CN116496011A - 用于复合胶凝材料的活性激发剂、复合胶凝材料及其制备方法 - Google Patents

用于复合胶凝材料的活性激发剂、复合胶凝材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种用于复合胶凝材料的活性激发剂、复合胶凝材料及其制备方法,涉及固体废弃物处置领域。用于复合胶凝材料的活性激发剂,其制备方法包括:将铝灰、磷石膏、调控矿物和水混合,然后造粒得到球粒,将所述球粒进行自然风干陈化,然后煅烧,冷却得到所述活性激发剂。复合胶凝材料,以质量百分比计算,包括:用于复合胶凝材料的活性激发剂20‑30%、水泥熟料或钢渣60‑70%和磷石膏8‑12%。复合胶凝材料的制备方法,包括:将用于复合胶凝材料的活性激发剂粉碎、筛分得到活性激发剂微粉,然后将活性激发剂微粉、磷石膏以及水泥熟料或钢渣混合,得到所述复合胶凝材料。本申请提供的活性激发剂,可大幅度提升浆体试件强度。

Description

用于复合胶凝材料的活性激发剂、复合胶凝材料及其制备 方法
技术领域
本申请涉及固体废弃物处置领域领域,尤其涉及一种用于复合胶凝材料的活性激发剂、复合胶凝材料及其制备方法。
背景技术
铝渣(AD)、磷石膏(PG)和钢渣(SS)分别是电解铝、炼钢和湿法磷酸生产过程中产生的工业固体废物。目前,铝灰由于高毒性的含氟盐、氮化铝、氨的存在和现有资源化技术的限制,每年约有300万吨危废铝灰被填埋。另一方面,磷酸使得磷石膏堆场浸出水呈酸性,雨淋淋溶中P和F-超标,容易引发流域区域性污染。
建筑胶凝材料具有用量大,污染物可固化的特征,在生产和使用过程中可大量消纳工业固废。资料显示,铝灰、磷石膏和钢渣富含丰富的Ca、Al、Si、Fe和S,是理想的胶凝材料原料,具备极高的实用价值。然而,钢渣由于水化活性较低,阻碍了其大宗量使用前景。所以,根据多固废协同原理,用磷石膏与铝灰生产出钢渣活性激发剂具备极高的实用价值。
在钢渣改性方面,专利CN202210331804.4公开了一种碱性钢渣活性激发剂及钢渣胶凝材料的制备方法,使得掺改性钢渣混凝土具有更好的力学强度和工作性能,但该激发剂法所需药品繁多,成本较高。而专利CN202011246409.3则公布了一种增加转炉钢渣中硅铝含量的烧结水泥的制备方法,该法通过添加白泥将钢渣烧结成水泥。该钢渣发明方法比较创新,但含铁量较高的钢渣的两次粉磨操作极大地增加了生产成本,且该烧结水泥使用性能没有经过检验。石膏和高铝类固废生产胶凝材料的主要方法是作为硫铝酸盐水泥原料。专利CN202010161255.1中,铝灰先被进行高温脱氮,在无害化后协同脱硫石膏烧制硫铝酸盐水泥。很明显,该法的两次高温操作极大地增高了生产成本。
可以看出,用固废开发出一种低价又能提升钢渣和水泥熟料水化活性的激发剂实用价值极高。
发明内容
本申请的目的在于提供一种用于复合胶凝材料的活性激发剂、复合胶凝材料及其制备方法,以解决上述问题。
为实现以上目的,本申请采用以下技术方案:
一种用于复合胶凝材料的活性激发剂,其制备方法包括:
将铝灰、磷石膏、调控矿物和水混合,然后造粒得到球粒,将所述球粒进行自然风干陈化,然后煅烧,冷却得到所述活性激发剂。
优选地,所述铝灰中氧化铝的含量不小于80wt%;所述磷石膏中的含量不小于80wt%,二氧化硅的含量为6-10%;所述调控矿物中碳酸钙的含量不小于91wt%。
优选地,所述调控矿物、所述铝灰、所述磷石膏按照氧化钙、氧化铝和硫酸钙计量,摩尔比为3:(3-4.5):(0-1)。
优选地,所述铝灰、所述磷石膏、所述调控矿物预先混合3-5min得到粉料,然后所述水和所述粉料按照液固比为(2-3)ml:5g混合,然后搅拌8-10min。
优选地,所述的用于复合胶凝材料的活性激发剂满足以下条件中的一个或多个:
A.所述球粒的直径为0.8-1.2cm;
B.所述自然风干陈化的时间不少于8h;
C.所述煅烧包括:按照8-12℃/min从常温升温至1000-1400℃,保温15-25min;
