CN101698576B - 钢渣-偏高岭土地聚合胶凝材料的制备方法 - Google Patents
钢渣-偏高岭土地聚合胶凝材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101698576B CN101698576B CN2009101126896A CN200910112689A CN101698576B CN 101698576 B CN101698576 B CN 101698576B CN 2009101126896 A CN2009101126896 A CN 2009101126896A CN 200910112689 A CN200910112689 A CN 200910112689A CN 101698576 B CN101698576 B CN 101698576B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- slag
- metakaolin
- water glass
- cementitious materials
- activated
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical class O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 68
- 239000002893 slag Substances 0.000 title claims abstract description 67
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 66
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 13
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 claims abstract description 23
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 claims abstract description 23
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 3
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 claims description 37
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 27
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 27
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 13
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims description 12
- -1 press mass ratio Substances 0.000 claims description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 2
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 abstract 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 abstract 1
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 21
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 18
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 18
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 14
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 11
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 5
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 5
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 5
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 5
- 238000011160 research Methods 0.000 description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 4
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 4
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 4
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 3
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 239000003469 silicate cement Substances 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 241000863032 Trieres Species 0.000 description 2
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 2
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 235000021321 essential mineral Nutrition 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 239000005357 flat glass Substances 0.000 description 2
- 229910052622 kaolinite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007885 magnetic separation Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 2
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007569 slipcasting Methods 0.000 description 2
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Chemical compound [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M Bisulfite Chemical compound OS([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229920001479 Hydroxyethyl methyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 229910001860 alkaline earth metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H aluminium sulfate (anhydrous) Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002929 anti-fatigue Effects 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 229910052728 basic metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003818 basic metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002734 clay mineral Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 238000012669 compression test Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 229920000876 geopolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 1
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Substances [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000015320 potassium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011775 sodium fluoride Substances 0.000 description 1
- 235000013024 sodium fluoride Nutrition 0.000 description 1
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 1
- 230000002522 swelling effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/006—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing mineral polymers, e.g. geopolymers of the Davidovits type
- C04B28/008—Mineral polymers other than those of the Davidovits type, e.g. from a reaction mixture containing waterglass
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Abstract
钢渣-偏高岭土地聚合胶凝材料的制备方法，涉及一种胶凝材料。提供一种钢渣-偏高岭土地聚合胶凝材料的制备方法。将钢渣送入球磨机中球磨，备用；将高岭土粉料输送入煅烧窑煅烧，煅烧后将高岭土取出，冷却至室温，打散后备用；将所得的钢渣和所得的偏高岭土送入混合机中混合均匀，得钢渣-偏高岭土混合物，按质量比，钢渣∶偏高岭土为1∶(1.5～2.5)；将所得的原料送入搅拌机中，加入水玻璃，搅拌均匀后得钢渣-偏高岭土浆料；将钢渣-偏高岭土浆料浇注，得钢渣-偏高岭土地聚合胶凝材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种胶凝材料，尤其是涉及一种钢渣-偏高岭土地聚合胶凝材料的制备方法。
背景技术
硅酸盐水泥已问世一个多世纪，由于其生产过程存在能耗大、污染严重、资源未充分利用和工艺繁琐等缺点，因此水泥工业是一个高能耗、高资源消耗、高环境负荷的产业。另一方面，钢铁工业每年排放大量炼钢废弃钢渣。钢渣的大量堆积，严重污染环境，危害生态平衡。当前社会经济发展与资源、环境之间的矛盾日益突出，因此充分利用废弃资源开发新型胶凝材料，具有现实而长远的意义。
地聚合胶凝材料是偏高岭土在碱性激活剂等外掺料的共同作用下形成的。其生产能耗低，污染少，而且能大量利用工业废渣，是一种有发展前景的绿色建筑材料。地聚合胶凝材料具有类似于地壳中一些天然矿物的铝硅酸盐网络状结构，其在成型反应过程中由水作传质介质及反应媒介，最终产物不像传统的水泥那样以范德华键和氢键为主，而是以离子键和共价键为主、范德华键为辅，因而具有更优越的性能。
