CN103693870B - 一种利用工业废渣制备的地聚合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种利用工业废渣制备的地聚合物及其制备方法。所述的地聚合物包括重量百分比分别为40．00％～75．00％的颗粒状水淬高炉矿渣、20．00％～55．00％的粉煤灰、2．00％～5．00％的烧碱、1．50％～4．00％的纯碱和0．25％～0．60％的三聚磷酸钠。本发明利用粉煤灰和颗粒状水淬高炉矿渣，制备粉煤灰、颗粒状水淬高炉矿渣和三聚磷酸钠的混合物，并加入复合碱激发剂，得到制备好的地聚合物。本发明基本全部使用工业废渣，性价比高、生产工艺简单、易于实现产业化，满足国标对强度等级为32．5、42．5和52．5的普通硅酸盐水泥的技术性质的要求。实验证明，本发明具备较好的延性，优异的界面粘结性能和优异的抗渗性能。

Description

一种利用工业废渣制备的地聚合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及新型建筑胶凝材料－地聚合物，特别涉及一种以工业废渣为主要原材料的地聚合物的制备及工业化生产，属于工业固体废渣利用和绿色胶凝材料领域。

背景技术

现如今经济发展的体系中，一方面，长期以来，我国经济发展的模式是资源消耗型模式，这导致产生大量的工业废渣，其中粉煤灰和矿渣占据了绝大部分，随着国民经济的快速发展，工业废渣的产量逐年增加，1999年约为7．8亿吨，2004年约为12亿吨，而到2009年已达到18亿吨，同时累计堆存量多达百亿吨，其主要出路是：贮存、处置和综合利用，而大部分很少进行无害化处置，导致了大量土地被占用，环境严重污染，尤其粉煤灰的问题更为严重，全球最有影响力的环保组织之一的绿色和平（Greenpeace）在2010年1月至8月间对中国14家火电厂的粉煤灰灰场进行了实地调查，结果显示，粉煤灰已成为中国工业固体废物的最大单一排放源，而且中国严重低估粉煤灰污染程度，其综合利用不仅被夸大，而且目前对其持续污染的管理仍为空白；另一方面，水泥工业产生的高资源消耗、高能源消耗、高污染物排放已经给我国资源能源的合理利用和环境保护带来了巨大的压力。由此可见，水泥工业以及电力和钢铁等行业的发展与宏观调控、政策指引下的经济整体发展趋势是相悖的，从哲学角度讲，矛盾的存在是发展、变革的条件，因此亟待提出系统解决问题的方法。

通过检索表明，目前国内外对工业废渣的综合利用集中在建筑领域：在公开号为CN101880151A的发明创造中，公开了一种超耐候碱粉煤灰矿渣双组份外墙无机涂料，该外墙无机涂料该涂料选用以钠水玻璃和水作基料，以粉煤灰、高铝水泥、矿渣、钛白粉、颜料、滑石粉、可再分散乳胶粉、羟乙基纤维素、萘系减水剂、粉状消泡剂为填料。在公开号为CN101880151A的发明创造中，公开了一种烧结固化处理工业废渣的方法，该技术方案中将经干燥至恒重的锰渣、页岩、粉煤灰、镉渣和铁渣及钙镁渣按一定配比一起混合粉磨或分别粉磨后再混合，并按一定级配要求过筛后得到废渣混合固化烧结砖的制备原料，然后加入一定量的腐植酸钠稳定剂和清水搅拌均匀并陈化一段时间，再经真空挤出机制成样块，最后经干燥、焙烧、冷却等热处理工序得到废渣混合固化烧结成品。在公开号为CN102249643A的发明创造中，公开了一种工业废渣及有机固体废物再回收利用的生产工艺，是将经过粉碎的工业炉渣、页岩、煤矸石和水按照一定的比例混合均匀后经压制成半成品，再填充进有机物杆料，经挤压成型、干燥和焙烧处理，使其结构强度达到规范要求并形成一种蜂窝状的结构。

