠凝材料還一定程度上解決了固體廢棄物的排放、環境污染等問題。但目前，利用該技術思路制備的硅鋁質膠凝材料還存在成品質量波動較大、液體激發劑不利于生產、強堿不利于安全、產品性能不穩定等問題，因而未得到廣泛的應用。因此，為更為有效地利用工業廢渣，亟待尋求一條穩定可靠的技術途徑，可以制備質量穩定、使用性能良好以及安全性能好的新型硅鋁質膠凝材料，以實現經濟、社會和環境的可持續發展。
技術實現思路
本專利技術的目的之一是利用硅酸鹽和偏硅酸鹽中的至少一種，并按一定比例與堿性鈉鹽復配制備出復合固體激發劑，以解決傳統激發劑的“水性”和“強堿性”帶來的施工和安全問題。本專利技術的目的之二是利用磨細礦渣、磨細粉煤灰和復合超細微粉混合后的活性互補與顆粒級配優化，提供一種良好的硅鋁酸鹽質固體粉料，通過復合激發劑的活性激發作用，制備出膠凝性能良好、工作性能良好、強度適中、施工便利以及環境負荷小的硅鋁質膠凝材料。因此，本專利技術提供如下描述的復合固體激發劑及由其制備的硅鋁質膠凝材料。本專利技術提供一種復合固體激發劑，該復合固體激發劑含有4至8質量份的選自偏硅酸鹽和硅酸鹽中的至少一種物質和2至6質量份的堿性鈉鹽。本專利技術還提供一種硅鋁質膠凝材料，其由以下組分組成以質量份計，磨細礦渣60-70份；磨細粉煤灰20-30份；復合超細微粉5-10份；所述的復合固體激發劑8_12份；外加劑:0. 3-1. 2份。使用本專利技術的復合固體激發劑獲得的硅鋁質膠凝材料具有良好的膠凝性能、良好的工作性能、適中的強度、便利的施工性能、較少的能源消耗、較低的環境負荷以及相對低廉的成本，可用于工業與民用建筑、交通、市政和水利等混凝土預制構件，亦可用于現澆混凝土結構。具體實施例方式本專利技術的復合固體激發劑可以由4至8質量份的偏硅酸鹽和2至6質量份的堿性鈉鹽組成；或者可以由5至7質量份的偏硅酸鹽，O. 5至I質量份的硅酸鹽和2至4質量份的堿性鈉鹽組成。本專利技術的復合固體激發劑中，所述偏硅酸鹽為偏硅酸鈉或其水合物，優選偏硅酸鈉的水合物；所述硅酸鹽為硅酸鈉；所述堿性鈉鹽為碳酸鈉、碳酸氫鈉或氫氧化鈉，優選氫氧化鈉。 本專利技術的硅鋁質膠凝材料中，所述磨細礦渣為冶煉生鐵時排出的水淬粒化高爐礦渣經磨細加工而成，比表面積在400-600m2/kg之間，用于磨細加工的水淬粒化高爐礦渣屬于堿性或中性礦渣。所述磨細粉煤灰為燃煤爐煙道氣體中收集的細灰經磨細加工而成，磨細加工后經O. 045mm方孔篩的篩余質量不超過20用于磨細加工的粉煤灰為II級或III級原狀灰。所述超細復合微粉為微硅粉和超細重質碳酸鈣按照質量比為2至4 6至8的混合物，所述微硅粉的比表面積為20000-25000m2/kg，超細重質碳酸鈣的比表面積為10000-15000m2/kg。所述的外加劑為水溶性鋇鹽類，例如，氯化鋇或硝酸鋇，優選氯化鋇。本專利技術中所述的比表面積的數值是按照《水泥比表面積測定方法勃氏法》(GB/T8074-2008)規定的方法，測定獲得的數值。所述II級或III級原狀灰是根據《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T1596-2005)技術要求劃分的。本專利技術用于磨細加工的粉煤灰屬于II級或III級粉煤灰。本專利技術的復合固體激發劑及由其制備的硅鋁質膠凝材料的制備方法和步驟如下(I)以質量份數計，按比例稱取4至8質量份的選自偏硅酸鹽和硅酸鹽中的至少一種物質和2至6質量份的堿性鈉鹽后，混合均勻，得到復合固體激發劑。