偏高岭土是高岭土经过适当温度煅烧后得到的具有一定化学活性的介稳态物质，是一种高活性的人工火山灰材料。钢渣具有潜在水硬性，即单独存在时基本无水硬性，但在某些激发剂的作用下，呈现出水硬性。我国高岭土资源丰富，钢渣大量堆积。
早在上世纪30年代，美国学者利用粉煤灰代替部分波特兰水泥，制造出一种新型混凝土——粉煤灰水泥混凝土。随后德国学者在1942年将高炉矿渣应用于水泥工业。20世纪70年代末，法国Davidovits(Davidovits J.The Ancient Egyptian Pyramids-Concrete or Rock.ConcreteInternational[J]，1987，9(12)：28-37.)及其同事用碱激发偏高岭土形成了一类新型碱胶凝材料，并称其为Geopolymers。
前苏联曾用高岭土研制了一种水泥(Kravchenko I V et al.B inder.SU 967,985,1982，10，23)，这种水泥中硅酸盐水泥熟料89％～93％，石膏4％～5％，混合材3％～6％。混合材中含有偏高岭土15％-～20％，其它的材料是无定形硅和硫酸铝等。该水泥耐磨性好、强度高，并具有一定的膨胀性。美国开发了Pyrament碱激发火山灰胶凝材料(Heitzmann R E et al.Cement compo sit ion cur2able at low temperature.U S4,842,649.1989，6，27)，其质量份数组成范围是偏高岭土0～10份，硅酸盐水泥50～80份，高钙粉煤灰13～35份，矿渣0～6份，外加剂0～4份，碳酸钾1～5份。该水泥高强快干，其制成的混凝土4h的抗压强度可达18MPa以上，1个月可达到82.8MPa，用于快速修路、修建临时机场、修复通讯设施等领域。芬兰生产了“F胶凝材料”(Palomo A，Grutzeck M W，Blanco M T.Alkali activated flyashes-A cementfor the future[J].Cement and Concrete Research，1999，29(8)：1323-1329.)，由细磨矿渣、粉煤灰及火山灰组成，采用碱激发剂(NaOH+Na2CO3)及木质磺酸素，已用于建筑工业。
20世纪80年代以来，地聚合胶凝材料获得较大进展，原料与激活剂的选择范围大大拓宽。矿渣、粉煤灰、硅灰等各种工业废渣和偏高岭土等天然粘土矿物以及火山灰材料在地聚合胶凝材料中都有广泛的应用；激发剂也由单一的碱金属、碱土金属氢氧化物扩展到氧化物、卤化物、有机基组分等；同时增韧、增强添加物以及制备工艺手段日趋进步，材料性能得到了显著提高。
磨细矿渣和硅灰是已公认效果最好的矿物掺合料，但由于它们的数量有限，目前已不能满足水泥混凝土工程的需求。而转炉钢渣的化学组成及矿物组成与硅酸盐水泥熟料较接近，因而钢渣在混凝土中的应用开始成为关注焦点。
钢渣与偏高岭土在水泥混凝土中的应用与研究始于上世纪七八十年代，但将两者复合使用形成胶凝材料的研究近几年才少有报道。2005年5月，武汉理工大学胡曙光在中国发明专利申请中(“钢渣-偏高岭土复合胶凝材料及其制备方法”，申请号为200510018695)，将钢渣、偏高岭土、水玻璃溶液、硫酸钠、氟化钠混合制成一种无水泥熟料的碱胶凝材料——钢渣-偏高岭土复合胶凝材料。初次将钢渣和偏高岭土复合制备成胶凝材料。该材料具有胶凝性能的特点，可满足同标号普通硅酸盐水泥性能要求。
胡曙光等在中国专利中(“一种快硬早强耐磨混凝土道路修补材料及其制备方法”，申请号为200510018696)，将钢渣矿粉、偏高岭土、碱激发剂溶液、钢渣细集料、钢纤维、聚丙烯纤维制成一种快硬早强耐磨混凝土道路修补材料。该材料具有高早强、高韧性、低收缩、高耐磨、抗疲劳、高粘结力性能。
2006年6月，武汉理工大学丁庆军等在中国专利中(“一种早强抗水分散和抗溶蚀盾构隧道背衬注浆材料及其制备方法”，申请号为200610019271)，将粉煤灰、矿渣、钢渣、偏高岭土、氟硅酸钠、硅灰、羟乙基甲基纤维素、砂、水和水玻璃溶液等制成一种早强抗水分散和抗溶蚀盾构隧道背衬注浆材料，该材料在饱水条件下具有早强、抗水分散、抗溶蚀性能和高耐久性。
但是迄今为止，关于钢渣与偏高岭土制成胶凝材料的研究，还只是停留在实验室水平。这是因为大部分研究应用于实际生产过程中，都会面临诸多问题，比如生产成本高，企业没有利润空间；产品的竞争力不如其他同类产品，市场需求量少等。因此，需要开发一种低成本、高性能，适合于产业化的新型胶凝材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钢渣-偏高岭土地聚合胶凝材料的制备方法。
本发明包括以下步骤：
1)将钢渣送入球磨机中球磨，备用；
2)将高岭土粉料输送入煅烧窑煅烧，煅烧后将高岭土取出，冷却至室温，打散后备用；
3)将步骤1)所得的钢渣和步骤2)所得的偏高岭土送入混合机中混合均匀，得钢渣-偏高岭土混合物，按质量比，钢渣∶偏高岭土为1∶(1.5～2.5)；
4)将步骤3)所得的原料送入搅拌机中，加入水玻璃，搅拌均匀后得钢渣-偏高岭土浆料；
5)将钢渣-偏高岭土浆料浇注，得钢渣-偏高岭土地聚合胶凝材料。
在步骤1)中，所述钢渣的入料粒度最好控制在≤15mm，球磨后的钢渣的出料粒度最好控制在≤10μm。
在步骤2)中，所述煅烧的升温速率可为10～15℃/min，最好为12～13℃/min，最佳值为12.5℃/min；所述煅烧的温度可为600～900℃，最好为700～800℃，最佳值为750℃；所述煅烧的时间可为2h～10h，最好为2～6h，最佳值为4h；所述冷却最好在空气中冷却至室温。
在步骤3)中，所述按质量比，钢渣∶偏高岭土最好为1∶2。
在步骤4)中，按质量比，钢渣-偏高岭土混合物∶水玻璃可为1∶(0.78～1.10)，所述水玻璃的加入量折算成Na2O可为所述原料质量的12％～18％，所述水玻璃的模数可为1.2～1.5；按质量比，钢渣-偏高岭土混合物∶水玻璃最好为1∶(0.86～1.02)，所述水玻璃的加入量折算成Na2O最好为所述原料质量的14％～16％，所述水玻璃的模数最好为1.3X～1.4；按质量比，钢渣-偏高岭土混合物∶水玻璃最佳为1∶0.94，所述水玻璃的加入量折算成Na2O最佳为所述原料质量的15％，所述水玻璃的模数最佳值为1.35。
