CN115403324B - 一种可调控凝结时间的富钙碱激发材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种可调控凝结时间的富钙碱激发材料及其制备方法，基于碱激发反应进程、差异化的碱激发产物凝胶的结构建造速率以及碱激发剂溶解反应放热规律，一方面在没有高钙组分的前提下将低钙组分和碱激发剂先进行混合，在没有高钙组分竞争的前提下能够显著加快N‑A‑S‑H的反应进程，同时一定程度地消耗碱性环境；另一方面在低钙组分和碱激发剂反应完全后再加入高钙组分，并二次加水，能够有效延缓C‑A‑S‑H凝胶的反应速率与进程，达到富钙碱激发材料的缓凝效果，在高钙组分加入后的反应过程中通过二次加水对反应体系“降温”，缓解温度效应对反应进程的加速作用，实现缓凝的目的。通过改变合成富钙碱激发材料各组分的混合顺序以调控该材料的凝结时间。

Description

一种可调控凝结时间的富钙碱激发材料及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种可调控凝结时间的富钙碱激发材料的制备方法。

背景技术

碱激发材料是一类由可溶性碱金属原料和铝硅酸盐粉料反应生成的无机水硬性胶凝材料。与硅酸盐水泥胶凝材料相比，具有更优异的早强、耐高温、耐冻融侵蚀和耐化学腐蚀的硬化特性。面对高耗能高碳排放的硅酸盐水泥生产、天然矿产储量枯竭以及大宗工业固废利用水平局限的背景，利用碱激发技术消纳存在潜在胶凝特性的大宗工业副产物（例如高炉矿渣、钢渣、硅钙渣、粉煤灰和磷渣等），有利于破解资源环境约束难题。因此，碱激发材料逐渐成为最具潜力替代硅酸盐水泥的新型胶凝材料之一。

目前，传统的富钙碱激发材料制备工艺（发明专利CN 103351105 B、CN 105601189B、CN 106082927 B、CN 106746781 B、CN 108249788 B、CN 112979191 B、CN 111574166 B、CN 111606612 B、CN 112408819 B、CN 114436549 A、CN 114620965 A和CN 114477802 A等）与硅酸盐水泥基材料体系制备工艺的思路相同。即将混合均匀的铝硅酸盐粉料与提前配制的碱性溶液或混合、搅拌并浇筑养护成型。然而，现有富钙碱激发材料的制备工艺往往导致该材料出现快凝甚至闪凝现象（初凝时间：3-30 min），无法满足规范GB 175-2020《通用硅酸盐水泥》规定的凝结时间要求（初凝时间＞45 min），严重影响正常施工应用效果。

上述问题主要与碱激发反应进程和碱激发产物凝胶的结构建造速率有关。一般地，富钙碱激发材料的反应产物由C-A-S-H凝胶和N-A-S-H凝胶组成，其中高钙组分在碱性环境下生成C-A-S-H，低钙组分在碱性环境下生成N-A-S-H。由于富钙前驱体中高钙组分的Ca-O键能弱于低钙组分中Si-O-Si、Al-O-Al和Al-O-Si的，在碱性环境下易溶并释放大量游离钙离子。随后，钙离子与碱溶液中的硅酸盐离子快速反应并成核硬化，导致碱激发产物C-A-S-H凝胶的结构建造速率快于N-A-S-H凝胶的结构建造速率。进一步的，C-A-S-H凝胶的生成会急剧降低碱激发浆体的流变和粘弹性特性，使碱激发材料表现出快凝的现象。

