CN109369047A - 一种高早强土聚水泥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高早强土聚水泥及其制备方法，涉及无机材料技术领域。本发明高早强土聚水泥以重量组分计包括:偏高岭土40‑70份、一水硬铝石30‑50、矿渣30‑50份、木质素0.5‑2份、碱性激活剂20‑35份、促硬剂5‑10份、海沙5‑15份、海水100‑300份以及5‑30份外加剂；将偏高岭土、一水硬铝石、矿渣浸泡处理后850‑900℃煅烧，煅烧后与木质素、促硬剂和外加剂一同转入碱性活性溶液，搅拌反应干燥后将得到的产物磨粉即得。本发明制得的高早强土聚水泥具有优良的力学性能、耐腐蚀性、耐高温隔热以及体积稳定性好的优点。

Description

一种高早强土聚水泥及其制备方法

技术领域

本发明属于无机材料技术领域，特别是涉及一种高早强土聚水泥及一种高早强土聚水泥的制备方法。

背景技术

目前土聚水泥凭借其优良性能成为材料领域的一重要部分。国外已有袋装的土聚水泥成品开始售卖，施工方也渐渐的开始对这种高性能材料有所青睐；而我国土聚水泥的研究应用仍处于起步阶段，施工单位在施工过程中使用的水泥多为硅酸盐水泥。虽然硅酸盐水泥的应用十份广泛，但就其本身而言却存在诸如制备能耗量大、环境污染严重等难以克服的缺陷，与我国的“可持续发展”理念相违背，硅酸盐水泥在我国的使用将受到较大的限制，而土聚水泥在节能环保方面的性能明显的优于硅酸盐水泥，加大对土聚水泥的研究力度更有利于我国绿色生态、环境和经济的发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高早强土聚水泥及其制备方法，制得的高早强土聚水泥具有优良的力学性能、耐腐蚀性、耐高温隔热以及体积稳定性好的优点。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种高早强土聚水泥，以重量组分计包括:偏高岭土40-70份、一水硬铝石30-50、矿渣30-50份、木质素0.5-2份、碱性激活剂20-35份、促硬剂5-10份、海沙5-15份、海水100-300份以及5-30份外加剂。

进一步地，所述高早强土聚水泥以重量组分计包括:偏高岭土60份、一水硬铝石40份、矿渣40份、木质素1份、碱性激活剂30份、促硬剂7份、海沙10份、海水220份、外加剂15份。

进一步地，所述碱性激活剂选自氢氧化钾，氢氧化钠，水玻璃，硅酸钾中的一种或多种。

进一步地，所述碱性激活剂以重量百分比计包括氢氧化钠15-25％和水玻璃75-85％；

其中，所述水玻璃的模数M为2.31，波美度Be为50.2，二氧化硅含量为29.84％，氧化钠含量为13.36％。；

其中，所述碱性激活剂的制备包括将氢氧化钠固体与水玻璃搅拌混合均匀即可。

进一步地，所述偏高岭土中各化合物含量为：二氧化硅53.42％、三氧化二铝44.12％、二氧化钛0.24％、三氧化二铁0.76％、氧化钙0.17％、氧化镁0.06％、氧化钾0.55％以及杂质0.68％。

进一步地，所述促硬剂包括纳米硅酸钙和纳米硅灰。

进一步地，所述外加剂包括减水剂、早强剂、缓凝剂。

一种高早强土聚水泥的制备方法，包括如下步骤：

步骤1、取海水、加入1/10用量的碱性激活剂以及海水重量0.5-2％的淀粉搅拌均匀形成浆体；

步骤2、将偏高岭土放入浆体中浸泡处理10-12小时，过滤得到放入和浸泡处理偏高岭土；

步骤3、将矿渣放入中浸泡处理10-12小时；过滤得到矿渣和二次滤液；

步骤4、将一水硬铝石破碎、并浸入浸泡液浸泡处理；

步骤5、将上述步骤2-步骤4处理后的偏高岭土、矿渣、一水硬铝石以及海沙混合后在850-900℃条件下进行煅烧得到煅烧混合物料；

步骤6、将剩余9/10用量的碱性激活剂溶于水中形成碱性活性溶液，将煅烧混合物料、木质素、促硬剂和外加剂一同转入碱性活性溶液，搅拌反应后干燥得到的产物即为高早强土聚水泥初材；

