CN116063016A - 复合凝胶材料组合物、复合凝胶材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及建筑材料技术领域,具体涉及一种复合凝胶材料组合物、一种复合凝胶材料及其制备方法和应用。该组合物包括:20‑60重量份脱硫建筑石膏、5‑15重量份水泥、30‑50重量份粉煤灰和5‑15重量份气化渣;其中,以所述脱硫建筑石膏的总重量为基准,所述脱硫建筑石膏中β‑半水石膏含量为60‑90wt%,III型无水石膏含量为0‑15wt%,二水石膏含量为0‑25wt%。本发明通过限定特定组分的脱硫建筑石膏,并进一步结合其与水泥、粉煤灰和气化渣的重量关系,使得制得的复合凝胶材料具有较高的后期抗压强度、凝结硬化快、强度高和耐水性好等特点。

Description

复合凝胶材料组合物、复合凝胶材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域,具体涉及一种复合凝胶材料组合物、一种复合凝胶材料及其制备方法和应用。
背景技术
脱硫石膏是火力发电厂湿法脱硫得到的产物。通常每处理1kg煤炭等含硫燃料,就会产生5.4kg的脱硫石膏。在未来几年,随着火力发电污染治理力度的进一步加大,我国每年会产生3000-10000万吨的脱硫石膏。这些脱硫石膏如果不能得到有效利用,不仅会占用大量的土地,还会对环境造成严重的污染。美国、日本、德国等国家都非常重视脱硫石膏的综合利用,目前已经形成比较完善的利用体系,脱硫石膏利用率达到80-90%,并创新性使用脱硫石膏制备路基材料。德国是最早开始研究利用脱硫石膏的国家,脱硫石膏年使用量达到250万吨,占石膏年需求量的近一半,其主要用途是生产建筑石膏。日本脱硫石膏年生产量为170万吨,消费量为150万吨,脱硫石膏利用率88.24%,主要应用领域是生产纸面石膏板和水泥缓凝剂。我国目前火电脱硫石膏利用率在70%左右,还存在着比较严重的地区发展不均衡现象。在东部沿海等经济发达地区脱硫石膏利用率较高,而在西部等经济欠发达的地区,仍然有大量的脱硫石膏被堆积存储,成为继火电厂粉煤灰之外的第二大固体废物。与发达国家相比,我国脱硫石膏研究起步较晚,研究缺少深度和系统性,只有部分地区对脱硫石膏有一定的开发。
然而脱硫石膏只有在煅烧后的产物(脱硫建筑石膏)才具有水化活性,遇水后又凝结硬化成二水石膏,石膏工业正是应用这种特性来制备各种石膏制品,但现有的石膏制品具有凝结硬化快,但强度较低,耐水性差等问题。
CN111393125A公开一种石膏基自流平修补砂浆,以重量份数计,修补砂浆包括下述组分:建筑石膏40-60份、石英砂40-60份、石粉0-10份、石膏缓凝剂0.1-0.2份、保水剂0.01-0.02份、胶粉0.01-0.02份、消泡剂0.05-0.15肥煤、减水剂0.1-0.15份,该修补砂浆具有较高的拉伸粘结强度,能够实现对石膏基自流平地面的快速修改,且后期地面无收缩、无开裂,但并未涉及如何提高石膏制品的后期强度。
因此,亟需一种基于脱硫建筑石膏的复合凝胶材料。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有脱硫建筑石膏基复合凝胶材料组合物存在抗压强度低的问题,提供一种新的复合凝胶材料组合物、一种复合凝胶材料及其制备方法和应用,该复合凝胶材料组合物制得的复合凝胶材料具有较高的后期抗压强度,且凝结硬化快,强度高,耐水性好。
为了实现上述目的,本发明第一方面提供一种复合凝胶材料组合物,该组合物包括:20-60重量份脱硫建筑石膏、5-15重量份水泥、30-50重量份粉煤灰和5-15重量份气化渣;
其中,以所述脱硫建筑石膏的总重量为基准,所述脱硫建筑石膏中β-半水石膏含量为60-90wt%,III型无水石膏含量为0-15wt%,二水石膏含量为0-25wt%。
本发明第二方面提供一种由第一方面提供的组合物制备得到的复合凝胶材料。
本发明第三方面提供一种复合凝胶材料的制备方法,该方法包括以下步骤:
(1)将20-60重量份的脱硫建筑石膏、5-15重量份的水泥、30-50重量份的粉煤灰和5-15重量份的气化渣进行第一混合,得到混合物;
