CN105776986B - 绿色水泥类胶凝材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种绿色水泥类胶凝材料，其成分包含碳酸钙、硅粉、铝酸钠、氢氧化钠颗粒、三乙醇胺和水。本发明还公开了上述绿色水泥类胶凝材料的制备方法。本发明提供的绿色水泥类胶凝材料的基本物理性质如下：平均粒径为1.5微米，比重为2.30，比表面积为64000平方厘米每克。普通硅酸盐水泥平均粒径为10‑30微米,比重为3.15，比表面积小于2800 平方厘米每克。通过对比可以认定，本发明的比表面积超过普通硅酸盐水泥10倍，由于比表面积越大越有利于水化，因此使用本发明提供的绿色水泥类胶凝材料制作混凝土可以大大减少混凝土的硬化时间，从而加快施工过程，提高混凝土早期强度。并且在整个绿色水泥类胶凝材料制备过程中能耗较低、产生的二氧化碳量极低。

Description

绿色水泥类胶凝材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种绿色水泥类胶凝材料，属于土木工程材料技术领域。本发明还涉及一种上述绿色水泥类胶凝材料的制备方法。

背景技术

水泥是包括建筑结构在内的各种基础设施建设的重要原料。据统计，从2009年开始，我国每年生产的硅酸盐水泥熟料都在10亿吨以上，且呈逐年上升趋势，至2014年达到17.57亿吨。水泥生产过程中所释放的二氧化碳约占人类所产生二氧化碳总量的7%。每生产一吨水泥熟料，平均约排放二氧化碳0.83吨。同时，每生产一吨水泥熟料约消耗120千克标准煤及65千瓦时电，由于每千瓦时电消耗约0.335千克标准煤，因此，每生产一吨水泥熟料总计消耗约141.775千克标准煤，能耗巨大。

传统水泥生产不但对环境保护尤其是空气污染十分不利，并且严重制约资源、经济及社会的可持续发展。因此，开发绿色（少产生或者不产生二氧化碳）、能耗低的水泥类胶凝材料具有重要意义。

发明内容

鉴于背景技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种绿色水泥类胶凝材料，在该材料的生产过程中能耗较低并且产生的二氧化碳量极低。

本发明是采取如下技术方案来完成的：绿色水泥类胶凝材料，其成分包含碳酸钙、硅粉、铝酸钠、氢氧化钠颗粒、三乙醇胺和水。

本发明还提供了上述绿色水泥类胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：

a、将所述氢氧化钠颗粒与水以质量比1：15混合，在室温下充分搅拌，制作6.25%氢氧化钠溶液；

b、将所述6.25%氢氧化钠溶液与所述铝酸钠以质量比16：1混合，在90°C温度下充分搅拌，然后冷却至室温，制作水解铝酸钠溶液；

c、将所述水解铝酸钠溶液与所述三乙醇胺以质量比17：2混合，在室温下充分搅拌，然后静置24小时，制作一种低密度凝胶；

d、将所述硅粉和水分别以质量比1：8混合，在室温下充分搅拌，制作硅粉浆，然后将所述碳酸钙与硅粉浆以质量比1：9充分混合，然后静置24小时，制作一种高密度凝胶;

e、将所述高密度凝胶与所述低密度凝胶和以质量比1：1混合，在室温下充分搅拌，然后使用声波降解法处理3小时，制作一种半固态复合物；

f、将所述半固态复合物在105°C条件下烘干72小时，得到一种致密陶瓷状结晶体；

g、将所述致密陶瓷状结晶体充分研磨，得到白色粉末状的绿色水泥类胶凝材料。

本发明提供的绿色水泥类胶凝材料的基本物理性质如下：平均粒径为1.5微米，比重为2.30，比表面积为64000平方厘米每克。普通硅酸盐水泥平均粒径为10-30微米, 比重为3.15 ，比表面积小于2800 平方厘米每克。通过对比可以认定，本发明的比表面积超过普通硅酸盐水泥10倍，由于比表面积越大越有利于水化，因此使用本发明提供的绿色水泥类胶凝材料制作混凝土可以大大减少混凝土的硬化时间，从而加快施工过程，提高混凝土早期强度，并且在整个绿色水泥类胶凝材料制备过程中能耗较低、产生的二氧化碳量极低，在国家极度重视绿色发展的今天，该产品极具推广价值。

具体实施方式

下面进一步描述其实施例的各有关细节及其工作原理：

本发明提供了一种绿色水泥类胶凝材料，其成分包含碳酸钙、硅粉、铝酸钠、氢氧化钠颗粒、三乙醇胺和水。其质量比为包括碳酸钙5%、硅粉5%、铝酸钠2.63%、氢氧化钠颗粒2.63%、三乙醇胺5.26%和水79.48%。

本发明还提供了上述绿色水泥类胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：

a、将所述氢氧化钠颗粒与水以质量比1：15混合，在室温下充分搅拌，制作6.25%氢氧化钠溶液；

b、将所述6.25%氢氧化钠溶液与所述铝酸钠以质量比16：1混合，在90°C温度下充分搅拌，然后冷却至室温，制作水解铝酸钠溶液；

c、将所述水解铝酸钠溶液与所述三乙醇胺以质量比17：2混合，在室温下充分搅拌，然后静置24小时，制作一种低密度凝胶；

d、将所述硅粉和水分别以质量比1：8混合，在室温下充分搅拌，制作硅粉浆，然后将所述碳酸钙与硅粉浆以质量比1：9充分混合，然后静置24小时，制作一种高密度凝胶;

e、将所述高密度凝胶与所述低密度凝胶和以质量比1：1混合，在室温下充分搅拌，然后使用声波降解法处理3小时，制作一种半固态复合物；

f、将所述半固态复合物在105°C条件下烘干72小时，得到一种致密陶瓷状结晶体；

g、将所述致密陶瓷状结晶体充分研磨，得到白色粉末状的绿色水泥类胶凝材料。

上述实施例提供的绿色水泥类胶凝材料的基本物理性质如下：平均粒径为1.5微米，比重为2.30，比表面积为64000平方厘米每克。普通硅酸盐水泥平均粒径为10-30微米,比重为3.15 ，比表面积小于2800 平方厘米每克。通过对比可以认定，本发明的比表面积超过普通硅酸盐水泥10倍，由于比表面积越大越有利于水化，因此使用本发明提供的绿色水泥类胶凝材料制作混凝土可以大大减少混凝土的硬化时间，从而加快施工过程，提高混凝土早期强度。

下面进一步介绍本发明提供的绿色水泥类胶凝材料的应用和功效：

使用本发明提供的绿色水泥类胶凝材料制作混凝土：每立方米混凝土的组成为：420千克本发明提供的绿色水泥类胶凝材料，520千克细骨料，800千克粗骨料，400千克50%氢氧化钠溶液。首先将本发明提供的绿色水泥类胶凝材料、细骨料及粗骨料混合并充分搅拌，然后加入50%氢氧化钠溶液继续搅拌10分钟，制作新拌混凝土。

经测试，新拌混凝土的坍落度为210±3毫米，空气含量为2.7 ± 0.1%，泌水量为0.06毫升每平方毫米，均满足相关规范要求。

使用上述新拌混凝土制作混凝土试样：首先将新拌混凝土浇筑入规格尺寸为150mm×150mm×150mm的模具中，并通过振动台振捣密实，3天后脱模，然后在90%湿度、室温条件下养护28天。

经测试，所述混凝土试样的抗压强度平均值为32.5MPa。使用普通硅酸盐的混凝土试样的抗压强度约为20-40MPa。通过对比可以认定，使用本发明提供的绿色水泥类胶凝材料制作的混凝土与使用普通硅酸盐水泥制作的混凝土具有相近的抗压强度，可以满足工程需要。

经测试，上述混凝土试样的劈裂抗拉强度为4.1MPa。使用普通硅酸盐水泥的混凝土试样的劈裂抗拉强度约为3-5MPa。通过对比可以认定，使用本发明提供的绿色水泥类胶凝材料制作的混凝土与使用普通硅酸盐水泥制作的混凝土具有相近的劈裂抗拉强度，可以满足工程需要。

经测试，上述混凝土试样的弹性模量为25.5GPa。使用普通硅酸盐水泥的混凝土试样的弹性模量约为15-50GPa。通过对比可以认定，使用本发明提供的绿色水泥类胶凝材料制作的混凝土与使用普通硅酸盐水泥制作的混凝土具有相近的弹性模量，可以满足工程需要。

经测试，上述混凝土试样28天的收缩应变约为3.15×10^-4。使用普通硅酸盐水泥的混凝土试样28天的收缩应变约4.0×10^-4–7.0×10^-4。通过对比可以认定，使用本发明提供的绿色水泥类胶凝材料制作的混凝土与使用普通硅酸盐水泥制作的混凝土具有相近的收缩应变，可以满足工程需要。

经测试，上述混凝土样在3%氯化钠溶液中浸泡一年后，最大氯离子渗透深度为12.7mm。使用普通硅酸盐水泥的混凝土试样在同等条件下的氯离子渗透深度为19.3-34.7mm。通过对比可以认定，使用本发明提供的绿色水泥类胶凝材料制作的混凝土比使用普通硅酸盐水泥制作的混凝土具有更强的抗腐蚀能力，因而可以更好地保护钢筋。

Claims (1)

1.一种绿色水泥类胶凝材料的制备方法，所述绿色水泥类胶凝材料包含碳酸钙、硅粉、铝酸钠、氢氧化钠颗粒、三乙醇胺和水，其质量比为包括碳酸钙5%、硅粉5%、铝酸钠2.63%、氢氧化钠颗粒2.63%、三乙醇胺5.26%和水79.48%；其特征是：包括以下制备步骤：

a、将所述氢氧化钠颗粒与水以质量比1：15混合，在室温下充分搅拌，制作6.25%氢氧化钠溶液；

b、将所述6.25%氢氧化钠溶液与所述铝酸钠以质量比16：1混合，在90℃温度下充分搅拌，然后冷却至室温，制作水解铝酸钠溶液；

c、将所述水解铝酸钠溶液与所述三乙醇胺以质量比17：2混合，在室温下充分搅拌，然后静置24小时，制作一种低密度凝胶；

d、将所述硅粉和水分别以质量比1：8混合，在室温下充分搅拌，制作硅粉浆，然后将所述碳酸钙与硅粉浆以质量比1：9充分混合，然后静置24小时，制作一种高密度凝胶;

e、将所述高密度凝胶与所述低密度凝胶以质量比1：1混合，在室温下充分搅拌，然后使用声波降解法处理3小时，制作一种半固态复合物；

f、将所述半固态复合物在105℃条件下烘干72小时，得到一种致密陶瓷状结晶体；

g、将所述致密陶瓷状结晶体充分研磨，得到白色粉末状的绿色水泥类胶凝材料。