CN108275899A - 一种碱激发水泥及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碱激发水泥及其制备方法，原料包括工业废渣粉及固体碱激发剂，其中工业废渣粉包含矿渣粉、钢渣粉、粉煤灰、偏高岭土，固体碱激发剂为工业废渣粉质量总和的3.0‑11.5%。本发明以工业废渣为主要原料，制备方法简单、易于操作，制备过程仅需要低温煅烧，粉磨等工序，即可获得早期强度高，性能稳定、优良的碱激发水泥。相比于水泥生产，消耗大量的工业废渣，降低了对自然资源的依赖，降低能耗，节约能源，且减少CO2的排放，减轻环境污染，为工业废渣的综合利用开辟了一条有效的途径，具有很好的经济、社会及环境效益。

Description

一种碱激发水泥及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料材料技术及工业废渣回收利用技术领域，特别涉及一种以工业废渣粉及碱激发剂为原料的碱激发水泥及其制备方法。
背景技术
碱激发水泥是以含氧化硅、氧化铝等为主要成分的硅铝质材料为主要原料，经化学反应得到的一类新型的无机非金属材料，其基本结构是由硅氧四面体和铝氧四面体聚合而成的三维网络凝胶体。目前制备碱激发水泥的化学反应原理分为三步：(1)在强碱作用下硅铝质矿物的溶解；(2)铝氧四面体和硅氧四面体缩聚，体系凝胶化；(3)凝胶结构重整、聚合，体系硬化。因为碱激发水泥优异的性能，近年来在国内外研究非常活跃。但是，碱激发水泥依然存在强度波动大、使用可溶性碱带来安全隐患等缺陷。
与硅酸盐水泥相比，碱激发水泥的强度具有较大的波动性，如其强度对碱和原材料的特性都比较敏感。此外，碱激发水泥因利用工业副产品或工业废渣，而这些工业副产品或废渣成分和性质波动较大，也加剧了碱激发水泥的强度波动问题。碱激发水泥使用时，需将可溶性碱与水或硅酸钠溶液混合，然后加入碱激发水泥才能使用。碱溶液的配制及加入势必带来更多的安全隐患。
发明内容
本发明针对现有碱激发水泥制备技术中的不足，提供了一种新型碱激发水泥，可实现变废为宝，其工艺简单，易于实施生产，且具有低能耗、零CO2排放等优点。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种碱激发水泥，其特征是，包括工业废渣粉和固体碱激发剂，其中工业废渣粉由以下重量份的原料组成：矿渣粉30-45份、钢渣粉20-25份、粉煤灰10-15份、偏高岭土5-40份，所述固体碱激发剂为工业废渣粉重量份数总和的3.0-11.5%。
进一步的，所述固体碱激发剂包括工业氢氧化钠、工业氢氧化钾、生石灰及工业硅酸钠中的一种或多种，其细度为过200目筛时筛余控制为0.5-5.0%。
所述矿渣粉的比表面积为360-450 m2/kg，钢渣粉的比表面积为350-420 m2/kg，粉煤灰的比表面积为380-440 m2/kg，偏高岭土的比表面积控制为340-430 m2/kg。
所述偏高岭土为高温煅烧高岭土所得，其煅烧温度为500-800摄氏度。
本发明可根据调整碱激发剂的含量，实现不同强度等级碱激发水泥的生产与制备。
上述碱激发水泥的制备方法，包括如下步骤：
（1）制备工业废渣混合粉：按照比例称量矿渣、钢渣、粉煤灰、偏高岭土进行粉磨、混合均匀，备用；
（2）制备碱激发剂：将碱激发剂粉磨至要求细度，按照比例称量，备用；（3）混合：将步骤（2）称量好的碱激发剂和步骤（1）制备的工业废渣混合粉在特定容器或设备中混合2-6小时，使其均匀；
（4）成型、煅烧：想步骤（3）制备的混合粉料中加入5-10份水混合，使其湿润后倒入模具中，在5MPa～10MPa的压力下压制成型，成型后的试样在高温炉中煅烧，将煅烧后的试样粉磨至比表面积300-450 m2/kg，得碱激发水泥。
进一步的，步骤（1）所述工业废渣粉磨后，在95-110℃下烘干0.5-2.5h后再混合均匀。
步骤（3）加入5-10份的自来水，使其湿润即可，以便于成型，工业生产时，该部分可省略，可直接煅烧碱激发剂和工业废渣粉混合干粉。
步骤（4）所述压制在5MPa～10MPa的压力下成型，压制时间不小于30s。
步骤（4）成型后的试样在高温炉中煅烧，其煅烧温度控制在600-800摄氏度，保温时间30分钟-2小时。
本发明制备的碱激发水泥的使用方法与普通硅酸盐水泥相同，直接加水搅匀后使用，无需额外添加可溶性碱溶液，避免了可溶性碱溶液制备与使用过程的安全隐患，使用方法简单、安全。