(2)将所述混合物与水进行第二混合,并将得到的浆液进行成型、养护,得到复合凝胶材料;
其中,以所述脱硫建筑石膏的总重量为基准,β-半水石膏含量为60-90wt%,III型无水石膏含量为0-15wt%,二水石膏含量为0-25wt%。
本发明第四方面提供一种第二方面提供的复合凝胶材料,或者,第三方面提供的方法制得的复合凝胶材质在建筑材料、矿用材料中的应用。
相比现有技术,本发明具有以下优势:
(1)本发明提供的复合凝胶组合物中,通过限定特定组分的脱硫建筑石膏,即通过限定脱硫建筑石膏中β-半水石膏、III型无水石膏和二水石膏的含量,并进一步限定其与水泥、粉煤灰和气化渣的重量关系,可以有效协调组合物中各组分之间的相互协同作用,使得由复合凝胶材料组合物制得的复合凝胶材料的后期抗压强度较高,具有更好的抗压强度;同时,本发明提供的复合凝胶材料还具有凝结硬化快,强度高和耐水性好的特点;
(2)相比水泥基材料,本发明提供的复合凝胶材料能够有效解决脱硫建筑石膏的资源化应用问题,并大幅降低生产成本,减少环境污染,为开发新型材料提供优质的绿色胶凝材料;
(3)本发明提供的复合凝胶材料的制备方法简单,便于工业化生产。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
在本发明中,没有特殊情况说明下,“第一”和“第二”既不表示先后次序,也不表示对各个步骤或物料具有限定作用,仅是用于区分各个步骤或物料。例如,“第一混合”和“第二混合”中的“第一”和“第二”仅是用于区分这不是同一混合。
本发明第一方面提供一种复合凝胶材料组合物,该组合物包括:20-60重量份脱硫建筑石膏、5-15重量份水泥、30-50重量份粉煤灰和5-15重量份气化渣;
其中,以所述脱硫建筑石膏的总重量为基准,所述脱硫建筑石膏中β-半水石膏含量为60-90wt%,III型无水石膏含量为0-15wt%,二水石膏含量为0-25wt%。
本发明的发明人研究发现,通过限定复合凝胶材料组合物中脱硫建筑石膏的成分,即,限定脱硫建筑石膏中β-半水石膏、III型无水石膏和二水石膏的含量,并进一步限定复合凝胶材料中其他的组分,即,水泥、粉煤灰和气化渣,以及各组分之间特定含量,使得复合凝胶材料具有凝结硬化快,强度高,耐水性强和后期抗压强度高的特点。
在本发明的一些实施方式中,优选地,该组合物包括:30-60重量份脱硫建筑石膏、5-10重量份水泥、30-45重量份粉煤灰和6-15重量份气化渣。采用优选的条件,更有利于提高复合凝胶材料的后期抗压强度。
在本发明的一种优选实施方式中,该组合物由脱硫建筑石膏、水泥、粉煤灰和气化渣组成。
在本发明中,没有特殊情况说明下,所述脱硫建筑石膏中三相含量采用石膏三相分析仪测得。其中,测得脱硫建筑石膏中III型无水石膏含量,III型无水石膏具有强烈的吸湿性,可在95%酒精水溶液中水化成β-半水石膏,而β-半水石膏却不能水化成二水石膏,因此可通过测定III型无水石膏在酒精水溶液中水化的增量来计算其含量;测得脱硫建筑石膏中β-半水石膏含量,测定脱硫建筑石膏在纯水中的水化增量,为β-半水石膏和III型无水石膏形成二水石膏的总量,减去以上测得的III型无水石膏的含量,即可计算出β-半水石膏的含量;测得脱硫建筑石膏中二水石膏含量,用脱水的方法测定脱硫建筑石膏的脱水总量,减去β-半水石膏的脱水量,即可计算出二水石膏的含量。
在本发明的一些实施方式中,优选地,以所述脱硫建筑石膏的总重量为基准,所述脱硫建筑石膏中β-半水石膏含量为70-85wt%,III型无水石膏含量为0-5wt%,二水石膏含量为10-25wt%。通过设置脱硫建筑石膏中三相的优选含量范围,进一步提高复合凝胶材料的后期抗压强度。
在本发明中,对所述脱硫建筑石膏的来源具有较宽的选择范围,只要所述脱硫建筑石膏中三相的组分含量满足上述限定即可。在本发明中,所述脱硫建筑石膏可由脱硫石膏煅烧制得,也可由β-半水石膏、III无水石膏和二水石膏按一定的重量比混合制得。优选地,所述脱硫建筑石膏由β-半水石膏、III无水石膏和二水石膏按一定的重量比混合制得。