国内外学者参照硅酸盐水泥体系的传统缓凝工艺提出延长富钙碱激发材料凝结时间的方法。糖类（葡萄糖、蔗糖等）、有机酸（苹果酸、酒石酸等）、可溶性无机物（氯盐、钡盐和硼砂等）、木质素硫磺盐和羟基羧酸及其盐等均益于富钙碱激发材料的凝结性能。原理是通过反应组分调控，使部分前驱体表面包裹稳定且致密的保护膜，从而延缓碱组分与其反应。但是，上述材料的缓凝效果差异显著，还可能导致富钙碱激发材料力学性能的严重劣化；有些复合缓凝剂的使用还会存在致使碱激发胶凝材料终凝时间过长（大于390 min）的风险。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种可调控凝结时间的富钙碱激发材料的制备方法，该方法基于富钙碱激发材料的反应机理，通过改变合成富钙碱激发材料各组分的混合顺序以调控该材料的凝结时间。

第一方面，本发明提供一种可调控凝结时间的富钙碱激发材料的制备方法，所述富钙碱激发材料包括硅铝酸盐粉料的低钙组分、可溶性碱金属粉料、硅铝酸盐粉料的高钙组分和拌合水，具体制备方法包括以下步骤：

（1）将硅铝酸盐粉料的低钙组分、可溶性碱金属粉料一起搅拌至混合均匀，得到复合固体物料；

（2）向混合均匀的复合固体物料中缓慢加入大部分拌合水，拌合水的加入量以能使复合固体物料完全混合均匀并形成浆体状态为准，持续搅拌至物料混合均匀且没有明显的干料，呈现稀浆体状态，获得碱激发浆体；

（3）向上述碱激发浆体中缓慢加入硅铝酸盐粉料的高钙组分，快速持续搅拌至硅铝酸盐粉料的高钙组分的干料完全浸湿；

（4）向步骤（3）中缓慢加入剩余拌合水，降低高钙组分反应的环境温度，快速持续搅拌至高钙组分完全溶解，且均匀分散，没有肉眼可见的颗粒，形成浆体状为止，获得混合浆料；

（5）将混合浆料分层浇筑于模具中，振实30 s-60 s，排出浆体中气泡，获得振实样品；

（6）将振实样品覆膜置于室内环境养护1 d后拆模，再覆膜置于标准养护室至预定龄期。

第二方面，本发明提供一种可调控凝结时间的富钙碱激发材料制备方法，所述富钙碱激发材料包括硅铝酸盐粉料的低钙组分、水玻璃溶液、硅铝酸盐粉料的高钙组分和拌合水，具体制备方法包括以下步骤：

（1）将硅铝酸盐粉料的低钙组分或者将硅铝酸盐粉料的低钙组分和骨料，搅拌至混合均匀；

（2）向步骤（1）混合均匀的物料中缓慢加入水玻璃溶液和大部分拌合水，此步骤中水的总加入量以能使步骤（1）的物料完全混合均匀并形成浆体状态为准，持续搅拌至物料混合均匀且没有明显的干料，呈现稀浆体状态，获得碱激发浆体；此步骤中水的总加入量包含水玻璃溶液中水和大部分拌合水，此步骤中水的总加入量占总水的4/5~9/10；

（3）向上述碱激发浆体中缓慢加入硅铝酸盐粉料的高钙组分，快速持续搅拌至硅铝酸盐粉料的高钙组分的干料完全浸湿；

（4）向步骤（3）中缓慢加入剩余拌合水，降低高钙组分反应的环境温度，快速持续搅拌至高钙组分完全溶解，且均匀分散，没有肉眼可见的颗粒，形成浆体状为止，获得混合浆料；

（5）将混合浆料分层浇筑于模具中，振实30 s-60 s，排出浆体中气泡，获得振实样品；

（6）将振实样品覆膜置于室内环境养护1 d后拆模，再覆膜置于标准养护室至预定龄期。

所述水玻璃溶液为模数为1.0-2.0的预制水玻璃溶液。

所述制备方法基于碱激发反应进程、差异化的碱激发产物凝胶的结构建造速率以及碱激发剂溶解反应放热规律，一方面在没有高钙组分的前提下将低钙组分和碱激发剂先进行混合，在没有高钙组分竞争的前提下能够显著加快N-A-S-H的反应进程，同时一定程度地消耗碱性环境，防止游离钙离子在强碱环境下的快速反应、成核和固化；另一方面在低钙组分和碱激发剂反应完全后再加入高钙组分，并二次加水，能够有效延缓C-A-S-H凝胶的反应速率与进程，达到富钙碱激发材料的缓凝效果，在高钙组分加入后的反应过程中通过二次加水对反应体系“降温”，缓解温度效应对反应进程的加速作用，实现缓凝的目的。

