CN109437699B - 一种使用复合盐溶液和矿渣、粉煤灰制备胶凝材料的方法 - Google Patents

一种使用复合盐溶液和矿渣、粉煤灰制备胶凝材料的方法 Download PDF

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Abstract

一种使用复合盐溶液和矿渣、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，首先配置MgCl2与MgSO4复合盐溶液，然后将配置好的复合盐溶液与粒化高炉矿渣微粉和粉煤灰微粉共同均匀混合后制备胶凝材料，所得胶凝材料具有良好的力学性能和含盐环境适应性，能够满足非承重性结构胶凝材料的使用要求，可替代盐侵蚀环境下使用的低标号水泥基材料，具有成本低廉、环境适应性好、节约资源和可工业化应用的优点。该方法制备的胶凝材料还利用了大量的固体废弃物，提高了工业固体废弃物的利用率，促进经济循环发展。

Description

一种使用复合盐溶液和矿渣、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，特别涉及一种使用复合盐溶液和矿渣、粉煤灰制备胶凝材料的方法。
背景技术
随着经济的发展，我国沿海地区、盐湖地区等含盐量高的盐碱地、海水或盐湖中修筑了大量的混凝土建筑物，随着混凝土服役时间的增加，在盐溶液的侵蚀作用下，大量的混凝土建筑物受到了不同程度的腐蚀，而盐溶液中对混凝土腐蚀作用较大的离子为Mg2+，Cl-，SO4 2-，普通胶凝材料制备的混凝土比较难以适应复合盐中Mg2+，Cl-，SO4 2+等离子的侵蚀性环境。
同时矿渣和粉煤灰为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，但是碱激发条件下制备的胶凝材料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复合盐溶液和矿渣、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MgCl2与MgSO4复合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，环境适应性强，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：
一种使用复合盐溶液和矿渣、粉煤灰制备胶凝材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，配制复合盐溶液：复合盐溶液中的离子为海水或盐湖卤水中主要含有的Mg2+，Cl-，SO4 2-，将MgCl2与MgSO4按照浓度比溶于自来水中，搅拌至无明显固态晶体存在，浓度为MgCl2：100～150g/L，MgSO4：25～30g/L，溶解后的复合盐溶液在密封环境下静置24小时后备用；
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依次加入到搅拌机中搅拌，拌和均匀后将拌合料与步骤一中配制的复合盐溶液按照液料质量比(0.3-0.7)：1在搅拌机搅拌，拌合均匀制成均匀流态浆体；
步骤四，将步骤四制备的浆体于标准养护箱中养护，再放入水浴箱中养护。
所述粒化高炉矿渣微粉比表面积大于350m2/kg，所述粉煤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。
所述步骤三中粒化高炉矿渣微粉与粉煤灰微粉混合后慢速搅拌120s，拌合料与复合盐溶液混合后先慢速搅拌2min，形成浆体后再快速搅拌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48小时后拆模，然后将试样放入水浴箱中养护，养护温度为60℃，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用于Mg2+、Cl-、SO4 2-高含量环境如空气中含盐量高、盐渍土、盐湖地区或沿海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，本发明制备的胶凝材料具有良好的力学性能和盐碱地、海水或盐湖地区等含盐环境适应性，能够满足非承重性结构胶凝材料的使用要求，可替代盐侵蚀环境下使用的低标号水泥基材料，具有成本低廉、环境适应性好、节约资源和可工业化应用的优点。本发明还利用了大量的固体废弃物，提高了工业固体废弃物的利用率，实现了工业固体废弃物的综合再利用，促进经济循环发展。
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。
一种使用复合盐溶液和矿渣、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MgCl2：120g，MgSO4：28g，配置MgCl2与MgSO4复合盐溶液，溶液配置完成后密封环境下静置24小时后备用。
2、将粒化高炉矿渣磨细至400±5m2/kg，测定7天活性指数为97％，28天活性指数为110％，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，由图中看一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、将粒化高炉矿渣微粉与粉煤灰微粉按质量比1:1依次加入到搅拌机中慢速搅拌，搅拌时间为120s，拌和均匀后将拌合料与MgCl2与MgSO4复合盐溶液按照液料比(0.3-0.7)：1在搅拌机中先慢速搅拌2min，形成浆体后再快速搅拌5min使其拌合均匀制成均匀流态浆体，然后将制备好的胶凝浆体注入规格为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48小时后拆模，然后将试样放入水浴箱中养护，养护温度为60℃，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17.9MPa、33.86MPa、49.18MPa，28d、56d时抗压强度较7d增长了89.2％、174.7％。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 BDA0001910561410000041
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C(M)-S-H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 (6)

1.一种使用复合盐溶液和矿渣、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Mg2+、Cl-、SO4 2-高含量环境中的路面平整、土地固化以及非承重性构件的浇筑或预制，制备方法包括如下步骤：
步骤一，配制复合盐溶液：将MgCl2与MgSO4按照浓度比溶于自来水中，搅拌至无明显固态晶体存在，浓度为MgCl2：100～150g/L，MgSO4：25～30g/L，溶解后的复合盐溶液在密封环境下静置24小时后备用；
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依次加入到搅拌机中慢速搅拌120s，拌和均匀后将拌合料与步骤一中配制的复合盐溶液按照液料质量比(0.3-0.7)：1在搅拌机中先慢速搅拌2min，形成浆体后再快速搅拌5min，拌合均匀制成均匀流态浆体；
步骤四，将步骤三 制备的浆体于标准养护箱中养护，再放入水浴箱中养护。
2.根据权利要求1所述使用复合盐溶液和矿渣、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，所述粉煤灰微粉比表面积大于400m2/kg。
3.根据权利要求1所述使用复合盐溶液和矿渣、粉煤灰制备胶凝材料的方法，其特征在于，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。
4.根据权利要求1所述使用复合盐溶液和矿渣、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。
5.根据权利要求1所述使用复合盐溶液和矿渣、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48小时后拆模，然后将试样放入水浴箱中养护，养护温度为60℃，养护时间至7d、28d、56d后分别进行力学性能测试。
6.根据权利要求1所述使用复合盐溶液和矿渣、粉煤灰制备胶凝材料的方法，其特征在于，所述Mg2+、Cl-、SO4 2-高含量环境为空气中含盐量高、盐渍土、盐湖地区或沿海地区附近。
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