在本发明的一些实施方式中,优选地,将β-半水石膏、III无水石膏和二水石膏按70-85:0-5:10-25的重量比进行混合,得到脱硫建筑石膏。
在本发明中,对所述β-半水石膏、III无水石膏和二水石膏的来源具有较宽的选择范围,本发明在此不作赘述。
在本发明的另一些实施方式中,优选地,所述脱硫建筑石膏由脱硫石膏煅烧制得;其中,所述煅烧的温度为120-160℃。在本发明中,所述煅烧的时间取决于所述脱硫建筑石膏中三相的具体含量。
在本发明的一种具体实施方式,将一定量的脱硫石膏至于烘箱中,在120-160℃的温度下进行煅烧,从而获得脱硫建筑石膏。
在本发明的一些实施方式中,优选地,所述脱硫石膏中含有CaO和SO3;以所述脱硫石膏的总重量为基准,所述脱硫石膏中CaO含量为35-55wt%,优选为38-50wt%;SO3含量为35-55wt%,优选为40-50wt%。
在本发明中,没有特殊情况说明下,所述脱硫石膏中CaO和SO3的含量采用X-射线荧光光谱法(XRF分析)测得。
在本发明中,对脱硫石膏的来源具有较宽的选择范围,只要所述脱硫石膏中CaO和SO3的含量满足上述限定即可。优选地,所述脱硫石膏来源于国神集团鸳鸯湖电厂。
在本发明中,所述脱硫石膏除了上述成分(CaO和SO3)外,还含有不可避免地其他杂质,例如,Al2O3、SiO2、Na2O、MgO、K2O、Fe2O3和TiO2等,本发明在此不作赘述。
在本发明中,对所述水泥具有较宽的选择范围,优选地,所述水泥为普通硅酸盐水泥;进一步优选地,所述普通硅酸盐水泥选自矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥中的至少一种。
在本发明的一些实施方式中,优选地,所述水泥的强度等级选自32.5、42.5、52.5,优选为42.5。
在本发明中,所述粉煤灰旨在提高复合凝胶材料的前期是密实性,后期有碱激发效果,提高后期强度。优选地,所述粉煤灰中含有Al2O3和SiO2;以所述粉煤灰的总重量为基准,所述粉煤灰中Al2O3的含量为20-35wt%,优选为25-30wt%;SiO2的含量为40-55wt%,优选为50-53wt%。
在本发明的一些实施方式中,优选地,所述粉煤灰还含有组分M,所述组分M选自Na2O、MgO、CaO、K2O、Fe2O3和TiO2中的至少一种,且以粉煤灰的总重量为基准,组分M的含量为5-20wt%,优选为10-15wt%。该组合物中碱金属物质含量不可过高,会影响凝结时间和强度。
在本发明中,没有特殊情况说明下,所述粉煤灰中Al2O3、SiO2和M组分的含量采用X-射线衍射分析测得。
在本发明中,所述粉煤灰除了上述成分(Al2O3、SiO2和M组分)外,还含有不可避免地其他杂质,例如,SO3等,本发明在此不作赘述。
在本发明中,对所述粉煤灰的来源具有较宽的选择范围,只要所述粉煤灰中组分满足上述限定即可。优选地,所述粉煤灰来源于国神集团鸳鸯湖电厂。
在本发明的一些实施方式中,优选地,所述气化渣中含有Al2O3、SiO2、CaO和Fe2O3;以所述气化渣的总重量为基准,所述气化渣中Al2O3的含量为5-20wt%,优选为10-15wt%;SiO2的含量为35-50wt%,优选为40-45wt%;CaO的含量为10-20wt%,优选为15-18wt%;Fe2O3的含量为10-20wt%,优选为15-18wt%。
在本发明中,没有特殊情况说明下,所述气化渣中Al2O3、SiO2、CaO和Fe2O3的含量采用X-射线衍射分析测得。
在本发明中,所述气化渣除了上述成分(Al2O3、SiO2、CaO和Fe2O3)外,还含有不可避免地其他杂质,例如,Na2O、MgO、K2O、SO3和TiO2等,本发明在此不作赘述。
在本发明中,对所述气化渣的来源具有较宽的选择范围,只要所述气化渣中组分满足上述限定即可。优选地,所述气化渣来源于宁煤集团。
根据本发明一种特别优选的实施方式,该组合物包括:30-60重量份脱硫建筑石膏、5-10重量份水泥、30-45重量份粉煤灰和5-15重量份气化渣;
其中,以所述脱硫建筑石膏的总重量为基准,所述脱硫建筑石膏中β-半水石膏含量为70-85wt%,III型无水石膏含量为0-5wt%,二水石膏含量为10-25wt%。
