CN102875039A - 用硫酸镁溶液提高氢氧化钠激发矿渣胶凝材料强度的方法 - Google Patents

用硫酸镁溶液提高氢氧化钠激发矿渣胶凝材料强度的方法 Download PDF

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宋强
李辉
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杨振
赵宇
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周华
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Abstract

一种使用硫酸镁溶液提高氢氧化钠激发矿渣胶凝材料强度的方法，首先使用NaOH作为碱性激发剂激发矿渣制备碱激发胶凝材料，再将胶凝材料养护一定时间；然后将养护后的碱胶凝材料置于硫酸镁溶液中存放一段时间即可提高碱激发矿渣胶凝材料的强度；所述用NaOH作为碱性激发剂激发矿渣制备碱胶凝材料的方法是：将矿渣粉磨到比表面积为500m2／kg，加入矿渣重量0.5～15％的NaOH混合均匀，然后加水搅拌，本发明可提高其后期强度，防止后期强度倒缩，从而改善了碱激发矿渣胶凝材料力学性能，具有工艺简单，节能环保，操作简单，控制方便，便于工业化应用的特点。

Description

用硫酸镁溶液提高氢氧化钠激发矿渣胶凝材料强度的方法
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种使用硫酸镁溶液提高氢氧化钠激发矿渣胶凝材料强度的方法。
背景技术
碱激发胶凝材料是由硅氧铝共价键结合的网络结构所组成。碱激发胶凝材料的制备过程不需要高温煅烧，而且生成过程中几乎没有NOx和SO2产生，CO2的排放量也非常低，节能减排、绿色环保。与传统硅酸盐水泥相比，碱激发胶凝材料具有抗压强度高、抗酸碱腐蚀、密度低、耐高温、固化核废料及有毒有害废料等优点，有望成为未来特种新型节能环保型绿色水硬性胶凝材料。然而，碱激发胶凝材料的强度可能出现后期倒缩的现象，使其大规模推广应用受到了限制。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种使用硫酸镁溶液提高氢氧化钠激发矿渣胶凝材料强度的方法，可提高其后期强度，防止后期强度倒缩，从而改善了碱激发矿渣胶凝材料力学性能，本发明具有工艺简单，节能环保，操作简单，控制方便，便于工业化应用的特点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种使用硫酸镁溶液提高氢氧化钠激发矿渣胶凝材料强度的方法，包括如下步骤：
步骤一，使用NaOH作为碱性激发剂激发矿渣制备碱胶凝材料，然后将胶凝材料养护一定时间；
步骤二，将养护后的碱胶凝材料置于硫酸镁溶液溶液中存放一段时间即可提高碱激发矿渣胶凝材料的强度；
上述矿渣包括：CaO：30.1～42.5％、Al2O3：9.3～12.6％、MgO：5.3～17.8％、SiO2：26.4～39.5％以及杂质，以上百分含量为相应组份占矿渣总重量的百分比。
所述用NaOH作为碱性激发剂激发矿渣制备碱胶凝材料的方法是：将矿渣粉磨到比表面积为500㎡／㎏，加入矿渣重量0.5～15％的NaOH混合均匀，然后加矿渣重量30-70％的水搅拌。
所述搅拌使用砂浆搅拌机实现，在搅拌过程中加矿渣重量50-400％的砂，搅拌结束后分层倒入40mm×40mm×160mm的三连模中用振实台振实。
所述步骤一中养护条件为在水中养护或者在空气中养护，养护温度为-15℃～90℃，养护时间可为7天。
所述步骤二中硫酸镁溶液的质量浓度为0.5～54％。
所述步骤二硫酸镁溶液中含有0～10％的钠离子或钙离子或氯离子或钾离子。
所述步骤二中碱激发矿渣胶凝材料置于硫酸镁溶液中连续存放，存放温度范围为-15℃～90℃，存放时间为1天～400天。
所述步骤二中碱激发矿渣胶凝材料在硫酸镁溶液中和大气环境中间隔存放，先在硫酸镁溶液中存放，温度范围为-15℃～90℃，存放时间为1天～60天，再在大气环境中存放，温度范围为25℃～250℃，存放时间为1天～60天，如此交替即可，一般情况下，间隔存放时交替10-50次较佳。
与现有技术相比，本发明的优点是：
传统硅酸盐水泥由于其水化、凝结原理不同于碱激发矿渣胶凝材料，水泥硬化后结构中的氢氧化钙等水化反应产物与环境中的碳酸根，硫酸根离子，镁离子等参加反应，导致水泥石结构遭到破坏，从而降低了建筑结构的强度。与现有传统硅酸盐水泥相比，本发明能保证碱激发材料在硫酸镁溶液中的强度不降低反而可以大幅度提升，特别适用于西部盐湖等高盐碱性环境。
现有提高碱激发胶凝材料强度的方法主要通过调整激发剂掺入量，增加矿渣细度等方法，考虑从原料性质和配比方面提高碱激发胶凝材料强度，提高幅度有限。本发明通过将成型后的碱激发材料置于特定溶液中，来提高胶凝材料强度，强度提高幅度更高，更经济，更具操作性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。
将激发剂（NaOH）与预先粉磨到比表面积为500m2／kg的矿渣按表1所示的配比混合均匀，然后加入矿渣重量50%的水用砂浆搅拌机搅拌同时加矿渣重量300％的砂，搅拌结束后分层倒入40mm×40mm×160mm的三连模中用振实台振实，表面用刮刀刮平并做好标记，在温度为20℃，湿度为95%的养护箱内养护24小时后脱模，各种配比各做九个三连模。脱模后的试块放入温度(20±3)℃的养护室中养护7天，将不同配比的试块进行抗压强度测试，强度结果见表2。其余各配比的试块均分为两组，分别养护于清水和质量溶度54%的硫酸镁溶液中，在养护过程中将试块进行干湿循环，即先置于硫酸镁溶液（质量浓度范围0.5～4.11％均可）与清水中浸泡12小时,再取出放入105℃的烘箱内烘8小时为一个循环，如此反复进行，分别测试7天，17天，27天，37天，47天的抗压强度，结果见表2。
表1碱激发矿渣胶凝材料配比
Figure BDA00002197457200031
表2水泥和碱激发胶凝材料试块的抗压强度
Figure BDA00002197457200041
从表2可以看出，对比存放在清水中的试件强度，存放在硫酸镁溶液中的试件强度在各个时间段都有大幅度提高，存放时间越长，强度增加越多。
为了简化工艺，在硫酸镁溶液中的养护也可以直接连续存放，存放温度范围为-15℃～90℃，存放时间为1天～400天，同时硫酸镁溶液中还允许含有0～10％的离子，如钠离子、钙离子、氯离子、钾离子等。
本发明是基于硫酸镁溶液对碱激发材料二次激发作用和硫酸镁溶液中析晶MgSO4晶体对试件孔隙的填充作用来提高强度的，所述的矿渣指的是水泥工业中的矿渣，其成分大致包括：CaO：30.1～42.5％、Al2O3：9.3～12.6％、MgO：5.3～17.8％、SiO2：26.4～39.5％以及余量杂质，以上百分含量为相应组份占矿渣总重量的百分比。

Claims (10)

1.一种使用硫酸镁溶液提高氢氧化钠激发矿渣胶凝材料强度的方法，包括如下步骤：
步骤一，使用NaOH作为碱性激发剂激发矿渣制备碱胶凝材料，然后将胶凝材料养护一定时间；
步骤二，将养护后的碱胶凝材料置于硫酸镁溶液中存放一段时间即可提高碱激发矿渣胶凝材料的强度；
上述矿渣包括：CaO：30.1～42.5％、Al 2O3：9.3～12.6％、MgO：5.3～17.8％、SiO2：26.4～39.5％以及杂质，以上百分含量为相应组份占矿渣总重量的百分比。
2.根据权利要求1所述使用硫酸镁提高氢氧化钠激发矿渣胶凝材料强度的方法，其特征在于，所述用NaOH作为碱性激发剂激发矿渣制备碱胶凝材料的方法是：将矿渣粉磨到比表面积为500m2／kg，加入矿渣重量0.5～15％的NaOH混合均匀，然后加矿渣重量30-70％水搅拌。
3.根据权利要求2所述使用硫酸镁提高氢氧化钠激发矿渣胶凝材料强度的方法，其特征在于，所述搅拌使用砂浆搅拌机实现，在搅拌过程中加矿渣重量50-400％的砂，搅拌结束后分层倒入40mm×40mm×160mm的三连模中用振实台振实。
4.根据权利要求1所述使用硫酸镁提高氢氧化钠激发矿渣胶凝材料强度的方法，其特征在于，所述步骤一中养护条件为在水中养护或者在空气中养护，养护温度为-15℃～90℃。
5.根据权利要求1或4所述使用硫酸镁提高氢氧化钠激发矿渣胶凝材料强度的方法，其特征在于，所述步骤一中养护时间为7天。
6.根据权利要求1所述使用硫酸镁提高氢氧化钠激发矿渣胶凝材料强度的方法，其特征在于，所述步骤二中硫酸镁溶液的质量浓度为0.5～54％。
7.根据权利要求1或6所述使用硫酸镁溶液提高氢氧化钠激发矿渣胶凝材料强度的方法，其特征在于，所述步骤二硫酸镁溶液中含有0～10％的钠离子或钙离子或氯离子或钾离子。
8.根据权利要求1所述使硫酸镁溶液提高氢氧化钠激发矿渣胶凝材料强度的方法，其特征在于，所述步骤二中碱激发矿渣胶凝材料置于硫酸镁溶液中连续存放，存放温度范围为-15℃～90℃，存放时间为1天～400天。
9.根据权利要求1所述使用硫酸镁溶液提高氢氧化钠激发矿渣胶凝材料强度的方法，其特征在于，所述步骤二中碱激发矿渣胶凝材料在硫酸镁溶液中和大气环境中间隔存放，先在硫酸镁溶液中存放，温度范围为-15℃～90℃，存放时间为1天～60天，再在大气环境中存放，温度范围为25℃～250℃，存放时间为1天～60天，如此交替即可。
10.根据权利要求9所述使用硫酸镁溶液提高氢氧化钠激发矿渣胶凝材料强度的方法，其特征在于，间隔存放时交替10-50次。
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