上述的所述富钙碱激发材料中还包括有骨料，此时骨料均在第一步中与硅铝酸盐粉料的低钙组分一起进行搅拌混合；若所述富钙碱激发材料为胶凝材料，其组分中不加入骨料，若所述富钙碱激发材料为砂浆，则加入细骨料，若所述富钙碱激发材料为混凝土，则加入细骨料和粗骨料。

作为一个优选的方案，所述富钙碱激发材料包含以下组分：

硅铝酸盐粉料的低钙组分 30-60质量份；

硅铝酸盐粉料的高钙组分 40-70质量份；

可溶性碱金属粉料，其中的氧化钠含量占硅铝酸盐粉料的低钙组分和高钙组分总质量的3%-6%；

骨料，占硅铝酸盐粉料总质量的0%-300%；

拌合水，占硅铝酸盐粉料总质量的30%-48%。

优选的，所述硅铝酸盐粉料的低钙组分中的物质氧化钙质量含量低于15%，为粉煤灰、底泥、污泥、赤泥、废玻璃粉、稻壳灰和尾矿中的至少一种；

所述硅铝酸盐粉料的高钙组分中的物质氧化钙质量含量不小于15%，为高炉矿渣、硅钙渣、钢渣、硅钙渣、电炉磷渣、垃圾底灰、S95级矿粉中的至少一种；

所述硅铝酸盐粉料的中值粒径范围为0.1μm-80μm，硅铝酸盐粉料包括低钙组分和高钙组分。

优选的，所述可溶性碱金属粉料为速溶硅酸钠、零水偏硅酸钠、无水硅酸钠固体粉末或颗粒中的至少一种。

其中，所述可溶性碱金属粉料的模数为0.9-2.0，粒径范围为0.1 μm-100 μm。

优选地，所述骨料均为建筑用骨料，分为三种骨料类型及粒径组分。Ⅰ型骨料类型为石英砂或建筑河沙，粒径为120μm-300μm，Ⅱ型骨料为建筑河沙，最大粒径为2.5 mm，Ⅲ骨料类型为建筑用碎石，粒径为5 mm-20 mm。其中，Ⅰ型骨料：Ⅱ型骨料：Ⅲ骨料的质量比范围为0~1：0~1：0~2。

优选地，所述拌合水为饮用水或去离子水。

与现有技术相比，本发明技术方案带来的有益技术效果是：

本发明的显著进步是：

1）本发明提供的富钙碱激发材料制备方法可延长富钙碱激发材料的凝结时间，且对该材料的硬化性能影响较小；

2）本发明提供的富钙碱激发材料制备方法简单，易于操作，无需外掺缓凝剂，无需增加碱激发材料的制备成本。

本发明突出的实质性特点是：

本发明富钙碱激发材料调控凝结时间的主要原理为：一方面，基于硅铝酸盐粉料组分间的反应速率与凝胶产物结构建造速率的差异性，通过调整碱激发原料组分的反应优先级以延长富钙碱激发材料的凝结时间；另一方面，基于碱激发剂反应放热或溶解放热规律，采用分次投料拌合水的搅拌工艺延长富钙碱激发材料的凝结时间。现有工艺是先将低钙与高钙成分混合，随后在碱激发剂的作用下进行反应。在现有条件下，由于高钙成分的反应活性较强，在碱性环境中会快速溶解，并且生成的凝胶产物结构构建速率过快，这是碱激发高钙材料凝结时间较短的原因。相反地，低钙成分在常温下的反应活性与离子溶解速率较弱。基于上述原理，本发明通过调整材料的制备工艺，针对富钙碱激发材料的反应特点创造性地将硅铝酸盐粉料分成低钙组分和高钙组分，首先将低钙成分与碱激发剂反应，一方面将低钙组分置于高碱环境促进其中离子的溶解速率，另一方面消耗碱激发剂组分含量，防止高活性的高钙组中钙离子的快速溶解、成核与固化，以达到延长富钙碱激发材料凝结时间的目的，实现对组分的反应优先级的控制。

本发明针对的是含有高掺量高钙成分（例如矿粉）的富钙碱激发材料，反应放热效率与规律与低钙反应体系的不同，通过将物料进行划分，对水量加入时机进行调整，考虑固体碱激发剂溶解放热规律，既解决了富钙碱激发材料由于高钙离子快速溶解和固体碱溶解放热高造成的闪凝甚至快凝的问题，又能制备出强度较高的试样，即在保障和提高强度的前提下大幅度的延长了凝结的时间，凝结时间相对现有技术能延长八倍左右。

附图说明

图1为激发剂为可溶性金属粉料时的传统富钙碱激发材料的制备工艺流程示意图；

图2为激发剂为水玻璃溶液时的传统富钙碱激发材料的制备工艺流程示意图；

图3为激发剂为可溶性金属粉料时本发明的可调控凝结时间的富钙碱激发材料的制备方法；

图4为激发剂为水玻璃溶液时本发明的可调控凝结时间的富钙碱激发材料的制备方法。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合实施例对本发明做进一步说明，但实施例不对本发明的保护范围构成限制。

本发明制备方法基于碱激发反应进程、差异化的碱激发产物凝胶的结构建造速率以及碱激发剂溶解反应放热规律。其中，1. 碱激发反应进程包括硅铝酸盐玻璃体颗粒溶解、凝胶的成核与生长、复合凝胶结构交联与沉淀、反应产物固化扩散与化学平衡。2. 差异化的碱激发产物凝胶的结构建造速率指的是由于富钙前驱体中高钙组分的Ca-O键能弱于低钙组分中Si-O-Si、Al-O-Al和Al-O-Si的，在碱性环境下易溶并释放大量游离钙离子。随后，钙离子与碱溶液中的硅酸盐离子快速反应并成核硬化，导致碱激发产物C-A-S-H凝胶的结构建造速率快于N-A-S-H的凝胶的结构建造速率。进一步的，C-A-S-H凝胶的生成会急剧降低碱激发浆体的流变和粘弹性特性，使碱激发材料表现出快凝的现象。基于上述原理，一方面在没有高钙组分的前提下将低钙组分和碱激发剂先进行混合，在没有高钙组分竞争的前提下能够显著加快N-A-S-H的反应进程，同时一定程度地消耗碱性环境，防止游离钙离子在强碱环境下的快速反应、成核和固化；另一方面在低钙组分和碱激发剂反应完全后再加入高钙组分，并二次加水，能够有效延缓C-A-S-H凝胶的反应速率与进程，达到富钙碱激发材料的缓凝效果。3. 碱激发剂溶解反应放热规律指的是在碱激发剂的溶解过程或者使硅铝酸盐玻璃体颗粒溶解的过程时，会发生放热现象，基于该放热的进程和试件，在高钙组分加入后的反应过程中通过二次加水对反应体系“降温”，缓解温度效应对反应进程的加速作用。

本发明可调控凝结时间的富钙碱激发材料制备方法，改变原有碱激发富钙材料制备时的投料顺序，无需外掺缓凝组分即可调控凝结时间，能有效解决该材料快凝甚至闪凝的问题，延长碱激发富钙材料的凝结时间，使初凝时间接近或者满足规范要求。

本发明一种可调控凝结时间的富钙碱激发材料的制备方法，所述富钙碱激发材料包括硅铝酸盐粉料的低钙组分、碱激发剂、硅铝酸盐粉料的高钙组分、骨料和拌合水，包含以下步骤：

当碱激发剂为可溶性碱金属粉料时：

步骤1：将硅铝酸盐粉料的低钙组分、可溶性碱金属粉料以及骨料按比例均匀混合，得到复合固体物料；

步骤2：向混合均匀的复合固体物料中缓慢加入大部分拌合水，拌合水的加入量以能使复合固体物料完全混合均匀并形成浆体状态为准，持续搅拌至物料混合均匀且没有明显的干料，呈现稀浆体状态，获得碱激发浆体；优选将复合固体物料与总拌合水质量的4/5~9/10混合，搅拌时间大于5 min；在复合固体物料缓慢加入水搅拌的过程中，物料先逐渐形成块状，再慢慢变成稀浆体状，如果太长时间搅拌还会形成块状，因此，本步骤中在复合固体物料呈较稀浆体状态时停止搅拌，进入步骤3；

步骤3：向步骤2的碱激发浆体中缓慢加入硅铝酸盐粉料的高钙组分，快速持续搅拌至硅铝酸盐粉料的高钙组分的干料完全浸湿；搅拌时间最长不超过2 min；

步骤4：向步骤3中缓慢加入剩余拌合水，降低高钙组分反应的环境温度，快速持续搅拌至高钙组分完全溶解，且均匀分散，没有肉眼可见的颗粒，形成浆体状为止，获得混合浆料；

步骤5：将混合浆料分层浇筑于模具中，振实30 s-60 s，排出浆体中气泡，获得振实样品；

步骤6：将振实样品覆膜置于室内环境养护1 d后拆模，再覆膜置于标准养护室至预定龄期；

当碱激发剂为水玻璃溶液时：

步骤1：将硅铝酸盐粉料的低钙组分和骨料按比例均匀混合；

步骤2：向步骤1混合均匀的物料中缓慢加入水玻璃溶液和大部分拌合水，此步骤中水的总加入量以能使步骤1的物料完全混合均匀并形成浆体状态为准，持续搅拌至物料混合均匀且没有明显的干料，呈现稀浆体状态，获得碱激发浆体；此步骤中水的总加入量包含水玻璃溶液中水和大部分拌合水，此步骤中水的总加入量占总水的4/5~9/10，总水的质量为水玻璃溶液中水和所有拌合水的总质量；搅拌时间大于5 min；

步骤3：向上述碱激发浆体中缓慢加入硅铝酸盐粉料的高钙组分，快速持续搅拌至硅铝酸盐粉料的高钙组分的干料完全浸湿；

步骤4：向步骤3中缓慢加入剩余拌合水，降低高钙组分反应的环境温度，快速持续搅拌至高钙组分完全溶解，且均匀分散，没有肉眼可见的颗粒，形成浆体状为止，获得混合浆料；搅拌时间最长不超过2 min；

步骤5：将混合浆料分层浇筑于模具中，振实30 s-60 s，排出浆体中气泡，获得振实样品；

步骤6：将振实样品覆膜置于室内环境养护1 d后拆模，再覆膜置于标准养护室至预定龄期。

实施例1

原料选用1

硅铝酸盐粉料的低钙组分和高钙组分分别选用商用二级粉煤灰和S95级矿粉，碱激发剂选用零水偏硅酸钠粉末（模数1.0），拌合水选用当地饮用自来水，骨料选择最大粒径为2.4 mm的建筑中砂。二级粉煤灰：S95级矿粉：零水偏硅酸钠粉末：拌合水：骨料质量比为=1：1：0.2：0.71：4。

制备方法：首先将粉煤灰、零水偏硅酸钠粉末和骨料均匀混合3 min，随后向混合干料中缓慢掺入质量为总拌合水4/5的水，均匀搅拌6 min，此时物料混合均匀且没有明显的干料，呈现稀浆体状态，获得碱激发浆体；

接着向碱激发浆体中缓慢掺入矿粉并均匀搅拌1 min，此时硅铝酸盐粉料的高钙组分的干料完全浸湿；

随后将剩余部分拌合水在搅拌的同时缓慢掺入上述物料中，并持续搅拌2 min，此时高钙组分完全溶解，且均匀分散，没有肉眼可见的颗粒，形成浆体状，获得混合浆料；

依据GBT1346-2019法测定浆料凝结时间，其余浆体入模振实并室内覆膜养护1 d，拆模后标准养护至测试龄期，依据GBT 50081-2019法测试试块抗压强度。

对比例1

本对比例所用原料同实施例1，不同之处在于本对比例的制备过程是：首先将粉煤灰、矿粉、零水偏硅酸钠粉末和骨料均匀混合3 min，随后一次性将拌合水缓慢掺入混合干料并均匀搅拌9 min制备成碱激发浆体材料（制备过程如图1所示）。

依据GBT1346-2019法测定浆料凝结时间，其余浆体入模振实并室内覆膜养护1 d，拆模后标准养护至测试龄期，依据GBT 50081-2019法测试试块抗压强度。

实施例2

原料选用2

硅铝酸盐粉料的低钙组分和高钙组分分别选用商用二级粉煤灰和S95级矿粉，激发剂选用五水偏硅酸钠粉末（模数1.0），拌合水选用当地饮用自来水，骨料选择最大粒径为2.4 mm的建筑中砂。二级粉煤灰：S95级矿粉：五水偏硅酸钠粉末：拌合水：骨料的质量比为=1：1：0.4：0.71：4。

本实施例的富钙碱激发材料的制备方法同实施例1。

对比例2所选用原料组成和配方同实施例2，制备方法同对比例1。

下表为实施例1-2和对比例1-2的相关性能测试结果：

表1

由上表的测试结果可以看出，本申请的制备方法能够大幅度延长初凝时间，实施例1相对对比例1在同等条件下能将凝结时间延长至八倍左右，能较接近规范情况，说明本发明方法缓凝效果的有效性。实施例2和对比例2相比，本发明的制备方法能有效延长初凝和终凝的时间，同时保证了28d抗压强度在50MPa以上，本申请的制备方法在夏季温度较高的情况下，尤其适用，能够显著延长凝结时间，保证建造强度要求。

在本申请制备方法的前提下，可以根据实际需要调整配方的种类、组成、搅拌时间等，弱凝结时间延长后仍不能满足规范要求，可以选择模数较高的碱激发剂或者适当降低碱激发剂的含量来进一步延长凝结时间，避免闪凝现象。

本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (4)

1.一种可调控凝结时间的富钙碱激发材料的制备方法，所述富钙碱激发材料包括硅铝酸盐粉料的低钙组分、可溶性碱金属粉料、硅铝酸盐粉料的高钙组分和拌合水，具体制备方法包括以下步骤：

1）将硅铝酸盐粉料的低钙组分、可溶性碱金属粉料一起搅拌至混合均匀，得到复合固体物料；

2）向混合均匀的复合固体物料中缓慢加入大部分拌合水，拌合水的加入量以能使复合固体物料完全混合均匀并形成浆体状态为准，持续搅拌至物料混合均匀且没有明显的干料，呈现稀浆体状态，获得碱激发浆体；

3）向上述碱激发浆体中缓慢加入硅铝酸盐粉料的高钙组分，快速持续搅拌至硅铝酸盐粉料的高钙组分的干料完全浸湿；

4）向步骤3）中缓慢加入剩余拌合水，快速持续搅拌至高钙组分完全溶解，且均匀分散，没有肉眼可见的颗粒，形成浆体状为止，获得混合浆料；

5）将混合浆料分层浇筑于模具中，振实30 s-60 s，排出浆体中气泡，获得振实样品；

6）将振实样品覆膜置于室内环境养护1 d后拆模，再覆膜置于标准养护室至预定龄期；

所述富钙碱激发材料包含以下组分：

硅铝酸盐粉料的低钙组分 30-60质量份；

硅铝酸盐粉料的高钙组分 40-70质量份；

可溶性碱金属粉料，其中的氧化钠含量占硅铝酸盐粉料的低钙组分和高钙组分总质量的3%-6%；

拌合水，占硅铝酸盐粉料总质量的30%-48%；

所述硅铝酸盐粉料的低钙组分中的物质氧化钙质量含量低于15%，为粉煤灰、底泥、污泥、赤泥、废玻璃粉、稻壳灰和尾矿中的至少一种；

所述硅铝酸盐粉料的高钙组分中的物质氧化钙质量含量不小于15%，为高炉矿渣、硅钙渣、钢渣、电炉磷渣、垃圾底灰、S95级矿粉中的至少一种；

所述硅铝酸盐粉料的中值粒径范围为0.1μm-80μm；

所述可溶性碱金属粉料为零水偏硅酸钠粉末或五水偏硅酸钠固体粉末；所述可溶性碱金属粉料的模数为0.9-2.0，粒径范围为0.1 μm-100 μm；

所述富钙碱激发材料的28d抗压强度在50MPa以上，初凝时间在40min以上。

2.一种可调控凝结时间的富钙碱激发材料制备方法，所述富钙碱激发材料包括硅铝酸盐粉料的低钙组分、水玻璃溶液、硅铝酸盐粉料的高钙组分和拌合水，具体制备方法包括以下步骤：

1）将硅铝酸盐粉料的低钙组分或者将硅铝酸盐粉料的低钙组分和骨料，搅拌至混合均匀；

2）向步骤1）混合均匀的物料中缓慢加入水玻璃溶液和大部分拌合水，此步骤中水的总加入量以能使步骤1）的物料完全混合均匀并形成浆体状态为准，持续搅拌至物料混合均匀且没有明显的干料，呈现稀浆体状态，获得碱激发浆体；此步骤中水的总加入量包含水玻璃溶液中水和大部分拌合水，水的总加入量占总水的4/5~9/10；

3）向上述碱激发浆体中缓慢加入硅铝酸盐粉料的高钙组分，快速持续搅拌至硅铝酸盐粉料的高钙组分的干料完全浸湿；

4）向步骤3）中缓慢加入剩余拌合水，快速持续搅拌至高钙组分完全溶解，且均匀分散，没有肉眼可见的颗粒，形成浆体状为止，获得混合浆料；

5）将混合浆料分层浇筑于模具中，振实30 s-60 s，排出浆体中气泡，获得振实样品；

6）将振实样品覆膜置于室内环境养护1 d后拆模，再覆膜置于标准养护室至预定龄期；

所述富钙碱激发材料包含以下组分：

硅铝酸盐粉料的低钙组分 30-60质量份；

硅铝酸盐粉料的高钙组分 40-70质量份；

水玻璃溶液，其中的氧化钠含量占硅铝酸盐粉料的低钙组分和高钙组分总质量的3%-6%；

骨料，占硅铝酸盐粉料总质量的0%-300%；

拌合水，占硅铝酸盐粉料总质量的30%-48%；

所述硅铝酸盐粉料的低钙组分中的物质氧化钙质量含量低于15%，为粉煤灰、底泥、污泥、赤泥、废玻璃粉、稻壳灰和尾矿中的至少一种；

所述硅铝酸盐粉料的高钙组分中的物质氧化钙质量含量不小于15%，为高炉矿渣、硅钙渣、钢渣、电炉磷渣、垃圾底灰、S95级矿粉中的至少一种；

所述硅铝酸盐粉料的中值粒径范围为0.1μm-80μm；

所述骨料均为建筑用骨料，骨料为粒径为120 μm-300 μm的石英砂，或最大粒径为2.5mm的建筑河沙与粒径5 mm-20 mm的建筑碎石的复合骨料；

所述拌合水为饮用水或去离子水；

所述富钙碱激发材料的28d抗压强度在50MPa以上，初凝时间在40min以上。

3.根据权利要求2所述的可调控凝结时间的富钙碱激发材料制备方法，其特征在于，所述水玻璃溶液为模数为1.0-2.0的预制水玻璃溶液。

4.根据权利要求1或2所述制备方法获得的可调控凝结时间的富钙碱激发材料。

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