在利用工业废渣制备建筑胶凝材料方面，在公开号为CN101125739的发明创造中，公开了一种高活性碱矿渣粉煤灰无机聚合物胶凝材料及制造方法，由碱混合物、磨细矿渣、磨细粉煤灰和水搅拌混合制成浆体，并将其经高压水热反应后，再加入硫酸钠、沸石粉、铝矾土，经过粉碎、磨细后进行高温煅烧、快速冷却、粉碎、磨细制成。在公开号为CN101514088的发明创造中，公开了一种磨细高钛矿渣粉煤灰复合高性能混凝土，在对细高钛矿渣和粉煤灰进行物理活化和化学活化后，使其作为优良活性掺合料等量取代10％-25％水泥。在公开号为CN102173609A的发明创造中，公开了一种制备水泥的方法及由其制备的水泥，该水泥按重量百分比计，硅酸盐水泥熟料粉10～85％、工业废渣10～80％、石灰石粉5～50％、石膏粉4～8％。在公开号为CN102180612A的发明创造中，公开了一种用于水泥或高性能混凝土的复合掺合料及其制备方法，该掺合料包括硅锰渣、矿渣、石灰石、炉渣或者粉煤灰和助磨剂，制备方法是将各原料入球磨机粉磨，粉磨细度达勃氏比表面积不低于400m2／kg或450m2／kg。

在公开号为CN1450013A的发明创造中提出“直接掺加分选粉煤灰的复合水泥的生产方法及制得的复合水泥”，该方法中利用直接从电厂收集的粉煤灰，由于原质原味的粉煤灰具有高细度、高活性特征，能够更大程度保证该粉煤灰的活性，具有以下特点：1、细度好，原汁原味的粉煤灰中，具有高活性的玻璃微珠，其细度达到45μm之下的颗粒都在60～70％以上，在28d之内充分参与熟料粉水化的30μm以下的极细颗粒占35％，这是一般废渣所没有的颗粒特性；2、活性大，原汁原味的粉煤灰为水化产物的“二次水化”提供了大量的反应结合物，当掺量在20％时，粉煤灰颗粒表面便覆盖了一层很薄的水化产物，同时也促进了熟料矿物的水化，当掺量在40％时，可以使熟料矿物的水化直接在其表面沉积，扩大水化产物的疏散，增加熟料水化速度；3、密实水泥浆体孔隙。粉煤灰对水泥浆体孔结构的改善，这是由于粉煤灰密实效应作用的结果。在早期，大量细小的粉煤灰颗粒填充在熟料矿物的水化产物孔隙中，将原来的大孔分割为很多细小且互不连通的小孔，使得大孔减少，微孔增加，硬化浆体的密实度提高。

如果对粉煤灰经磨机加工，裂解，磨机内的温度、湿度、压力等因素将会导致活性矿物的损害性水化，使得粉煤灰利用中的部分反应属于二次水化；粉煤灰自身颗粒级配较好，在发电厂也不需要分选，分级。由此可见，对粉煤灰的正确利用方式为：无需分选，不再过磨，直接掺加，不消耗二次能源地直接利用。该发明减少了粉煤灰利用中的工序，降低了成本，充分利用了粉煤灰的特性。

利用工业废渣制备的建筑胶凝材料存在以下问题：1、制备工艺复杂；2、制备原材料中需要硅酸盐水泥，工业废渣仅作为矿物掺合料，可利用量有限；3、需对所使用的粉煤灰进行磨细加工。

发明内容

为克服现有技术中存在的或者制备工艺复杂，或者可利用量有限，或者需对所使用的粉煤灰进行磨细加工，本发明提出了一种利用工业废渣制备的地聚合物及其制备方法。

本发明所述的地聚合物包括重量百分比分别为40．00％～75．00％的颗粒状水淬高炉矿渣、20．00％～55．00％的粉煤灰、2．00％～5．00％的烧碱、1．50％～4．00％的纯碱和0．25％～0．60％的三聚磷酸钠；其中，所述的烧碱和纯碱均为激发剂，其纯度≥95％；所述的三聚磷酸钠为添加剂，其纯度≥90％。