本发明以钢渣和偏高岭土为原料，在碱激发剂的作用下，硅铝化合物由解聚到再聚合后，形成铝硅酸盐网络状结构，制成一种新型材料。在建筑材料中，经过一系列物理作用、化学作用，能从浆体变成坚固的石状体，并能将其他固体物料胶结成整体而具有一定机械强度的物质，统称为胶凝材料。因此，该发明制得的材料是一种胶凝材料。
本发明的突出优点是：工艺过程简单，成本低廉，环境污染小、凝结时间短、强度高，是一种很有发展前景的道路快速修补材料。经试验，制得的胶凝材料初凝时间范围是60～90min，终凝时间范围是120～180min，凝结时间不太短也不太长，完全可以满足道路快速修补的要求；其3天抗压强度可达65MPa以上，7天可达70MPa以上，28天可达80MPa以上，3天抗折强度可达8MPa以上，7天可达8.5MPa以上，28天可达10MPa以上，可以替代传统的硅酸盐水泥。产品具有竞争力，便于产业化推广，具有很可观的市场前景。
具体实施方式
本发明采用钢渣和高岭土作为原料，钢渣经过二次磁选，Fe含量在6％～8％，Ca含量在26％～38％。高岭土为软质铁染高岭土，其中Al2O3含量为34％～36％，SiO2含量为47％～49％，主要矿物组成为高岭石以及少量的白云母和石英；矿物结构主要是鳞片状，含有少量管状。
实施例1
1.以福建省安溪三安钢铁厂提供的钢渣和龙岩铁染高岭土为例。钢渣经过二次磁选，Fe含量6.99％，Ca含量27.4％。龙岩铁染高岭土中，Al2O3含量为35.41％，SiO2含量为48.48％。主要矿物组成为高岭石，含有少量的白云母和石英；矿物结构以鳞片状为主，含有少量管状。
2.将钢渣送入球磨机中球磨，入料粒度均小于15mm。球磨一段时间，使出料粒度在7.8um以下。球磨后装袋备用。
3.将龙岩铁染高岭土粉料输送入煅烧窑煅烧，升温速率10℃/min，煅烧温度600℃，时间为6h，煅烧结束后，将高岭土取出，置于空气中冷却至室温，进行打散，打散过程在打散机中自动进行。打散后装袋备用。
4.将步骤2所得的钢渣和步骤3所得的偏高岭土送入混合机中混合均匀，钢渣与偏高岭土的质量比例是1∶2。混合后装袋备用。
5.将步骤4所得的原料送入搅拌机中，加入水玻璃，掺入量折算成Na2O为原料质量的15％；水玻璃的模数为1.5；按质量比，钢渣-偏高岭土混合物∶水玻璃为0.94。搅拌制成标准稠度净浆，倒入20mm×20mm×20mm的钢制试模中，振动成型。
6.将试块在自然条件下(温度为(20±5)℃，湿度≥70％)养护24h后脱模，然后继续养护至规定的龄期，测其抗压强度。抗压强度的测量按照GB/T17671-1999进行。凝结时间的测定按照GB/T1346-2001进行。
7.所得试块的初凝时间为73min，终凝时间为145min。3天后的抗压强度为66.75MPa，7天为71.25MPa，28天为80.95MPa。
实施例2
原料及工艺过程同实施例1。钢渣球磨出料粒度为6.4um以下。高岭土煅烧的升温速率为11.5℃/min，煅烧温度为700℃，时间为4h。按质量比，钢渣∶偏高岭土为1∶2，钢渣-偏高岭土混合物∶水玻璃为1.10。水玻璃的加入量折算成Na2O为原料质量的12.5％；水玻璃的模数是1.35；试模的规格是40mm×40mm×160mm。测定强度时，先测试块的抗折强度，然后测断块的抗压强度。所得试块的初凝时间是68min，终凝时间是132min。3天后的抗压强度为65.25MPa，7天为70.75MPa，28天为80.35MPa。3天后的抗折强度为8.24MPa，7天为8.62MPa，28天为10.13MPa。
实施例3
原料及工艺过程同实施例1。钢渣球磨出料粒度为5.2um以下。高岭土煅烧的升温速率为12.5℃/min，煅烧温度为750℃，时间为6h。按质量比，钢渣∶偏高岭土为1∶2，钢渣-偏高岭土混合物∶水玻璃为0.86。水玻璃的加入量折算成Na2O为原料质量的17.5％；水玻璃的模数是1.2；试模的规格是40mm×40mm×160mm。测定强度时，先测试块的抗折强度，然后测断块的抗压强度。所得试块的初凝时间是85min，终凝时间是168min。3天后的抗压强度为67.45MPa，7天为72.65MPa，28天为82.55MPa。3天后的抗折强度为8.45MPa，7天为8.82MPa，28天为10.56MPa。
实施例4
原料及工艺过程同实施例1。钢渣球磨出料粒度为8.5um以下。高岭土煅烧的升温速率为12.5℃/min，煅烧温度为800℃，时间为2h。按质量比，钢渣∶偏高岭土为1∶2，钢渣-偏高岭土混合物∶水玻璃为0.94。水玻璃的加入量折算成Na2O为原料质量的15％；水玻璃的模数是1.2；试模的规格是40mm×40mm×160mm。测定强度时，先测试块的抗折强度，然后测断块的抗压强度。所得试块的初凝时间是78min，终凝时间是152min。3天后的抗压强度为68.95MPa，7天为74.35MPa，28天为84.15MPa。3天后的抗折强度为8.48MPa，7天为8.96MPa，28天为11.24MPa。
实施例5
原料及工艺过程同实施例1。钢渣球磨出料粒度为9.4um以下。高岭土煅烧的升温速率为15℃/min，煅烧温度为900℃，时间为2h。按质量比，钢渣∶偏高岭土为1∶2，钢渣-偏高岭土混合物∶水玻璃为1.02。水玻璃的加入量折算成Na2O为原料质量的14％；水玻璃的模数是1.2；试模的规格是40mm×40mm×160mm。测定强度时，先测试块的抗折强度，然后测断块的抗压强度。所得试块的初凝时间是86min，终凝时间是169min。3天后的抗压强度为66.55MPa，7天为72.35MPa，28天为82.25MPa。3天后的抗折强度为8.19MPa，7天为8.56MPa，28天为10.08MPa。
实施例6
原料及工艺过程同实施例1。钢渣球磨出料粒度为7.2um以下。高岭土煅烧的升温速率为12.5℃/min，煅烧温度为750℃，时间为4h。按质量比，钢渣∶偏高岭土为1∶2，钢渣-偏高岭土混合物∶水玻璃为0.86。水玻璃的加入量折算成Na2O为原料质量的15％；水玻璃的模数是1.35；试模的规格是40mm×40mm×160mm。测定强度时，先测试块的抗折强度，然后测断块的抗压强度。所得试块的初凝时间是78min，终凝时间是152min。3天后的抗压强度为69.25MPa，7天为75.15MPa，28天为85.45MPa。3天后的抗折强度为8.52MPa，7天为9.06MPa，28天为12.07MPa。