(2)以質量份數計，先將O. 3-1. 2份外加劑加入到20-30份水中，攪拌至全部溶解，得到外加劑水溶液。(3)以質量份數計，按比例稱取60-70份磨細礦渣粉、20-30份磨細粉煤灰以及5-10份復合超細微粉后混合均勻，然后加入8-12份上述復合固體激發劑，并充分攪拌確保混合均勻，得到粉體混合物。(4)將制備的外加劑水溶液加入到該粉體混合物中，在攪拌機中攪拌120-240秒，得到硅鋁質膠凝材料，出機后立即裝模、成型以及收光。本專利技術的優點在于(I)其主要原材料為礦渣、粉煤灰和石灰石粉，不僅拓展了用于生產膠凝材料的原材料來源，而且充分利用了天然和工業廢棄物，實現了對二次資源的重新整合利用。(2)不需要像傳統水泥那樣必須經過“兩磨一燒”，只需通過粉磨和激發劑便可以獲得要求的強度，大大節約了資源和能源，同時減少了對環境的污染，具有良好的經濟和社會效應。(3)實現了復合固體激發劑與多元復合磨細粉體膠結材預混合的膠凝材料制備技術，不再使用液體激發劑，不需大量摻加強堿類激發劑，提高了施工的便捷性和安全性，為硅鋁質膠凝材料的規模化生產奠定了一定的基礎。(4)與傳統水泥基膠凝材料相比，通過上述途徑制備的硅鋁質膠凝材料同樣具備良好的力學性能和施工性能，并且耐腐蝕性能獨特。下面以實施例的方式來說明本專利技術，但本專利技術的實施方式不限于此。實施例1-6按照如下表1，以質量份數計，先將外加劑加入到水中，攪拌至全部溶解，獲得外加劑水溶液。然后，稱取并混合磨細礦渣、磨細粉煤灰、復合超細微粉和復合固體激發劑得到 均勻的粉體混合物，將制備的外加劑水溶液加入到該粉體混合物中，攪拌均勻，獲得膠凝材料。根據《水泥標準稠度用水量、凝結時間、體積安定性檢驗方法》(GB/T1346-2001)測定所得膠凝材料初凝時間和終凝時間，結果如下表2。根據《水泥膠砂強度檢驗方法》(GB/T17671-1999)測定由所述膠凝材料獲得的標準膠砂試件3天(3d)的抗折強度和抗壓強度，以及28天(28d)的抗折強度和抗壓強度，結果如下表2。權利要求1.一種復合固體激發劑，該復合固體激發劑含有4至8質量份的選自偏硅酸鹽和硅酸鹽中的至少一種物質和2至6質量份的堿性鈉鹽。2.根據權利要求I所述的復合固體激發劑，該復合固體激發劑由4至8質量份的偏硅酸鹽和2至6質量份的堿性鈉鹽組成。3.根據權利要求I所述的復合固體激發劑，該復合固體激發劑由5至7質量份的偏硅酸鹽，O. 5至I質量份的硅酸鹽和2至4質量份的堿性鈉鹽組成。4.根據權利要求1-3任一項所述的復合固體激發劑，其中所述偏硅酸鹽為偏硅酸鈉或其水合物；所述娃酸鹽本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種復合固體激發劑，該復合固體激發劑含有4至8質量份的選自偏硅酸鹽和硅酸鹽中的至少一種物質和2至6質量份的堿性鈉鹽。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：樓梁偉，仲新華，謝永江，李化建，朱長華，譚鹽賓，易忠來，王保江，
申請(專利權)人：中國鐵道科學研究院鐵道建筑研究所，
類型：發明
國別省市：
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