本发明第二方面提供一种由第一方面提供的组合制备得到的复合凝胶材料。
根据本发明,优选地,所述复合凝胶材料的28d强度≥12MPa,优选为15-20MPa;凝结时间≤10min,优选为5-10min;7d耐水强度≥10MPa,优选为10-15MPa;28d耐水强度≥12MPa,优选为12-25MPa。
在本发明中,没有特殊情况说明下,28d强度参数采用JC/T 2468-2018《水泥基回填材料》方法测得。
在本发明中,没有特殊情况说明下,7d耐水强度参数测试如下:试样(复合凝胶材料)常温养护1d后,浸泡入水中,到第7天后,从水中拿出来,擦干表面的水,进行抗压强度测试。
在本发明中,没有特殊情况说明下,常温是指25℃。
在本发明中,没有特殊情况说明下,28d耐水强度参数测试如下:试样(复合凝胶材料)常温养护1d后,浸泡入水中,到第28天后,从水中拿出来,擦干表面的水,进行抗压强度测试。
根据本发明,优选情况下,所述复合凝胶材料由本发明提供的复合凝胶材料组合物制备得到,可以是混合成型、养护制得。
本发明第三方面提供一种复合凝胶材料的制备方法,该方法包括以下步骤:
(1)将20-60重量份的脱硫建筑石膏、5-15重量份的水泥、30-50重量份的粉煤灰和5-15重量份的气化渣进行第一混合,得到混合物;
(2)将所述混合物与水进行第二混合,并将得到的浆液进行成型、养护,得到复合凝胶材料;
其中,以所述脱硫建筑石膏的总重量为基准,所述脱硫建筑石膏中β-半水石膏含量为60-90wt%,III型无水石膏含量为0-15wt%,二水石膏含量为0-25wt%。
在本发明中,没有特殊情况说明下,所述脱硫建筑石膏、水泥、粉煤灰和气化渣的种类均依照上述限定,本发明在此不作赘述。
在本发明中,步骤(1)中,对所述第一混合的方式具有较宽的选择范围,只要能够得到均匀稳定的物料即可。本发明所述第一混合在搅拌条件下进行,本发明对搅拌所采用的设备以及搅拌时间没有特别的限定,本领域技术人员可以根据实际情况按需选择。
在本发明的一些实施方式中,优选地,所述第一混合的条件包括:温度为15-25℃,优选为18-22℃;转速为5-20rpm,优选为10-15rpm;时间为3-10min,优选为5-8min。
在本发明的一些实施方式中,优选地,所述第一混合在搅拌机中进行。
在本发明中,步骤(2)中,对所述第二混合的方式具有较宽的选择范围,只要能够得到均匀稳定的物料即可。本发明所述第二混合在搅拌条件下进行,本发明对搅拌所采用的设备以及搅拌时间没有特别的限定,本领域技术人员可以根据实际情况按需选择。
在本发明的一些实施方式中,优选地,所述第二混合的条件包括:转速为40-70rpm,优选为50-60rpm;时间为1-5min,优选为2-3min。
在本发明的一些实施方式中,优选地,所述第二混合在强力混料机中进行。
在本发明的一些实施方式中,优选地,所述混合物与水的重量比为1:0.2-0.28,优选为1:0.24-0.26。
在本发明中,所述养护旨在使试样在特定的温度、湿度条件下,有利于发展强度。优选地,所述养护的条件包括:温度为15-30℃,优选为15-25℃;湿度为10-50%,优选为20-30%。
在本发明的一些实施方式中,优选地,所述养护水泥混凝土标准养护箱中进行。
本发明第四方面提供一种第二方面提供的复合凝胶材料和/或第三方面提供的方法制得的复合凝胶材质在建筑材料、矿用材料中的应用。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
脱硫建筑石膏中β-半水石膏、III无水石膏和二水石膏的含量均采用石膏三相分析仪测得;石膏三相分析仪:深圳冠亚有限公司,型号:CS-158GL;
气化渣:宁煤集团提供的气化渣;
普通硅酸盐水泥:冀东水泥P.O 42.5;
强力混料机:Eirich,型号:RV01;
鼓风干燥箱:北京安捷来勒科技有限公司,型号:BPG9240A;
搅拌机:JJ-5型,无锡建仪仪器机械有限公司;
抗压抗折一体机:型号TYE-300D,无锡建仪仪器机械有限公司;
水泥混凝土标准养护箱:型号HBY-40A型,有效容积0.4m3,5×50×130m,无锡建仪仪器机械有限公司。