以下给出所制备的钢渣-偏高岭土地聚合胶凝材料的测试方法：
1、抗压强度、抗折强度的测量：按照国标GB/T17671-1999进行。
1)用抗折强度试验机以中心加荷法测定抗折强度。
将40mm×40mm×160mm棱柱试体一个侧面放在试验机支撑圆柱上，试体长轴垂直于支撑圆柱，通过加荷圆柱以50N/s的速率均匀地将荷载垂直地加在棱柱体相对侧面上，直至折断。
抗折强度Rf(单位为MPa)按式(1)进行计算：
式(1)中：Ff--折断时施加于棱柱体中部的荷载，单位为N；
L--支撑圆柱之间的距离，单位为mm；
b--棱柱体正方形截面的边长，单位为mm。
以一组3个棱柱体抗折结果的平均值作为试验结果。当3个强度值中有超出乎均值±10％时，应剔除后再取平均值作为抗折强度试验结果。
2)在折断后的棱柱体上进行抗压试验。
受压面是试体成型时的两个侧面，面积为40mm×40mm。在整个加荷过程中以2400N/s的速率均匀地加荷直至破坏。
抗压强度Rc(单位为MPa)按式(2)进行计算：
式中：Fc--破坏时的最大荷载，单位为N；
A--受压部分面积，单位为mm2。
以一组3个棱柱体上得到的6个抗压强度测定值的算术平均值为试验结果。如6个测定值中有一个超出6个平均值的±10％，就剔除这个结果，而以剩下5个的平均数为结果。如果5个测定值中再有超过它们平均数±10％的，则此组结果作废。
2、凝结时间的测定按照国标GB/T1346-2001进行。
1)初凝时间的测定
将试模放到试针下，降低试针与净浆表面接触。拧紧螺丝1～2s后，突然放松，试针垂直自由地沉人净浆。观察试针停止下沉或释放试针30s时指针的读数。当试针沉至距底板4mm士1mm时，达到初凝状态；由净浆注入钢模至初凝状态的时间为初凝时间。
2)终凝时间的测定
在完成初凝时间测定后，立即将试模连同浆体以平移的方式从玻璃板取下，翻转180°，直径大端向上，小端向下放在玻璃板上，继续养护，临近终凝时间时每隔15min测定一次，当试针沉人试体0.5mm时，达到终凝状态，由净浆注入钢模至终凝状态的时间为终凝时间。
Claims (6)
1.钢渣-偏高岭土地聚合胶凝材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将钢渣送入球磨机中球磨，备用；所述钢渣的入料粒度控制在≤15mm，球磨后的钢渣的出料粒度控制在≤10μm；
2)将高岭土粉料输送入煅烧窑煅烧，煅烧后将高岭土取出，冷却至室温，打散后备用；所述煅烧的升温速率为10～15℃/min；所述煅烧的温度为600～900℃；所述煅烧的时间为2h～10h；
3)将步骤1)所得的钢渣和步骤2)所得的偏高岭土送入混合机中混合均匀，得钢渣-偏高岭土混合物，按质量比，钢渣∶偏高岭土为1∶(2～2.5)；
4)将步骤3)所得原料送入搅拌机中，加入水玻璃，搅拌均匀后得钢渣-偏高岭土浆料，按质量比，钢渣-偏高岭土混合物∶水玻璃为1∶(0.86～1.02)，所述水玻璃的加入量折算成Na2O为所述原料质量的14％～16％，所述水玻璃的模数为1.3～1.4；
5)将钢渣-偏高岭土浆料浇注，得钢渣-偏高岭土地聚合胶凝材料。
2.如权利要求1所述的钢渣-偏高岭土地聚合胶凝材料的制备方法，其特征在于所述煅烧的升温速率为12～13℃/min；所述煅烧的温度为700～800℃；所述煅烧的时间为2～6h。
3.如权利要求2所述的钢渣-偏高岭土地聚合胶凝材料的制备方法，其特征在于所述煅烧的升温速率为12.5℃/min；所述煅烧的温度为750℃；所述煅烧的时间为4h。
4.如权利要求1所述的钢渣-偏高岭土地聚合胶凝材料的制备方法，其特征在于在步骤2)中，所述冷却是在空气中冷却至室温。
5.如权利要求1所述的钢渣-偏高岭土地聚合胶凝材料的制备方法，其特征在于按质量比，钢渣-偏高岭土混合物∶水玻璃为1∶0.94，所述水玻璃的加入量折算成Na2O为所述原料质量的15％，所述水玻璃的模数为1.35。
6.如权利要求1所述的钢渣-偏高岭土地聚合胶凝材料的制备方法，其特征在于在步骤3)中，所述按质量比，钢渣∶偏高岭土为1∶2。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2009101126896A CN101698576B (zh) | 2009-10-22 | 2009-10-22 | 钢渣-偏高岭土地聚合胶凝材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2009101126896A CN101698576B (zh) | 2009-10-22 | 2009-10-22 | 钢渣-偏高岭土地聚合胶凝材料的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101698576A CN101698576A (zh) | 2010-04-28 |
| CN101698576B true CN101698576B (zh) | 2012-11-21 |
Family
ID=42147036
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2009101126896A Expired - Fee Related CN101698576B (zh) | 2009-10-22 | 2009-10-22 | 钢渣-偏高岭土地聚合胶凝材料的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101698576B (zh) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102329096B (zh) * | 2011-07-05 | 2013-02-06 | 武汉理工大学 | 一种用于混凝土的高早强矿物外加剂 |
| CN107188442B (zh) * | 2017-06-26 | 2019-10-29 | 苏州大学 | 一种工业废弃物基地质聚合物及其制备方法 |