步骤7、将步骤6得到的高早强土聚水泥初材磨粉即得高早强土聚水泥。

进一步地，所述浸泡液浸泡液为叔丁胺预聚物溶液；

所述的叔丁胺预聚物是由叔丁醇和尿素通过以下过程制得：首先，加入尿素，用质量浓度为30％的硫酸溶液调节pH＝7，将尿素和叔丁胺预聚物按摩尔比为1：1的比例加入尿素，按照尿素与叔丁醇之间的摩尔比为2：1加入叔丁醇，加热到45℃，保温15分钟后，加入质量浓度为98％的浓硫酸，按照尿素与质量浓度为98％的浓硫酸之间的摩尔比为2：1加入质量浓度为98％的浓硫酸，搅拌20分钟，然后加入质量浓度为40％的氢氧化钠溶液，调节反应体系的pH＝9～10，搅拌10分钟后，观察反应体系，当有白雾产生时，立即调节体系中的pH＝8，自然冷却至室温，即得到叔丁胺预聚物。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明制得的高早强土聚水泥具有优良的力学性能、耐腐蚀性、耐高温隔热以及体积稳定性好的优点；

2、本发明的高早强土聚水泥制备原料简单易得，同时制备方法简单，生产过程中二氧化碳排放量低。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

具体实施方式

实施例1-4中所指的碱性激活剂、促硬剂、外加剂分别为：

碱性激活剂选自氢氧化钾，氢氧化钠，水玻璃，硅酸钾中的一种或多种；

水玻璃的模数M为2.31，波美度Be为50.2，二氧化硅含量为29.84％，氧化钠含量为13.36％；

碱性激活剂的制备包括将氢氧化钠固体或氢氧化钾或硅酸钾中的一种与水玻璃搅拌混合均匀即可。

偏高岭土中各化合物含量为：二氧化硅53.42％、三氧化二铝44.12％、二氧化钛0.24％、三氧化二铁0.76％、氧化钙0.17％、氧化镁0.06％、氧化钾0.55％以及杂质0.68％。

促硬剂包括纳米硅酸钙和纳米硅灰；

外加剂包括减水剂、早强剂、缓凝剂。

实施例1

本发明为一种高早强土聚水泥，以重量组分计包括:偏高岭土60份、一水硬铝石40份、矿渣40份、木质素1份、氢氧化钠6份和水玻璃24份、促硬剂7份、海沙10份、海水220份、外加剂15份。

一种高早强土聚水泥的制备方法包括如下步骤：

步骤1、取海水、加入1/10用量的碱性激活剂以及海水重量0.5-2％的淀粉搅拌均匀形成浆体；

步骤2、将偏高岭土放入浆体中浸泡处理10-12小时，过滤得到放入和浸泡处理偏高岭土；

步骤3、将矿渣放入中浸泡处理10-12小时；过滤得到矿渣和二次滤液；

步骤4、将一水硬铝石破碎、并浸入浸泡液浸泡处理；

步骤5、将上述步骤2-步骤4处理后的偏高岭土、矿渣、一水硬铝石以及海沙混合后在850-900℃条件下进行煅烧得到煅烧混合物料；

步骤6、将剩余9/10用量的碱性激活剂溶于水中形成碱性活性溶液，将煅烧混合物料、木质素、促硬剂和外加剂一同转入碱性活性溶液，搅拌反应后干燥得到的产物即为高早强土聚水泥初材；

步骤7、将步骤6得到的高早强土聚水泥初材磨粉即得高早强土聚水泥。

其中，浸泡液浸泡液为叔丁胺预聚物溶液；

的叔丁胺预聚物是由叔丁醇和尿素通过以下过程制得：首先，加入尿素，用质量浓度为30％的硫酸溶液调节pH＝7，将尿素和叔丁胺预聚物按摩尔比为1：1的比例加入尿素，按照尿素与叔丁醇之间的摩尔比为2：1加入叔丁醇，加热到45℃，保温15分钟后，加入质量浓度为98％的浓硫酸，按照尿素与质量浓度为98％的浓硫酸之间的摩尔比为2：1加入质量浓度为98％的浓硫酸，搅拌20分钟，然后加入质量浓度为40％的氢氧化钠溶液，调节反应体系的pH＝9～10，搅拌10分钟后，观察反应体系，当有白雾产生时，立即调节体系中的pH＝8，自然冷却至室温，即得到叔丁胺预聚物。

实施例2

本发明为一种高早强土聚水泥，以重量组分计包括:偏高岭土60份、一水硬铝石30、矿渣50份、木质素2份、氢氧化钠6份和水玻璃24份、促硬剂9份、海沙12份、海水270份以及25份外加剂。

制备方法同实施例1。

实施例3

本发明为一种高早强土聚水泥，以重量组分计包括:偏高岭土45份、一水硬铝石30、矿渣30份、木质素0.5份、氢氧化钾4份和水玻璃17份、促硬剂5份、海沙5份、海水140份以及8份外加剂。

制备方法同实施例1。

实施例4

本发明为一种高早强土聚水泥，以重量组分计包括:偏高岭土46份、一水硬铝石50、矿渣30份、木质素1.5份、氢氧化钾4份、水玻璃17份、促硬剂5份、海沙5份、海水200份以及20份外加剂。