其中,粉煤灰和气化渣的主要化学成分如表1所示:
表1
<![CDATA[Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>]]> <![CDATA[SiO<sub>2</sub>]]> <![CDATA[Na<sub>2</sub>O]]> MgO CaO <![CDATA[SO<sub>3</sub>]]> <![CDATA[K<sub>2</sub>O]]> <![CDATA[Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>]]> <![CDATA[TiO<sub>2</sub>]]>
粉煤灰 28.96 53.72 1.15 1.63 3.57 0.59 2.46 6.19 1.19
气化渣 17.74 49.35 1.17 2.63 10.76 2.00 2.26 12.04 1.17
7d耐水强度参数测试:试样(复合凝胶材料)常温养护1d后,浸泡入水中,到第7天后,从水中拿出来,擦干表面的水,进行抗压强度测试。
28d耐水强度参数测试:试样(复合凝胶材料)常温养护1d后,浸泡入水中,到第28天后,从水中拿出来,擦干表面的水,进行抗压强度测试。
在本发明中,没有特殊情况说明下,常温是指25℃。
抗压强度参数采用JC/T 2468-2018《水泥基回填材料》方法测得。
实施例1-7和对比例1-4制得的复合凝胶材料(S1-S7和D1-D4)的抗压强度参数均列于表2。
实施例1
(1)将20重量份的脱硫建筑石膏A1、15重量份的水泥、50重量份的粉煤灰和15重量份的气化渣在搅拌机中进行第一混合,得到混合物;
其中,第一混合的条件包括:温度为20℃;转速为12rpm;时间为6min;
其中,以脱硫建筑石膏A1的总含量为基准,脱硫建筑石膏A1中β-半水石膏含量为75wt%,III型无水石膏含量为2wt%,二水石膏含量为13wt%;
(2)将混合物与水按1:0.25的重量比在强力混料机进度第二混合,并将得到的浆液进行成型,得到成型制品;其中,第二混合的条件包括:转速为55rpm,时间为2min;
将成型制品在水泥混凝土标准养护箱中进行养护,得到复合凝胶材料S1;其中,养护的条件包括:温度为22℃;湿度为25%。
实施例2
(1)将30重量份的脱硫建筑石膏A2、15重量份的水泥、45重量份的粉煤灰和10重量份的气化渣在搅拌机中进行第一混合,得到混合物;
其中,第一混合的条件包括:温度为18℃;转速为12rpm;时间为6min;
其中,以脱硫建筑石膏A2的总含量为基准,脱硫建筑石膏A2中β-半水石膏含量为80wt%,III型无水石膏含量为0wt%,二水石膏含量为10wt%;
(2)将混合物与水按1:0.26的重量比在强力混料机进度第二混合,并将得到的浆液进行成型,得到成型制品;其中,第二混合的条件包括:转速为55rpm,时间为2min;
将成型制品在水泥混凝土标准养护箱中进行养护,得到复合凝胶材料S2;其中,养护的条件包括:温度为20℃;湿度为25%。
实施例3
(1)将40重量份的脱硫建筑石膏A3、10重量份的水泥、40重量份的粉煤灰和10重量份的气化渣在搅拌机中进行第一混合,得到混合物;
其中,第一混合的条件包括:温度为22℃;转速为13rpm;时间为6min;
其中,以脱硫建筑石膏A3的总含量为基准,脱硫建筑石膏A3中β-半水石膏含量为85wt%,III型无水石膏含量为2wt%,二水石膏含量为8wt%;
(2)将混合物与水按1:0.26的重量比在强力混料机进度第二混合,并将得到的浆液进行成型,得到成型制品;其中,第二混合的条件包括:转速为55rpm,时间为2min;
将成型制品在水泥混凝土标准养护箱中进行养护,得到复合凝胶材料S3;其中,养护的条件包括:温度为18℃;湿度为25%。
实施例4
(1)将50重量份的脱硫建筑石膏A1、10重量份的水泥、35重量份的粉煤灰和5重量份的气化渣在搅拌机中进行第一混合,得到混合物;
其中,第一混合的条件包括:温度为20℃;转速为12rpm;时间为6min;