| CN108409214A (zh) * | 2018-03-28 | 2018-08-17 | 平顶山市公路交通勘察设计院 | 一种地聚物注浆材料及其制备方法 |
| CN108503292A (zh) * | 2018-05-18 | 2018-09-07 | 武汉工程大学 | 一种添加废弃钢渣粉末的偏高岭土基地质聚合物及其制备方法 |
| CN108503294A (zh) * | 2018-06-21 | 2018-09-07 | 武汉工程大学 | 一种添加废弃刹车片粉末的偏高岭土基地质聚合物及其制备方法 |
| CN108503293A (zh) * | 2018-06-21 | 2018-09-07 | 武汉工程大学 | 一种添加粉煤灰的偏高岭土基地质聚合物及其制备方法 |
| CN110015853B (zh) * | 2019-01-23 | 2021-07-02 | 同济大学 | 超高韧性地聚合物及其制备方法 |
| EP3744701A1 (de) * | 2019-05-28 | 2020-12-02 | Sika Technology Ag | Leitfähiger mörtel |
| CN115321856B (zh) * | 2022-07-26 | 2023-03-14 | 董腾 | 一种含硫酸铝废渣的无机胶凝材料及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1699243A (zh) * | 2005-05-12 | 2005-11-23 | 武汉理工大学 | 一种快硬早强耐磨混凝土道路修补材料及其制备方法 |
| CN1699253A (zh) * | 2005-05-12 | 2005-11-23 | 武汉理工大学 | 钢渣－偏高岭土复合胶凝材料及其制备方法 |
| CN101456708A (zh) * | 2009-01-06 | 2009-06-17 | 中建商品混凝土有限公司 | 一种高强高性能轻集料及其制备方法 |
-
2009
- 2009-10-22 CN CN2009101126896A patent/CN101698576B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1699243A (zh) * | 2005-05-12 | 2005-11-23 | 武汉理工大学 | 一种快硬早强耐磨混凝土道路修补材料及其制备方法 |
| CN1699253A (zh) * | 2005-05-12 | 2005-11-23 | 武汉理工大学 | 钢渣－偏高岭土复合胶凝材料及其制备方法 |
| CN101456708A (zh) * | 2009-01-06 | 2009-06-17 | 中建商品混凝土有限公司 | 一种高强高性能轻集料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 丁庆军 等.钢渣-偏高岭土地聚合物的凝结硬化和粘结性能.《武汉理工大学学报》.2007,第29卷(第1期),第18-21页. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101698576A (zh) | 2010-04-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101698576B (zh) | 钢渣-偏高岭土地聚合胶凝材料的制备方法 | |
| Venkatesan et al. | Strength and durability properties of geopolymer concrete made with ground granulated blast furnace slag and black rice husk ash | |
| Kürklü | The effect of high temperature on the design of blast furnace slag and coarse fly ash-based geopolymer mortar | |
| Madheswaran et al. | Effect of molarity in geopolymer concrete | |
| Xu et al. | Development and preliminary mix design of ultra-high-performance concrete based on geopolymer | |
| Vikas et al. | Setting time, workability and strength properties of alkali activated fly ash and slag based geopolymer concrete activated with high silica modulus water glass | |
| CN109608068A (zh) | 一种胶凝材料、混凝土预制件及混凝土预制件的制备方法 | |
| CN104529319B (zh) | 低热微膨胀复合水泥及其制备方法 | |
| Karmegam et al. | Utilization of granite sawing waste in self compacting concrete | |
| CN108424073A (zh) | 一种高耐磨高强混凝土及其制备方法 | |
| CN109776003A (zh) | 一种多元复合粉体的钙基地聚合物胶凝材料及其制备方法 | |
| US11414346B2 (en) | Cement compositions based on amorphous bagasse ash | |
| KR20110024618A (ko) | 고로슬래그, 분말형 규산나트륨, 탈황석고를 포함하는 결합재를 이용하는 무시멘트 콘크리트 조성물 및 무시멘트 콘크리트의 제조방법 | |