本发明公开了一种碱激发水泥及其制备方法，以工业废渣为主要原料，制备方法简单、易于操作，且使用方法简便，制备过程仅需要低温煅烧，粉磨等工序，即可获得早期强度高，性能稳定、优良的碱激发水泥；相比于水泥生产，消耗大量的工业废渣，降低了对自然资源的依赖，降低能耗，节约能源，且减少CO2的排放，减轻环境污染，为工业废渣的综合利用开辟了一条有效的途径，具有很好的经济、社会及环境效益。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步阐述，应该明白的是，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。
实施例一：
按照下述配比进行实验：工业废渣粉为：矿渣粉40份，钢渣粉20份，粉煤灰10份，偏高岭土粉30份；固体碱激发剂为NaOH、生石灰混合物， NaOH质量为工业废渣总量的4.5%，生石灰质量为工业废渣总量的1.5%；
将高岭土预先在700摄氏度条件下煅烧。
碱激发水泥的制备方法是：将矿渣粉，钢渣粉，粉煤灰、煅烧后的偏高岭土粉磨，矿渣粉的比表面积控制为400 m2/kg，钢渣粉的比表面积控制为360 m2/kg，粉煤灰的比表面积控制为390 m2/kg，高岭土比表面积为380m2/kg，在100℃条件下烘干2小时；将称量好的固体氢氧化钠与生石灰一块粉磨，细度为过200目筛，筛余为1.0%；将碱激发剂和工业废渣粉在特定容器或设备中充分混合，混合5小时使其均匀，然后加入8份水混合使其湿润后倒入模具中，在8MPa的压力下压制成型，成型后的试样在高温炉中于700℃温度下煅烧1小时，将煅烧后的试样粉磨至比表面积380m2/kg，得碱激发水泥。
将制备的碱激发水泥按照GB17671-1999水泥胶砂强度试验标准，测定其性能，测试结果如表1所示。
表1 碱激发水泥物理性能结果
实施例二：
按照下述配比进行实验：工业废渣粉为：矿渣粉45份，钢渣粉20份，粉煤灰15份；偏高岭土粉20份；固体碱激发剂为KOH及生石灰， KOH质量为工业废渣总量的4.0%，生石灰质量为工业废渣总量的1.5%。
将高岭土预先在650摄氏度条件下煅烧。
碱激发水泥的制备方法是：将矿渣粉，钢渣粉，粉煤灰、煅烧后的偏高岭土粉磨，矿渣粉的比表面积控制为410 m2/kg，钢渣粉的比表面积控制为380 m2/kg，粉煤灰的比表面积控制为395 m2/kg，高岭土比表面积为390m2/kg，并在105℃条件下烘干1.5小时。将称量好的固体氢氧化钾与生石灰一块粉磨，细度为过200目筛，筛余为1.0%；将碱激发剂和工业废渣粉在特定容器或设备中充分混合，混合5小时使其均匀。然后加入9份自来水混合使其湿润后倒入模具中，在9MPa的压力下压制成型，成型后的试样在高温炉中于750℃温度下煅烧1.5小时，将煅烧后的试样粉磨至比表面积370m2/kg，得碱激发水泥。
将制备的碱激发水泥按照GB17671-1999水泥胶砂强度试验标准，测定其性能，测试结果如表2所示。
表2碱激发水泥物理性能结果
实施例三：
按照下述配比进行实验：工业废渣粉为：矿渣粉40份，钢渣粉25份，粉煤灰20份；偏高岭土粉20份；固体碱激发剂为硅酸钠及生石灰，硅酸钠质量为工业废渣总量的6.0%，生石灰质量为工业废渣总量的2.0%。
将高岭土预先在690摄氏度条件下煅烧。
碱激发水泥的制备方法是：将矿渣粉，钢渣粉，粉煤灰、煅烧后的偏高岭土粉磨，矿渣粉的比表面积控制为420 m2/kg，钢渣粉的比表面积控制为400 m2/kg，粉煤灰的比表面积控制为410 m2/kg，高岭土比表面积为390m2/kg，并在110℃条件下烘干1.8小时。将称量好的固体硅酸钠与生石灰一块粉磨，细度为过200目筛，筛余为1.5%；将碱激发剂和工业废渣粉在特定容器或设备中充分混合，混合6小时使其均匀。然后加入10份水混合使其湿润后倒入模具中，在7MPa的压力下压制成型，成型后的试样在高温炉中于720℃温度下煅烧2小时，将煅烧后的试样粉磨至比表面积400m2/kg，得碱激发水泥。
将制备的碱激发水泥按照GB17671-1999水泥胶砂强度试验标准，测定其性能，测试结果如表3所示。
表3 碱激发水泥物理性能结果

Claims (9)

1.一种碱激发水泥，其特征是，包括工业废渣粉和固体碱激发剂，其中工业废渣粉由以下重量份的原料组成：矿渣粉30-45份、钢渣粉20-25份、粉煤灰10-15份、偏高岭土5-40份，所述固体碱激发剂为工业废渣粉重量份数总和的3.0-11.5%。
2.根据权利要求1所述的碱激发水泥，其特征是：所述固体碱激发剂包括工业氢氧化钠、工业氢氧化钾、生石灰及工业硅酸钠中的一种或多种，其细度为过200目筛时筛余控制为0.5-5.0%。
3.根据权利要求1或2所述的碱激发水泥，其特征是：矿渣粉的比表面积为360-450 m2/kg，钢渣粉的比表面积为350-420 m2/kg，粉煤灰的比表面积为380-440 m2/kg，偏高岭土的比表面积控制为340-430 m2/kg。
4.根据权利要求3所述的碱激发水泥，其特征是：所述偏高岭土为高温煅烧高岭土所得，其煅烧温度为500-800摄氏度。
5.一种权利要求1所述的碱激发水泥的制备方法，其特征是：包括如下步骤：
（1）制备工业废渣混合粉：按照比例称量矿渣、钢渣、粉煤灰、偏高岭土进行粉磨、混合均匀，备用；
（2）制备碱激发剂：将碱激发剂粉磨至要求细度，按照比例称量，备用；（3）混合：将步骤（2）称量好的碱激发剂和步骤（1）制备的工业废渣混合粉在特定容器或设备中混合2-6小时，使其均匀；
（4）成型、煅烧：想步骤（3）制备的混合粉料中加入5-10份水混合，使其湿润后倒入模具中，在5MPa～10MPa的压力下压制成型，成型后的试样在高温炉中煅烧，将煅烧后的试样粉磨至比表面积300-450 m2/kg，得碱激发水泥。
6.根据权利要求5所述的碱激发水泥，其特征是：步骤（1）所述工业废渣粉磨后，在95-110℃下烘干0.5-2.5h后再混合均匀。
7.根据权利要求5或6所述的碱激发水泥的制备方法，其特征是：步骤（3）加入5-10份的自来水，使其湿润即可，以便于成型，工业生产时，该部分可省略，可直接煅烧碱激发剂和工业废渣粉混合干粉。
8.根据权利要求5所述的碱激发水泥的制备方法，其特征是：步骤（4）所述压制在5MPa～10MPa的压力下成型，压制时间不小于30s。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征是：步骤（4）成型后的试样在高温炉中煅烧，其煅烧温度控制在600-800摄氏度，保温时间30分钟-2小时。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109534749A (zh) * 2018-12-20 2019-03-29 郝鹏飞 一种用水量低的高强混凝土及其制备方法
CN110395925A (zh) * 2019-08-30 2019-11-01 北京金帛科技有限公司 含偏高岭土的材料的制备方法及应用
CN111732377A (zh) * 2020-07-06 2020-10-02 济南大学 一种无机类陶瓷人造板材及其制备方法
CN112374784A (zh) * 2020-11-23 2021-02-19 广西交科集团有限公司 一种低温下碱激发材料的促凝剂及其使用方法
CN112960920A (zh) * 2021-04-27 2021-06-15 天津金石建材科技有限公司 一种绿色生态环保水泥及其制备方法
CN113185155A (zh) * 2021-06-10 2021-07-30 北京科技大学 一种碱激发大掺量铜冶炼固废水泥及其制备方法
CN114956614A (zh) * 2022-05-30 2022-08-30 中国地质大学（武汉） 基于柠檬酸钠-苛性碱协同激发的矿渣水泥及制备方法
CN115893887A (zh) * 2022-12-07 2023-04-04 西北民族大学 碱激发复合工业废渣水泥胶砂试块及透水混凝土制备方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03109245A (ja) * 1989-09-21 1991-05-09 Nippon Cement Co Ltd コンクリート構造物の補修用注入材
CN1094382A (zh) * 1993-04-24 1994-11-02 湖南省建筑材料研究设计院 矿渣碱水泥及其制造方法
CN101456685A (zh) * 2009-01-04 2009-06-17 武汉理工大学 一种抗裂型碱激发生态水泥
CN102603254A (zh) * 2011-01-20 2012-07-25 中铁九局集团工程检测试验有限公司 一种复合型碱激发低碳水泥及其制备方法
CN103011733A (zh) * 2012-12-24 2013-04-03 济南大学 废弃物基地质聚合物砌块及其制备方法
CN104446045A (zh) * 2014-11-05 2015-03-25 武汉理工大学 一种碱激发胶凝材料及其制备方法
CA2844383C (en) * 2011-08-18 2016-08-16 Heidelbergcement Ag Method for producing ternesite
CN108178567A (zh) * 2018-02-01 2018-06-19 济南大学 一种3d打印的碱矿渣水泥混凝土及其制备方法
CN108203251A (zh) * 2018-03-01 2018-06-26 东北大学 一种碱激发高炉矿渣胶凝材料及其制备方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03109245A (ja) * 1989-09-21 1991-05-09 Nippon Cement Co Ltd コンクリート構造物の補修用注入材
CN1094382A (zh) * 1993-04-24 1994-11-02 湖南省建筑材料研究设计院 矿渣碱水泥及其制造方法
CN101456685A (zh) * 2009-01-04 2009-06-17 武汉理工大学 一种抗裂型碱激发生态水泥
CN102603254A (zh) * 2011-01-20 2012-07-25 中铁九局集团工程检测试验有限公司 一种复合型碱激发低碳水泥及其制备方法
CA2844383C (en) * 2011-08-18 2016-08-16 Heidelbergcement Ag Method for producing ternesite
CN103011733A (zh) * 2012-12-24 2013-04-03 济南大学 废弃物基地质聚合物砌块及其制备方法
CN104446045A (zh) * 2014-11-05 2015-03-25 武汉理工大学 一种碱激发胶凝材料及其制备方法
CN108178567A (zh) * 2018-02-01 2018-06-19 济南大学 一种3d打印的碱矿渣水泥混凝土及其制备方法
CN108203251A (zh) * 2018-03-01 2018-06-26 东北大学 一种碱激发高炉矿渣胶凝材料及其制备方法

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109534749A (zh) * 2018-12-20 2019-03-29 郝鹏飞 一种用水量低的高强混凝土及其制备方法
CN110395925A (zh) * 2019-08-30 2019-11-01 北京金帛科技有限公司 含偏高岭土的材料的制备方法及应用
CN111732377A (zh) * 2020-07-06 2020-10-02 济南大学 一种无机类陶瓷人造板材及其制备方法
CN111732377B (zh) * 2020-07-06 2022-06-10 济南大学 一种无机类陶瓷人造板材及其制备方法
CN112374784A (zh) * 2020-11-23 2021-02-19 广西交科集团有限公司 一种低温下碱激发材料的促凝剂及其使用方法
CN112960920A (zh) * 2021-04-27 2021-06-15 天津金石建材科技有限公司 一种绿色生态环保水泥及其制备方法
CN113185155A (zh) * 2021-06-10 2021-07-30 北京科技大学 一种碱激发大掺量铜冶炼固废水泥及其制备方法
CN113185155B (zh) * 2021-06-10 2022-07-29 北京科技大学 一种碱激发大掺量铜冶炼固废水泥及其制备方法
CN114956614A (zh) * 2022-05-30 2022-08-30 中国地质大学（武汉） 基于柠檬酸钠-苛性碱协同激发的矿渣水泥及制备方法
CN115893887A (zh) * 2022-12-07 2023-04-04 西北民族大学 碱激发复合工业废渣水泥胶砂试块及透水混凝土制备方法

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