制备方法同实施例1。

对照组1

偏高岭土40份、矿渣30份、氢氧化钠5份和水玻璃15份、促硬剂10份、海沙5-15份、海水150份以及15份外加剂。

对照组2

偏高岭土40份、矿渣30份、木质素2份、氢氧化钠4份和水玻璃20份、促硬剂10份、海沙5-15份、海水150份以及15份外加剂。

对上述实施例1-4以及对照组1-2的水泥性能进行检测：

由上述可知，实施例1-4所的产品相对于对照组1-2来说，具有更加良好的力学性能以及体积稳定性。

实施例5

一种高早强土聚水泥，以重量组分计包括:偏高岭土100份、氢氧化钠12份、水玻璃45份、水20份。

所得水泥的抗压测试为：1天抗压强度57.7MPa,3天抗压强度59.2MPa，28天抗压强度61.1MPa。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (9)

1.一种高早强土聚水泥，其特征在于，以重量组分计包括:偏高岭土40-70份、一水硬铝石30-50、矿渣30-50份、木质素0.5-2份、碱性激活剂20-35份、促硬剂5-10份、海沙5-15份、海水100-300份以及5-30份外加剂。

2.根据权利要求1所述的一种高早强土聚水泥，其特征在于，所述高早强土聚水泥以重量组分计包括:偏高岭土60份、一水硬铝石40份、矿渣40份、木质素1份、碱性激活剂30份、促硬剂7份、海沙10份、海水220份、外加剂15份。

3.根据权利要求1或2所述的一种高早强土聚水泥，其特征在于，所述碱性激活剂选自氢氧化钾，氢氧化钠，水玻璃，硅酸钾中的一种或多种。

4.根据权利要求1或2所述的一种高早强土聚水泥，其特征在于，所述碱性激活剂以重量百分比计包括氢氧化钠15-25％和水玻璃75-85％；

其中，所述水玻璃的模数M为2.31，波美度Be为50.2，二氧化硅含量为29.84％，氧化钠含量为13.36％。；

其中，所述碱性激活剂的制备包括将氢氧化钠固体与水玻璃搅拌混合均匀即可。

5.根据权利要求1或2所述的一种高早强土聚水泥，其特征在于，所述偏高岭土中各化合物含量为：二氧化硅53.42％、三氧化二铝44.12％、二氧化钛0.24％、三氧化二铁0.76％、氧化钙0.17％、氧化镁0.06％、氧化钾0.55％以及杂质0.68％。

6.根据权利要求1或2所述的一种高早强土聚水泥，其特征在于，所述促硬剂包括纳米硅酸钙和纳米硅灰。

7.根据权利要求1或2所述的一种高早强土聚水泥，其特征在于，所述外加剂包括减水剂、早强剂、缓凝剂。

8.一种高早强土聚水泥的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、取海水、加入1/10用量的碱性激活剂以及海水重量0.5-2％的淀粉搅拌均匀形成浆体；

步骤2、将偏高岭土放入浆体中浸泡处理10-12小时，过滤得到放入和浸泡处理偏高岭土；

步骤3、将矿渣放入中浸泡处理10-12小时；过滤得到矿渣和二次滤液；

步骤4、将一水硬铝石破碎、并浸入浸泡液浸泡处理；

步骤5、将上述步骤2-步骤4处理后的偏高岭土、矿渣、一水硬铝石以及海沙混合后在850-900℃条件下进行煅烧得到煅烧混合物料；

步骤6、将剩余9/10用量的碱性激活剂溶于水中形成碱性活性溶液，将煅烧混合物料、木质素、促硬剂和外加剂一同转入碱性活性溶液，搅拌反应后干燥得到的产物即为高早强土聚水泥初材；

步骤7、将步骤6得到的高早强土聚水泥初材磨粉即得高早强土聚水泥。

9.根据权利要求8所述的一种高早强土聚水泥的制备方法，其特征在于，所述浸泡液浸泡液为叔丁胺预聚物溶液；

所述的叔丁胺预聚物是由叔丁醇和尿素通过以下过程制得：首先，加入尿素，用质量浓度为30％的硫酸溶液调节pH＝7，将尿素和叔丁胺预聚物按摩尔比为1：1的比例加入尿素，按照尿素与叔丁醇之间的摩尔比为2：1加入叔丁醇，加热到45℃，保温15分钟后，加入质量浓度为98％的浓硫酸，按照尿素与质量浓度为98％的浓硫酸之间的摩尔比为2：1加入质量浓度为98％的浓硫酸，搅拌20分钟，然后加入质量浓度为40％的氢氧化钠溶液，调节反应体系的pH＝9～10，搅拌10分钟后，观察反应体系，当有白雾产生时，立即调节体系中的pH＝8，自然冷却至室温，即得到叔丁胺预聚物。