其中,以脱硫建筑石膏A1的总含量为基准,脱硫建筑石膏A1中β-半水石膏含量为75wt%,III型无水石膏含量为2wt%,二水石膏含量为13wt%;
(2)将混合物与水按1:0.25的重量比在强力混料机进度第二混合,并将得到的浆液进行成型,得到成型制品;其中,第二混合的条件包括:转速为55rpm,时间为2min;
将成型制品在水泥混凝土标准养护箱中进行养护,得到复合凝胶材料S4;其中,养护的条件包括:温度为22℃;湿度为25%。
实施例5
(1)将60重量份的脱硫建筑石膏A1、5重量份的水泥、30重量份的粉煤灰和5重量份的气化渣在搅拌机中进行第一混合,得到混合物;
其中,第一混合的条件包括:温度为20℃;转速为12rpm;时间为7min;
其中,以脱硫建筑石膏A1的总含量为基准,脱硫建筑石膏A1中β-半水石膏含量为75wt%,III型无水石膏含量为2wt%,二水石膏含量为13wt%;
(2)将混合物与水按1:0.25的重量比在强力混料机进度第二混合,并将得到的浆液进行成型,得到成型制品;其中,第二混合的条件包括:转速为55rpm,时间为2min;
将成型制品在水泥混凝土标准养护箱中进行养护,得到复合凝胶材料S5;其中,养护的条件包括:温度为22℃;湿度为25%。
实施例6
按照实施例1的方法,不同的是,改变脱硫建筑石膏中三相含量,即,以脱硫建筑石膏的总含量为基准,脱硫建筑石膏中β-半水石膏含量为65wt%,III型无水石膏含量为8wt%,二水石膏含量为20wt%,其余步骤相同,得到复合凝胶材料S6。
实施例7
按照实施例1的方法,不同的是,步骤(1),还加入5重量份的矿渣,其余步骤相同,得到复合凝胶材料S7。
实施例8
按照实施例1的方法,不同的是,步骤(1)中,将混合物与水按1:0.25的重量比替换为1:0.35,其余步骤相同,得到复合凝胶材料S8。
对比例1
按照实施例1的方法,不同的是,步骤(1)中,将20重量份的脱硫建筑石膏A1、15重量份的水泥、50重量份的粉煤灰和15重量份的气化渣替换为100重量份的脱硫建筑石膏A1,其余步骤相同,得到复合凝胶材料D1。
对比例2
按照实施例1的方法,不同的是,步骤(1)中,将20重量份的脱硫建筑石膏A1、15重量份的水泥、50重量份的粉煤灰和15重量份的气化渣替换为15重量份的脱硫建筑石膏A1、20重量份的水泥、50重量份的粉煤灰和15重量份的气化渣,其余步骤相同,得到复合凝胶材料D2。
对比例3
按照实施例1的方法,不同的是,步骤(1)中,改变脱硫建筑石膏中三相含量,即,以脱硫建筑石膏的总含量为基准,脱硫建筑石膏中β-半水石膏含量为41.55wt%,III型无水石膏含量为25.22wt%,二水石膏含量为19.57wt%,其余步骤相同,得到复合凝胶材料D3。
对比例4
按照实施例1的方法,不同的是,步骤(1)中,将20重量份的脱硫建筑石膏A1替换为65重量份的脱硫建筑石膏A1,其余步骤相同,得到复合凝胶材料D4。
表2
Figure BDA0003328093080000141
Figure BDA0003328093080000151
通过表2的结果可以看出,由本发明提供的复合凝胶材料组合物制得的复合凝胶材料具有较高的后期抗压强度,尤其是具有较高的28d强度参数,以及较短的凝结时间和耐水性强,尤其通过限定组合物中脱硫建筑石膏的三相含量在优选的保护范围,以及组合物中各组分在优选的保护范围内,能更进一步提高复合凝胶材料的后期抗压强度、凝结硬化性和耐水性。
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合,这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容,均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种复合凝胶材料组合物,其特征在于,该组合物包括:20-60重量份脱硫建筑石膏、5-15重量份水泥、30-50重量份粉煤灰和5-15重量份气化渣;
其中,以所述脱硫建筑石膏的总重量为基准,所述脱硫建筑石膏中β-半水石膏含量为60-90wt%,III型无水石膏含量为0-15wt%,二水石膏含量为0-25wt%。
2.根据权利要求1所述的组合物,其中,该组合物包括:30-60重量份脱硫建筑石膏、5-10重量份水泥、30-45重量份粉煤灰和5-15重量份气化渣;
优选地,该组合物由脱硫建筑石膏、水泥、粉煤灰和气化渣组成。
3.根据权利要求1或2所述的组合物,其中,以所述脱硫建筑石膏的总重量为基准,所述脱硫建筑石膏中β-半水石膏含量为70-85wt%,III型无水石膏含量为0-5wt%,二水石膏含量为10-25wt%;
优选地,所述脱硫建筑石膏由脱硫石膏煅烧制得;
优选地,所述脱硫石膏中含有CaO和SO3;以所述脱硫石膏的总重量为基准,所述脱硫石膏中CaO含量为35-55wt%,优选为38-50wt%;SO3含量为35-55wt%,优选为40-50wt%。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的组合物,其中,所述水泥为普通硅酸盐水泥;所述普通硅酸盐水泥优选选自矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥中的至少一种;
优选地,所述水泥的强度等级选自32.5、42.5、52.5。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的组合物,其中,所述粉煤灰中含有Al2O3和SiO2;以所述粉煤灰的总重量为基准,所述粉煤灰中Al2O3的含量为20-35wt%,优选为25-30wt%;SiO2的含量为40-55wt%,优选为50-53wt%;
优选地,所述粉煤灰还含有组分M,所述组分M选自Na2O、MgO、CaO、K2O、Fe2O3和TiO2中的至少一种,且以粉煤灰的总重量为基准,组分M的含量为5-20wt%,优选为10-15wt%;
优选地,所述气化渣中含有Al2O3、SiO2、CaO和Fe2O3;以所述气化渣的总重量为基准,所述气化渣中Al2O3的含量为5-20wt%,优选为10-15wt%;SiO2的含量为35-50wt%,优选为40-45wt%;CaO的含量为10-20wt%,优选为15-18wt%;Fe2O3的含量为10-20wt%,优选为15-18wt%。
6.一种复合凝胶材料,其特征在于,该复合凝胶材料由权利要求1-5中任意一项所述的组合物制备得到。
7.根据权利要求6所述的复合凝胶材料,其中,所述复合凝胶材料的28d强度≥12MPa,优选为15-20MPa;凝结时间≤10min,优选为5-10min;7d耐水强度≥10MPa,优选为10-15MPa;28d耐水强度≥12MPa,优选为12-25MPa。
8.一种复合凝胶材料的制备方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
(1)将20-60重量份的脱硫建筑石膏、5-15重量份的水泥、30-50重量份的粉煤灰和5-15重量份的气化渣进行第一混合,得到混合物;
(2)将所述混合物与水进行第二混合,并将得到的浆液进行成型、养护,得到复合凝胶材料;
其中,以所述脱硫建筑石膏的总重量为基准,所述脱硫建筑石膏中β-半水石膏含量为60-90wt%,III型无水石膏含量为0-15wt%,二水石膏含量为0-25wt%。
9.根据权利要求8所述的方法,其中,所述第一混合的条件包括:温度为15-25℃,优选为18-22℃;转速为5-20rpm,优选为10-15rpm;时间为3-10min,优选为5-8min;
优选地,所述第二混合的条件包括:转速为40-70rpm,优选为50-60rpm;时间为1-5min,优选为2-3min;
优选地,所述混合物与水的重量比为1:0.2-0.28,优选为1:.024-0.26;
优选地,所述养护的条件包括:温度为15-30℃,优选为15-25℃;湿度为10-50%,优选为20-30%。
10.权利要求6或7所述的复合凝胶材料,或者,权利要求8或9所述的方法制得的复合凝胶材料在建筑材料、矿用材料中的应用。
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