| Wu et al. | Mechanical and fiber/matrix interfacial behavior of ultra-high-strength and high-ductility cementitious composites incorporating waste glass powder | |
| CN110698133A (zh) | 一种高钛重矿渣砂超高性能混凝土及制备方法 | |
| CN108341618A (zh) | 一种免蒸养活性粉末混凝土掺合料及生产方法 | |
| Zheng et al. | Utilization of copper slag waste in alkali-activated metakaolin pervious concrete | |
| Li et al. | Study on modification of the magnesium phosphate cement-based material by fly ash | |
| Hussain et al. | Effect of sustainable glass powder on the properties of reactive powder concrete with polypropylene fibers | |
| He et al. | Drying shrinkage and microstructural evolution of concrete with high-volume and low-grade metakaolin | |
| Wu et al. | Effects of construction waste powder on micro–macro properties of green high-strength cement paste with low water-to-binder ratio | |
| Aswin et al. | Effects of ceramic tile powder on properties of concrete and paver block | |
| Liu et al. | Assessment and prediction of the mechanical properties of ternary geopolymer concrete | |
| CN109081626A (zh) | 一种混凝土外加剂、制备方法、使用方法及应用 | |
| Chi et al. | Effects of Fly Ash/slag ratio and Liquid/binder ratio on strength of Alkali-Activated Fly Ash/slag Mortars |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: XIAMEN BUILDING SCIENCE RESEARCH INSTITUTE GROUP C Free format text: FORMER OWNER: XIAMEN UNIVERSITY Effective date: 20110916 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| C53 | Correction of patent for invention or patent application | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Li Jintang Inventor after: Chen Qingji Inventor after: Fu Cuili Inventor after: Gong Mingzi Inventor after: Xu Renchong Inventor after: Zeng Chongsheng Inventor after: Zheng Songsheng Inventor after: Cai Jing Inventor before: Luo Xuetao Inventor before: Fu Cuili Inventor before: Li Jintang Inventor before: Zheng Songsheng Inventor before: Cai Jing Inventor before: Chen Wenhui |
|
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 361005 XIAMEN, FUJIAN PROVINCE TO: 361004 XIAMEN, FUJIAN PROVINCE Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: LUO XUETAO FU CUILI LI JINTANG ZHENG SONGSHENG CAI JING CHEN WENHUI TO: LI JINTANG CHEN QINGJI FU CUILI GONG MINGZI XU RENCHONG ZENG CHONGSHENG ZHENG SONGSHENG CAI JING |
|
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20110916 Address after: 361004 No. 62 Hubin South Road, Fujian, Xiamen Applicant after: Xiamen Building Science Research Institute Group Co., Ltd. Address before: Xiamen City, Fujian Province, 361005 South Siming Road No. 422 Applicant before: Xiamen University |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20121121 Termination date: 20181022 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |