CN109437698B - 一种使用察尔汗盐湖溶液和矿渣、粉煤灰制备胶凝材料的方法 - Google Patents

一种使用察尔汗盐湖溶液和矿渣、粉煤灰制备胶凝材料的方法 Download PDF

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Abstract

一种使用察尔汗盐湖溶液和矿渣、粉煤灰制备胶凝材料的方法，属于矿物掺合料活性激发制备胶凝材料领域，利用察尔汗盐湖溶液或模拟察尔汗盐湖中卤水的种类与含量配置同等离子浓度的盐溶液与粒化高炉矿渣微粉、粉煤灰微粉混合配制胶凝材料，所得胶凝材料具有良好的力学性能和流变性能，能够满足非承重性结构胶凝材料的使用要求，可替代察尔汗盐湖地区低标号水泥基材料，具有因地制宜、节能环保、节约资源和可工业化应用的优点。

Description

一种使用察尔汗盐湖溶液和矿渣、粉煤灰制备胶凝材料的 方法
技术领域
本发明属于胶凝材料制备技术领域，特别涉及一种使用察尔汗盐湖溶液和矿渣、粉煤灰制备胶凝材料的方法。
背景技术
混凝土构筑物在我国西部盐湖地区的服役时间普遍较低，这是由于普通胶凝材料制备的混凝土难以适应盐湖地区复盐中多种离子的侵蚀性环境。
同时，粒化高炉矿渣和粉煤灰是大宗的工业固体废弃物，将矿渣、粉煤灰、碱性激发剂和水共同混合后可制备一定强度的胶凝浆体，具有低水化热、耐高温和耐久性好等优点，但是其存在着凝结时间过快、收缩变形大、强度倒缩和易产生裂缝等问题，限制了该类胶凝材料的生产应用。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种使用察尔汗盐湖溶液和矿渣、粉煤灰制备胶凝材料的方法，以粒化高炉矿渣微粉和粉煤灰微粉为原料，以察尔汗盐湖溶液或者与察尔汗盐湖溶液中相同离子种类和浓度的盐溶液作为拌和溶液，制备净浆、砂浆或混凝土。本方法具有因地制宜，就地取材，节能环保，资源化循环利用，控制方便，便于工业化应用的优点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种使用察尔汗盐湖溶液和矿渣、粉煤灰制备胶凝材料的方法，包括如下步骤：
步骤一，取察尔汗盐湖溶液；或者，模拟察尔汗盐湖中卤水的种类与含量配置同等离子浓度的盐溶液，以替代所述察尔汗盐湖溶液，将配置好的盐溶液在密封环境下静置一昼夜后使用。所述察尔汗盐湖溶液的组份及浓度为：KCl：1～17g/L，NaCl：1～109g/L，CaCl2：1～52g/L，MgCl2：1～68g/L，MgSO4：1～38g/L。
步骤二，将粒化高炉矿渣破碎粉磨得到粒化高炉矿渣微粉，粉煤灰粉磨得到粉煤灰微粉；
步骤三，将步骤二中制备的粒化高炉矿渣微粉与粉煤灰微粉按质量比1:1进行干拌，拌和均匀后将混合料与步骤一中察尔汗盐湖溶液按照液料质量比(0.3-0.5)：1在搅拌机中湿拌后制得均匀的流态浆体；
步骤四，将所制备的浆体放置于标准养护箱进行养护。
所述粒化高炉矿渣微粉比表面积大于350m2/kg，所述硅灰微粉比表面积大于400m2/kg。
所述粒化高炉矿渣微粉胶凝活性指数达到S95级，粉煤灰微粉各项性能指标满足一级粉煤灰标准。
以质量百分数计，所述粒化高炉矿渣和粉煤灰的化学成分如下：
粒化高炉矿渣：0-5％的烧失量，35-41％的CaO，25-31％的SiO2，10-16％Al2O3，5-10％的MgO，0-3％的RO相；
粉煤灰：0-5％的烧失量，45-50％的SiO2，25-30％的Al2O3，3-5％的CaO，5-10％的Fe2O3，1-5％的RO相。
所述粒化高炉矿渣微粉和粉煤灰微粉混合料中还加入了聚羧酸高效减水剂。
所述步骤三中，干拌时间为120s，湿拌时间为5min.
所述步骤四中，将所制备的浆体注入规格为100mm×100mm×100mm的模具中，然后将模具置于温度20℃，湿度95％的标准养护箱中进行养护，养护时间至7d、28d、56d后分别进行力学性能测试。
本发明所得胶凝材料可用于空气中含盐量高、盐渍土或盐湖地区附近的路面平整、土地固化以及非承重性构件的浇筑或预制。
与现有技术相比，本发明所得胶凝材料具有良好的力学性能和流变性能，能够满足非承重性结构胶凝材料的使用要求，可替代察尔汗盐湖地区低标号水泥基材料，且实现了工业固体废弃物的综合再利用，可以节约自然资源，同时可以适应盐湖地区的环境，具有因地制宜、节能环保、经济实用、节约资源和可工业化应用等优点。
附图说明
图1是本发明试验中所用粒化高炉矿渣的粒度分布图。
图2是本发明试验中所用粉煤灰的粒度分布图。
图3是本发明试验所用原料与所得产物的XRD衍射图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
一种使用察尔汗盐湖溶液和矿渣、粉煤灰制备胶凝材料的方法，包括如下步骤：
1、配置盐卤溶液：每1L水中加入KCl：11g，NaCl：90g，CaCl2：12g，MgCl2：60g，MgSO4：30g，以模拟察尔汗盐湖溶液，溶液配置完成后密封环境下静置一昼夜后备用。
2、将粒化高炉矿渣磨细至400±5m2/kg，测定7天活性指数为95％，28天活性指数为115％，粉煤灰磨细至450±5m2/kg，各项指数达到一级粉煤灰标准，粉磨后的矿渣与粉煤灰粒度分布分别如图1、2所示，由图中可以看出矿渣和粉煤灰粒径分别集中分布在23μm和15μm，已经达到使用要求。
3、将粒化高炉矿渣与粉煤灰按照质量比1:1倒入搅拌机中慢速搅拌120s，干拌均匀后向搅拌机中加入备用的盐湖溶液，然后慢速搅拌1min再快速搅拌4min，待胶凝浆体均匀后，注入规格为100mm×100mm×100mm的模具中，然后将模具置于标准养护箱(温度：20℃，湿度：95％)中进行养护，养护时间至7d、28d、56d后分别进行力学性能测试。
4、根据上述步骤制备的试样测试的7d、28d、56d抗压强度如下表所示，由下表可以看出随着养护龄期的增加试样的抗压强度逐渐提高，养护龄期为7d、28d、56d时抗压强度平均值分别为20.1MPa、36.9MPa、50.2MPa，28d、56d时抗压强度较7d增长了83.6％、149.8％。后期强度增长较大，可以代替素混凝土中低标号水泥基胶凝材料使用。
Figure BDA0001910309750000041
标注：表中1#代表1号试样，以此类推分别代表2号、3号、4号、5号试样。
5、粒化高炉矿渣(SL)、粉煤灰(FA)与其所制备的试样(sample)XRD衍射图如图3所示，从图中可以看出矿渣中晶体物相为钙镁硅酸盐，26～34°具有明显的包峰，说明矿渣具有较高的活性，粉煤灰中除了少量的石英外，莫来石的衍射峰较高，其次粉煤灰在18～28°也存在明显的包峰，说明粉煤灰中也含有大量的活性物质，根据上述步骤制备的试样XRD可以看出试样中除了少量盐溶液的析出晶体NaCl外，物相中还含有托贝莫来石、钙的水化硅酸盐，说明制备的试样具有很好的胶凝性。

Claims (7)

1.一种使用察尔汗盐湖溶液和矿渣、粉煤灰制备胶凝材料的方法，其特征在于，所述胶凝材料用于空气中含盐量高、盐渍土或盐湖地区附近的路面平整、土地固化以及非承重性构件的浇筑或预制，制备包括如下步骤：
步骤一，取察尔汗盐湖溶液，所述察尔汗盐湖溶液的组份及浓度为：KCl：1～17g/L，NaCl：1～109g/L，CaCl2：1～52g/L，MgCl2：1～68g/L，MgSO4：1～38g/L；
步骤二，将粒化高炉矿渣破碎粉磨得到粒化高炉矿渣微粉，粉煤灰粉磨得到粉煤灰微粉，以质量百分数计，所述粒化高炉矿渣和粉煤灰的化学成分如下：
粒化高炉矿渣：0-5%的烧失量，35-41%的CaO，25-31%的SiO2，10-16%Al2O3，5-10%的MgO，0-3%的RO相；
粉煤灰：0-5%的烧失量，45-50%的SiO2，25-30%的Al2O3，3-5%的CaO，5-10%的Fe2O3，1-5%的RO相；
步骤三，将步骤二中制备的粒化高炉矿渣微粉与粉煤灰微粉按质量比1:1进行干拌，拌和均匀后将混合料与步骤一中察尔汗盐湖溶液按照液料质量比（0.3-0.5）：1在搅拌机中湿拌后制得均匀的流态浆体；
步骤四，将所制备的浆体放置于标准养护箱进行养护。
2.根据权利要求1所述使用察尔汗盐湖溶液和矿渣、粉煤灰制备胶凝材料的方法，其特征在于，所述步骤一中，模拟察尔汗盐湖中卤水的种类与含量配置同等离子浓度的盐溶液，以替代所述察尔汗盐湖溶液，将配置好的盐溶液在密封环境下静置一昼夜后使用。
3.根据权利要求1所述使用察尔汗盐湖溶液和矿渣、粉煤灰制备胶凝材料的方法，其特征在于，所述粒化高炉矿渣微粉比表面积大于350m2/kg。
4.根据权利要求1所述使用察尔汗盐湖溶液和矿渣、粉煤灰制备胶凝材料的方法，其特征在于，所述粒化高炉矿渣微粉胶凝活性指数达到S95级，粉煤灰微粉各项性能指标满足一级粉煤灰标准。
5.根据权利要求1所述使用察尔汗盐湖溶液和矿渣、粉煤灰制备胶凝材料的方法，其特征在于，所述粒化高炉矿渣微粉和粉煤灰微粉混合料中还加入了聚羧酸高效减水剂。
6.根据权利要求1所述使用察尔汗盐湖溶液和矿渣、粉煤灰制备胶凝材料的方法，其特征在于，所述步骤三中，干拌时间为120s，湿拌时间为5min。
7.根据权利要求1所述使用察尔汗盐湖溶液和矿渣、粉煤灰制备胶凝材料的方法，其特征在于，所述步骤四中，将所制备的浆体注入规格为100mm×100mm×100mm的模具中，然后将模具置于温度20℃，湿度95%的标准养护箱中进行养护，养护时间至7d、28d、56d后分别进行力学性能测试。
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