本发明的具体步骤是：

步骤1：获取粉煤灰；收集电厂产生的粉煤灰；所收集的粉煤灰中Al₂O₃的含量≥15％，SiO₂的含量≥35％；对所收集的粉煤灰无需分选，不再过磨，直接掺加；

步骤2：获取并加工颗粒状水淬高炉矿渣；收集通过炼铁炉产生的颗粒状水淬高炉矿渣；对得到的颗粒状水淬高炉矿渣进行细化处理；细化后的颗粒状水淬高炉矿渣须满足S95级以上的国标要求；

步骤3：制备粉煤灰、颗粒状水淬高炉矿渣和三聚磷酸钠的混合物；通过粉体烘干机，将粉煤灰、颗粒状水淬高炉矿渣和三聚磷酸钠分别烘干至恒重待用，烘干温度为80～120℃，烘干时间为5min；将烘干后的颗粒状水淬高炉矿渣、粉煤灰和三聚磷酸钠均匀混合，得到粉煤灰、颗粒状水淬高炉矿渣和三聚磷酸钠的混合物；

步骤4：制备复合碱激发剂；所述的复合碱激发剂包括纯度≥95％的烧碱和纯度≥95％的纯碱，其中烧碱的重量比为2．00％～5．00％、纯碱的重量比为1．50％～4．00％；将所述烧碱和纯碱均匀混合，得到复合碱激发剂；

步骤5：制备地聚合物；将得到的粉煤灰、颗粒状水淬高炉矿渣和三聚磷酸钠的混合物、复合碱激发材料依次放入三度空间旋转粉体混合机中混合均匀，得到制备好的地聚合物；制备地聚合物的工作环境的湿度应不大于60％。

本发明基本全部使用工业废渣，性价比高、生产工艺简单、易于实现产业化，可满足国标对强度等级为32．5、42．5和52．5的普通硅酸盐水泥的技术性质的要求；利用本发明制备的地聚合物混凝土与采用普通硅酸盐水泥制备的相比，通过工作性测试可知，更易于实现高工作性，通过准静态力学性能测试可知，具备较好的延性，优异的界面粘结性能，通过抗渗性测试可知，具有优异的抗渗性能。

本发明具备的这一系列优异特性得益于以下几点：①胶凝材料基本全部采用工业废渣－颗粒状水淬高炉矿渣和粉煤灰；②采用了无需分选，不再过磨的粉煤灰，具备高细度、高活性特征，能够更大程度保证其活性；③采用固态碱作为颗粒状水淬高炉矿渣和粉煤灰的激发材料，形成了通过缩聚反应生成特殊的无机三维氧化物网络结构，这与普通硅酸盐水泥反应生成的CSH、CH等无机小分子结构组成的硬化体有本质的区别；④采用三聚磷酸钠作为添加剂，提高了地聚合物的粘聚力和保水特性。

本发明顺应国家政策导向，制备过程中基本达到清洁、绿色生产，有效保护资源，因此，在经济、社会和环境等各方面均存在独特的优势，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是地聚合物的生产流程图；

图2是地聚合物混凝土与普通硅酸盐水泥混凝土的应力应变曲线对比；

图3是地聚合物混凝土的破坏面；其中，图3a是劈裂抗拉试验，图3b是抗折试验，图3c是抗压试验。图中：

1．普通硅酸盐水泥混凝土 2．地聚合物混凝土

具体实施方式

实施例一

本实施例是一种利用工业废渣制备的地聚合物。所述的地聚合物包括40．00％～75．00％的颗粒状水淬高炉矿渣、20．00％～55．00％的粉煤灰、2．00％～5．00％的烧碱、1．50％～4．00％的纯碱和0．25％～0．60％的三聚磷酸钠；所述的比例为重量百分比。其中，所述的烧碱和纯碱均为激发剂，其纯度≥95％。所述的三聚磷酸钠为添加剂，其纯度≥90％。本实施例中，颗粒状水淬高炉矿渣的重量比为42．27％、粉煤灰的重量比为50．72％、烧碱的重量比为3．67％、纯碱的重量比为2．84％、三聚磷酸钠的重量比为0．50％。所采用的颗粒状水淬高炉矿渣和粉煤灰的化学组成如表1所示。

本实施例还提出了一种制备所述地聚合物的方法，具体包括以下步骤：

步骤1：获取粉煤灰。收集电厂产生的粉煤灰。所收集的粉煤灰中Al₂O₃的含量≥15％，SiO₂的含量≥35％。对所收集的粉煤灰无需分选，不再过磨，直接掺加。本实施例中，采用韩城第二发电厂产生的粉煤灰。

步骤2：获取并加工颗粒状水淬高炉矿渣。收集通过炼铁炉产生的颗粒状水淬高炉矿渣。对得到的颗粒状水淬高炉矿渣进行细化处理。细化后的颗粒状水淬高炉矿渣须满足S95级以上的国标要求；本实施例中采用韩城龙门钢铁有限公司产生的颗粒状水淬高炉矿渣，其比表面积为491．6m²／kg，28d活性指数≥95％。

步骤3：制备粉煤灰、颗粒状水淬高炉矿渣和三聚磷酸钠的混合物。通过粉体烘干机，将粉煤灰、颗粒状水淬高炉矿渣和三聚磷酸钠分别烘干至恒重待用，烘干温度为80～120℃，烘干时间为5min；本实施例中，烘干温度为100℃。将烘干后的重量比分别为50．72％的颗粒状水淬高炉矿渣、42．27％的粉煤灰和0．50％的三聚磷酸钠均匀混合，得到粉煤灰、矿渣和三聚磷酸钠的混合物。所述的恒重是指当样品为1g时，对该样品连续两次的烘干后进行称重，其重量差异小于0．3mg的重量。

步骤4：制备复合碱激发剂。所述的复合碱激发剂包括纯度≥95％的烧碱和纯度≥95％的纯碱，其中烧碱的重量比为3．67％、纯碱的重量比为2．84％。将所述烧碱和纯碱均匀混合，得到复合碱激发剂。

步骤5：制备地聚合物。将得到的粉煤灰、颗粒状水淬高炉矿渣和三聚磷酸钠的混合物、复合碱激发材料依次放入三度空间旋转粉体混合机中，按常规操作方法混合均匀，得到制备好的地聚合物。制备地聚合物的工作环境的湿度应不大于60％。

实施例二

本实施例是一种利用工业废渣制备的地聚合物。所述的地聚合物包括40．00％～75．00％的颗粒状水淬高炉矿渣、20．00％～55．00％的粉煤灰、2．00％～5．00％的烧碱、1．50％～4．00％的纯碱和0．25％～0．60％的三聚磷酸钠；所述的比例为重量百分比。其中，所述的烧碱和纯碱均为激发剂，其纯度≥95％。所述的三聚磷酸钠为添加剂，其纯度≥90％。本实施例中，颗粒状水淬高炉矿渣的重量比为58．73％、粉煤灰的重量比为35．24％、烧碱的重量比为3．19％、纯碱的重量比为2．45％、三聚磷酸钠的重量比为0．39％。所采用的颗粒状水淬高炉矿渣和粉煤灰的化学组成如表1所示。本实施例中，所采用的颗粒状水淬高炉矿渣和粉煤灰的化学组成如表1所示。

本实施例还提出了一种制备所述地聚合物的方法，具体包括以下步骤：

步骤1：获取粉煤灰。收集电厂产生的粉煤灰。所收集的粉煤灰中Al₂O₃的含量≥15％，SiO₂的含量≥35％。对所收集的粉煤灰无需分选，不再过磨，直接掺加。本实施例中，采用韩城第二发电厂产生的粉煤灰。

步骤2：获取并加工颗粒状水淬高炉矿渣。收集通过炼铁炉产生的颗粒状水淬高炉矿渣。对得到的颗粒状水淬高炉矿渣进行细化处理。细化后的颗粒状水淬高炉矿渣须满足S95级以上的国标要求；本实施例中采用韩城龙门钢铁有限公司产生的颗粒状水淬高炉矿渣，其比表面积为491．6m²／kg，28d活性指数≥95％。

步骤3：制备粉煤灰、颗粒状水淬高炉矿渣和三聚磷酸钠的混合物。通过粉体烘干机，将粉煤灰、颗粒状水淬高炉矿渣和三聚磷酸钠分别烘干至恒重待用，烘干温度为80～120℃，烘干时间为5min；本实施例中，烘干温度为90℃。将烘干后的重量比分别为35．24％的颗粒状水淬高炉矿渣、58．73％的粉煤灰和0．39％的三聚磷酸钠均匀混合，得到粉煤灰、矿渣和三聚磷酸钠的混合物。

步骤4：制备复合碱激发剂。所述的复合碱激发剂包括纯度≥95％的烧碱和纯度≥95％的纯碱，其中烧碱的重量比为3．19％、纯碱的重量比为2．45％。将所述烧碱和纯碱均匀混合，得到复合碱激发剂。

步骤5：制备地聚合物。将得到的粉煤灰、颗粒状水淬高炉矿渣和三聚磷酸钠的混合物、复合碱激发材料依次放入三度空间旋转粉体混合机中，按常规操作方法混合均匀，得到制备好的地聚合物。制备地聚合物的工作环境的湿度应不大于60％。

实施例三

本实施例是一种利用工业废渣制备的地聚合物。所述的地聚合物包括40．00％-75．00％的颗粒状水淬高炉矿渣、20．00％～55．00％的粉煤灰、2．00％～5．00％的烧碱、1．50％～4．00％的纯碱和0．25％～0．60％的三聚磷酸钠；所述的比例为重量百分比。其中，所述的烧碱和纯碱均为激发剂，其纯度≥95％。所述的三聚磷酸钠为添加剂，其纯度≥90％。本实施例中，颗粒状水淬高炉矿渣的重量比为73．04％、粉煤灰的重量比为21．91％、烧碱的重量比为2．77％、纯碱的重量比为1．98％、三聚磷酸钠的重量比为0．30％。所采用的颗粒状水淬高炉矿渣和粉煤灰的化学组成如表1所示。

本实施例还提出了一种制备所述地聚合物的方法，具体包括以下步骤：

步骤1：获取粉煤灰。收集电厂产生的粉煤灰。所收集的粉煤灰中Al₂O₃的含量≥15％，SiO₂的含量≥35％。对所收集的粉煤灰无需分选，不再过磨，直接掺加。本实施例中，采用韩城第二发电厂产生的粉煤灰。

步骤2：获取并加工颗粒状水淬高炉矿渣。收集通过炼铁炉产生的颗粒状水淬高炉矿渣。对得到的颗粒状水淬高炉矿渣进行细化处理。细化后的颗粒状水淬高炉矿渣须满足S95级以上的国标要求；本实施例中采用韩城龙门钢铁有限公司产生的颗粒状水淬高炉矿渣，其比表面积为491．6m²／kg，28d活性指数≥95％。

步骤3：制备粉煤灰、颗粒状水淬高炉矿渣和三聚磷酸钠的混合物。通过粉体烘干机，将粉煤灰、颗粒状水淬高炉矿渣和三聚磷酸钠分别烘干至恒重待用，烘干温度为80～120℃，烘干时间为5min；本实施例中，烘干温度为90℃。将烘干后的重量比分别为21．91％的颗粒状水淬高炉矿渣、73．04％的粉煤灰和0．30％的三聚磷酸钠均匀混合，得到粉煤灰、矿渣和三聚磷酸钠的混合物。

步骤4：制备复合碱激发剂。所述的复合碱激发剂包括纯度≥95％的烧碱和纯度≥95％的纯碱，其中烧碱的重量比为2．77％、纯碱的重量比为1．98％。将所述烧碱和纯碱均匀混合，得到复合碱激发剂。

步骤5：制备地聚合物。将得到的粉煤灰、颗粒状水淬高炉矿渣和三聚磷酸钠的混合物、复合碱激发材料依次放入三度空间旋转粉体混合机中，按常规操作方法混合均匀，得到制备好的地聚合物。制备地聚合物的工作环境的湿度应不大于60％。

上述实施例中，所采用的颗粒状水淬高炉矿渣和粉煤灰的化学组成如表1所示。

表1矿渣、粉煤灰的化学组成（质量％）

氧化物

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

Na2O

TiO2

MgO

K2O

P2O5

SO3

其它

烧失量

矿渣

29．2

19．4

5．8

38．6

0．2

0．6

2．8

0．1-

2．6

0．4

0．3

粉煤灰

45．8

21．4

12．6

13．7

1．1

0．2

1．3

1．8

0．1

1．9-

0．1

对本发明的各实施例得到的地聚合物进行凝结时间、胶砂强度特性的测试，并对由该地聚合物，水和粗、细骨料拌制而成的混凝土，即地聚合物混凝土，进行工作性能、准静态力学性能、延性、界面粘结性能、抗渗性能的检测。

（1）地聚合物的凝结时间测试

测试依据：GB／T 1346-2011《水泥标准稠度需水量、凝结时间、安定性检验方法》

测试结果：上述实施例得到的地聚合物的凝结时间如表2所示。

表2地聚合物的凝结时间

按照国家标准对凝结时间的有关规定可知，普通硅酸盐水泥的初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于10h。对比可知，该地聚合物的凝结时间正常。

（2）地聚合物的胶砂强度特性测试

测试依据：GB／T 17671-1999《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》

测试结果：上述实施例得到的地聚合物的胶砂强度特性如表3所示。

表3地聚合物的胶砂强度特性

按照国家标准对胶砂强度特性的有关规定可知，地聚合物满足国标对强度等级为32．5、42．5和52．5的普通硅酸盐水泥的要求。

（3）地聚合物混凝土的工作性测试

测试对象：以实施例二中的地聚合物为胶凝材料制备地聚合物混凝土，1m³地聚合物混凝土中，各组份的质量如下：地聚合物517kg、水199kg、砂583kg、石1037kg。

测试方法：在土木工程建设中通常采用坍落度法来测定新拌混凝土的流动性，并结合直观观察来评定其粘聚性和保水性，从而综合判定其工作性。

测试结果：①流动性：坍落度为188mm，满足大流动性混凝土（坍落度>160mm）的要求；②粘聚性：用捣棒轻轻敲击已坍落的新拌混凝土锥体，可发现锥体四周逐渐下沉，由此说明粘聚性良好；③保水性：根据新拌混凝土中稀浆析出的程度来评定。坍落度筒提起后，可发现基本无稀浆，说明保水性良好。

由此可见，在不添加任何外加剂的情况下，地聚合物混凝土实现了流动性、粘聚性、保水性三方面的协调统一，既满足了施工操作要求，又确保了后期良好的工程质量，因此，与普通硅酸盐水泥作为胶凝材料相比，地聚合物更易于实现高工作性。

（4）地聚合物混凝土的准静态力学性能测试

测试对象：以实施例二中的地聚合物为胶凝材料制备地聚合物混凝土，1m³地聚合物混凝土中，各组份的质量如下：地聚合物517kg、水199kg、砂583kg、石1037kg。

测试方法：《普通混凝土力学性能试验方法标准》

测试结果：测试准静态抗压强度时，得到了地聚合物混凝土的应力应变曲线，并将其与同等强度等级的普通硅酸盐水泥混凝土的进行对比，如附图2所示。

对比可知，相对于普通硅酸盐水泥混凝土而言，地聚合物混凝土具有较好的延性。静态强度达到最大值时对应的应变为ε_s，c，由附图2知，ε_{s，c(地聚合物)}=0．0017，ε_{s，c(普通硅酸盐混凝土)}=0．00149，以此作为延性的评判标准，则地聚合物混凝土的延性较之普通硅酸盐混凝土提高了近14．1％。

观察破坏面，如附图3所示。由图分析可知，各种强度的破坏面均是贯通骨料，较少出现骨料的突出，由此可从宏观上确定，地聚合物净浆与骨料间的界面粘结性能优异。

（5）地聚合物混凝土的抗渗性测试

测试对象：以实施例二中的地聚合物为胶凝材料制备地聚合物混凝土，1m³地聚合物混凝土中，各组份的质量如下：地聚合物517kg、水199kg、砂583kg、石1037kg。

测试方法：采用透水性试验对其抗渗性能进行研究，即首先通过抗渗标号法得到抗渗等级，再劈裂量测渗水高度，全面评定透水性能，包括以下两个步骤：①抗渗标号法；②渗水高度法。

具体方法如下：试验采用顶面直径为175mm，底面直径为185mm，高度为150mm的圆台体试件，抗渗试件以6个为一组，24h后脱模，试块标准养护28d后进行透水性试验。起始压力设定为1．0MPa，压力间隔0．1MPa，恒压时间为8h，直到有3个试件端面渗水，依据最大水压H 3．0MPa通过公式计算，混凝土抗渗等级P＝10H－1；若压力达到3．0MPa后，试件均不透水，将其沿纵断面劈开两半，待看清水痕后描出水痕。然后把梯形玻璃板放在试件劈裂面上，用尺测量十条线上的渗水高度，以十个测点处渗水高度的算术平均值作为该试件的渗水高度，再以六个试件的渗水高度的算术平均值作为该组试件的平均渗水高度。

测试结果：

①由抗渗标号法测试表明，压力达到3．0MPa后，试件均不透水，则有地聚物混凝土抗渗等级P>10×3．0-1=29，而一般而言，抗渗等级≥P6的混凝土可称为抗渗混凝土。

②采用渗水高度法进行进一步的研究。

利用梯形玻璃板测得的结果如表4所示。

表4地聚合物混凝土试件的渗水高度

综合可知，该地聚合物具有优异的抗渗性能。

上述检测结果表明，本发明满足国标对强度等级为32．5、42．5和52．5的普通硅酸盐水泥的技术性质的要求。利用本发明制备的地聚合物混凝土与采用普通硅酸盐水泥制备的相比，通过工作性测试可知，更易于实现高工作性，通过准静态力学性能测试可知，具备较好的延性，优异的界面粘结性能，通过抗渗性测试可知，具有优异的抗渗性能。

Claims (1)

1.一种利用工业废渣制备地聚合物的方法，其特征在于，所述的地聚合物包括重量百分比分别为40.00％～75.00％的颗粒状水淬高炉矿渣、20.00％～55.00％的粉煤灰、2.00％～5.00％的烧碱、1.50％～4.00％的纯碱和0.25％～0.60％的三聚磷酸钠；其中，所述的烧碱和纯碱均为激发剂，其纯度≥95％；所述的三聚磷酸钠为添加剂，其纯度≥90％；

具体步骤是：

步骤1：获取粉煤灰；收集电厂产生的粉煤灰；所收集的粉煤灰中Al₂O₃的含量≥15％，SiO₂的含量≥35％；对所收集的粉煤灰无需分选，不再过磨，直接掺加；

步骤2：获取并加工颗粒状水淬高炉矿渣；收集通过炼铁炉产生的颗粒状水淬高炉矿渣；对得到的颗粒状水淬高炉矿渣进行细化处理；细化后的颗粒状水淬高炉矿渣须满足S95级以上的国标要求；

步骤3：制备粉煤灰、颗粒状水淬高炉矿渣和三聚磷酸钠的混合物；通过粉体烘干机，将粉煤灰、颗粒状水淬高炉矿渣和三聚磷酸钠分别烘干至恒重待用，烘干温度为80～120℃，烘干时间为5min；将烘干后的颗粒状水淬高炉矿渣、粉煤灰和三聚磷酸钠均匀混合，得到粉煤灰、颗粒状水淬高炉矿渣和三聚磷酸钠的混合物；

步骤4：制备复合碱激发剂；所述的复合碱激发剂包括纯度≥95％的烧碱和纯度≥95％的纯碱，其中烧碱的重量比为2.00％～5.00％、纯碱的重量比为1.50％～4.00％；将所述烧碱和纯碱均匀混合，得到复合碱激发剂；

步骤5：制备地聚合物；将得到的粉煤灰、颗粒状水淬高炉矿渣和三聚磷酸钠的混合物、复合碱激发材料依次放入三度空间旋转粉体混合机中混合均匀，得到制备好的地聚合物；制备地聚合物的工作环境的湿度应不大于60％。