D.所述冷却采用风冷,在1-2min内冷却至室温。
本申请还提供一种复合胶凝材料,以质量百分比计算,包括:
所述的用于复合胶凝材料的活性激发剂20-30%、水泥熟料或钢渣60-70%和磷石膏8-12%。
优选地,所述钢渣为热焖处理钢渣;
所述水泥熟料包括OPC42.5水泥熟料。
优选地,所述复合胶凝材料使用时按照液固比为(0.4-0.6)ml:1g与水混合。
本申请还提供一种所述的复合胶凝材料的制备方法,包括:
将所述用于复合胶凝材料的活性激发剂粉碎、筛分得到活性激发剂微粉,然后将所述活性激发剂微粉、所述磷石膏以及所述水泥熟料或所述钢渣混合,得到所述复合胶凝材料。
优选地,所述筛分使用180目筛进行,取筛下物。
与现有技术相比,本申请的有益效果包括:
本申请提供的用于复合胶凝材料的活性激发剂,利用铝灰-磷石膏-调控矿物在高温下合成以硫铝酸钙为主的活性激发剂CAS(Calcium sulphoaluminate),该活性激发剂可大幅度增强钢渣的水化活性,并通过生成更多的钙矾石(AFt),水化铝酸钙(C-A-H)来粘结钢渣颗粒,从而实现浆体强度提升。活性激发剂在用作添加剂时,可灵活搭配提升各类水泥材料强度,革新了硫铝酸盐水泥的合成与使用方式。该发明能有效降低水泥产业的能耗和碳排放,释放工业固废堆存压力,能有效降低建筑混泥土的建设成本。
本申请提供的用于复合胶凝材料的活性激发剂和复合胶凝材料,有利于实现工业固废磷石膏、钢渣和铝灰大宗量无害化协同耦合利用,可有效减轻这三类固废的堆存压力;产品为绿色环保胶凝材料,相较一般水泥生产具备低耗能的特点,可促进建材业的节能减排;能替代或减少水泥的使用,能有效地降低混泥土的建设成本,实际操作可行性高;活性激发剂生产过程当中,危废铝灰的氮化物、氟化物、氯化物能被有效分离,打破了铝灰作为危废不能用作建筑材料的壁垒;本申请提供的复合胶凝材料,使用过程中实现了游离磷酸根和氟离子的固化,使其满足《地表水环境质量标准》GB3838-2002中Ш类水标准;掺本申请提供的复合胶凝材料生产的砂浆试件中,活性激发剂可大幅度增强钢渣和OPC42.5水泥熟料的水化活性。其中,通过生成更多的钙矾石(AFt),水化铝酸钙(C-A-H),来减小有害孔占比,使钢渣微粉试件实现了浆体强度提升。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本申请的某些实施例,因此不应被看作是对本申请范围的限定。
图1为本申请实施例提供的活性激发剂和复合凝胶材料的制备工艺流程示意图;
图2为实施例提供的活性激发剂的实物照片;
图3为不同煅烧温度下制备得到的活性激发剂的晶相分析图;
图4为不同原料配比制备得到的活性激发剂的晶相分析图;
图5为对照组S03试件膨胀开裂照片;
图6为所得试件养护28d时的微观照片。
具体实施方式
如本文所用之术语:
“由……制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形,意在覆盖非排它性的包括。例如,包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素,而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
连接词“由……组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中,此短语将使权利要求为封闭式,使其不包含除那些描述的材料以外的材料,但与其相关的常规杂质除外。当短语“由……组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时,其仅限定在该子句中描述的要素;其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时,这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围,而不论该范围是否单独公开了。例如,当公开了范围“1~5”时,所描述的范围应被解释为包括范围“1~4”、“1~3”、“1~2”、“1~2和4~5”、“1~3和5”等。当数值范围在本文中被描述时,除非另外说明,否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
在这些实施例中,除非另有指明,所述的份和百分比均按质量计。
“质量份”指表示多个组分的质量比例关系的基本计量单位,1份可表示任意的单位质量,如可以表示为1g,也可表示2.689g等。假如我们说A组分的质量份为a份,B组分的质量份为b份,则表示A组分的质量和B组分的质量之比a:b。或者,表示A组分的质量为aK,B组分的质量为bK(K为任意数,表示倍数因子)。不可误解的是,与质量份数不同的是,所有组分的质量份之和并不受限于100份之限制。
“和/或”用于表示所说明的情况的一者或两者均可能发生,例如,A和/或B包括(A和B)和(A或B)。
一种用于复合胶凝材料的活性激发剂,其制备方法包括:
将铝灰、磷石膏、调控矿物和水混合,然后造粒得到球粒,将所述球粒进行自然风干陈化,然后煅烧,冷却得到所述活性激发剂。
在一个可选的实施方式中,所述铝灰中氧化铝的含量不小于80wt%;所述磷石膏中的含量不小于80wt%,二氧化硅的含量为6-10%;所述调控矿物中碳酸钙的含量不小于91wt%。
调控矿物可以选择石粉、电石渣、粉煤灰、方解石等物料。
在一个可选的实施方式中,所述调控矿物、所述铝灰、所述磷石膏按照氧化钙、氧化铝和硫酸钙计量,摩尔比为3:(3-4.5):(0-1)。
可选的,所述调控矿物、所述铝灰、所述磷石膏按照氧化钙、氧化铝和硫酸钙计量,摩尔比可以为3:3:0.1、3:3:0.5、3:3:1、3:3.5:0.1、3:3.5:0.5、3:3.5:1、3:4.5:0.1、3:4.5:0.5、3:4.5:1或者3:(3-4.5):(0-1)之间的任一值。
当磷石膏比例为0时,制备活性激发剂不添加磷石膏。
在一个可选的实施方式中,所述铝灰、所述磷石膏、所述调控矿物预先混合3-5min得到粉料,然后所述水和所述粉料按照液固比为(2-3)ml:5g混合,然后搅拌8-10min。
所述水和所述粉料的液固比可以为2ml:5g、2.5ml:5g、3ml:5g或者(2-3)ml:5g之间的任一值,搅拌时间可以为8min、9min、10min或者8-10min之间的任一值。
在一个可选的实施方式中,所述的用于复合胶凝材料的活性激发剂满足以下条件中的一个或多个:
A.所述球粒的直径为0.8-1.2cm;
可选的,所述球粒的直径可以为0.8cm、0.9cm、1.0cm、1.1cm、1.2cm或者0.8-1.2cm之间的任一值;
B.所述自然风干陈化的时间不少于8h;
C.所述煅烧包括:按照8-12℃/min从常温升温至1000-1400℃,保温15-25min;
可选的,升温速率可以为8℃/min、9℃/min、10℃/min、11℃/min、12℃/min或者8-12℃/min之间的任一值;终点温度可以为1000℃、1100℃、1200℃、1300℃、1400℃或者1000-1400℃之间的任一值;保温时间可以为15min、20min、25min或者15-25min之间的任一值;
D.所述冷却采用风冷,在1-2min内冷却至室温。
可选的,风冷的时间可以为1min、1.5min、2min或者1-2min之间的任一值。
此处所指的冷却时间是指从最高温度冷却至室温的时间。快速冷却的目的是为了控制产物的晶相,进一步提升活性激发剂的活化性能,同时也提高其易磨性。
为了表明煅烧温度的重要性,特对铝灰在不同温度下的成分进行检测,具体如下:
将铝灰升温到900℃和1200℃,保温25 min,冷却后破碎粉磨后测定N、F、Cl、Na、K元素含量,结果如表1所示。
表1铝灰成分(wt%)
表1表明,在活性激发剂制备的过程中,N、F、Cl、Na、K元素能被有效分离,保证了后期在水泥掺料使用的无害化。
本申请还提供一种复合胶凝材料,以质量百分比计算,包括:
所述的用于复合胶凝材料的活性激发剂20-30%、水泥熟料或钢渣60-70%和磷石膏8-12%。
可选的,复合胶凝材料,以质量百分比计算,活性激发剂的用量可以为20%、21%、22%、23%、24%、25%、26%、27%、28%、29%、30%或者20-30%之间的任一值,水泥熟料或钢渣的用量可以为60%、61%、62%、63%、64%、65%、66%、67%、68%、69%、70%或者60-70%之间的任一值,磷石膏的用量可以为8%、9%、10%、11%、12%或者8-12%之间的任一值。
在一个可选的实施方式中,所述钢渣为热焖处理钢渣;
所述水泥熟料包括OPC42.5水泥熟料。
在一个可选的实施方式中,所述复合胶凝材料使用时按照液固比为(0.4-0.6)ml:1g与水混合。
可选的,所述复合胶凝材料使用时与水混合,液固比可以为0.4ml:1g、0.5ml:1g、0.6ml:1g或者(0.4-0.6)ml:1g之间的任一值。
参照GB/T 17671-2021《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》法,采用胶砂比2:1~3:1,水灰比2:5~1:2。
本申请还提供一种所述的复合胶凝材料的制备方法,包括:
将所述用于复合胶凝材料的活性激发剂粉碎、筛分得到活性激发剂微粉,然后将所述活性激发剂微粉、所述磷石膏以及所述水泥熟料或所述钢渣混合,得到所述复合胶凝材料。
在一个可选的实施方式中,所述筛分使用180目筛进行,取筛下物。
下面将结合具体实施例对本申请的实施方案进行详细描述,但是本领域技术人员将会理解,下列实施例仅用于说明本申请,而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
首先对,本申请使用的各种原料进行说明:
铝灰的Al2O3重量百分比含量≥80%,N元素重量百分比在10%左右;磷石膏中的重量百分比含量≥80%,SiO2重量百分比在8%左右;钢渣为热焖处理钢渣,CaO的重量百分比为40.2%,SiO2的重量百分比为9.6%,主要物相为硅酸二钙(C2S),硅磷酸钙(Si-CaP)以及铁镁橄榄石相;调控矿物中CaCO3质量百分比含量≥91%,含少量的Al2O3和MgO;OPC42.5水泥熟料的主要成分为硅酸二钙(C2S),硅酸三钙(C3S),铝酸三钙(C3A)和铁铝酸四钙(C4AF)。
实施例1
如图1所示,本实施例提供一种用于复合胶凝材料的活性激发剂,其制备方法包括如下步骤:
步骤一:调控矿物(石粉)、铝灰、磷石膏过0.30 mm孔径筛孔,分别按照CaO、Al2O3、CaSO4的有效摩尔比为3:3:0比例用混料仪混匀5min;
步骤二:将混匀的粉料,按照液固比2:5加水搅拌10 min;
步骤三:将加水搅拌后的浆料进入造粒机,造粒形成直径在0.8~1.2 cm的球粒;
步骤四:将造粒成型的球粒自然风干陈化8h以上,完成初步脱水;
步骤五:初步脱水的球粒在高温炉中按照10℃/min升温至1250℃,保温25min;
步骤六:保温结束后,将球粒快速出高温炉,风吹快速冷却,破碎3,过180目筛孔,筛下物为活性激发剂(合成材料CAS,记为S1)。实物图如图2所示。
温度对照试验
为了表明煅烧温度对于活性激发剂的晶相的影响,在上述方法的基础上特分别进行1200℃、1300℃煅烧,图3是不同温度合成活性激发剂的晶相分析图。图3表明,以调控矿物、铝灰、磷石膏高温煅烧形成的活性激发剂温度在1250℃左右时,硫铝酸钙能够大量生成。
实施例2
与实施例1不同的是,调控矿物(石粉)、铝灰、磷石膏按照CaO、Al2O3、CaSO4的有效摩尔比为3:3:1比例进行制备,记为S2。
实施例3
与实施例1不同的是,调控矿物(石粉)、铝灰、磷石膏按照CaO、Al2O3、CaSO4的有效摩尔比为3:3.75:1比例进行制备,记为S3。
实施例4
与实施例1不同的是,调控矿物(石粉)、铝灰、磷石膏按照CaO、Al2O3、CaSO4的有效摩尔比为3:4.5:1比例进行制备,记为S4。
实施例5
参考图1,本实施例提供一种复合胶凝材料,其制备方法包括如下步骤:
步骤一:将OPC42.5水泥熟料、钢渣、磷石膏粉磨破碎10 min,过180目筛孔形成微粉;
步骤二:将实施例1-4得到的活性激发剂S1-S4分别与OPC42.5水泥熟料、磷石膏微粉按照质量比为30%:60%:10%比例,用三维混料仪混合3分钟左右,形成复合胶凝材料CECM1。
实施例6
与实施例5不同的是:
将实施例1-4得到的活性激发剂S1-S4分别与钢渣、磷石膏微粉按照质量比为30%:60%:10%比例,用三维混料仪混合3分钟左右,形成复合胶凝材料CECM2。其中,对照组S01,即OPC42.5水泥熟料和磷石膏微粉按照90%:10%的28 d测试抗压强度为9.80 MPa;对照组S02,即钢渣粉和磷石膏微粉按照90%:10%的28 d测试抗压强度为3.33 MPa。
实施例1、实施例2、实施例3、实施例4得到的活性激发剂的晶相分析如图4所示。
图4表明,以调控矿物、铝灰、磷石膏高温煅烧形成的活性激发剂主要晶相为铝酸钙、硫铝酸钙、游离三氧化二铝(f-Al2O3)。
参照GB/T 17671-2021《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》法,使用CECM1和CECM2采用胶砂比1:3,固液比5:2。砂浆试件制备时,砂粒为粒径为0.5~2.0 mm 的钢渣颗粒,搅拌时间10min,入三联模后振实1min左右;砂浆试件在25℃、湿度95%、1atm的环境下养护28d测试抗压强度。
实施例1的温度对照试验得到的活性激发剂为原料,与OPC42.5水泥熟料、磷石膏微粉按照质量比为30%:60%:10%比例,用三维混料仪混合3分钟左右,形成复合胶凝材料,然后参照GB/T 17671-2021《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》法,使用该复合胶凝材料按照上述方法制备得到砂浆试件。不同温度合成CAS掺加试件强度测试结果如表2所示。
表2不同煅烧温度下砂浆试件抗压强度/MPa
表2表明,煅烧温度在1250℃左右时,能最大程度激发水泥熟料的水化活性。
为了证明活性激发剂不同配比情况下对于复合凝胶材料的影响,对S1至S4对应的不同配方的复合凝胶材料对应的砂浆试件抗压强度进行测试,结果如下表3所示:
表3不同配比合成活性激发剂砂浆试件抗压强度/MPa
对照组S01采用OPC42.5水泥熟料和磷石膏微粉按照90%:10%的28 d测试抗压强度为9.80 MPa。对比S3-CECM1和S4-CECM1试件的强度可以发现,当调控矿物(石粉)、铝灰、磷石膏按照CaO、Al2O3、CaSO4的有效摩尔比为3:3.75:1和3:4.50:1煅烧合成活性激发剂时,其对OPC水泥的强度有较大提升。由此发现,本申请提供的用于复合凝胶材料的活性激发剂,其在调控矿物、铝灰、磷石膏按照CaO、Al2O3、CaSO4的有效摩尔比为3:(3.75-4.50):1煅烧合成活性激发剂时,其对OPC水泥的激发作用较强,使得砂浆试件强度有较大提升;其在调控矿物、铝灰、磷石膏按照CaO、Al2O3、CaSO4的有效摩尔比为3:3:(0-1)煅烧合成活性激发剂时,钢渣具有良好的激发作用,使得砂浆试件强度有较大提升。
对照组S02采用钢渣粉和磷石膏微粉按照90%:10%的28 d测试抗压强度为3.33MPa;对照组S03,在活性激发剂(按照CaO、Al2O3、CaSO4的有效摩尔比为3:3:1简单混合未煅烧)、OPC42.5水泥熟料、磷石膏微粉按照30%:60%:10%时,试件养护过程中有明显的氨,且试件在第13 d已经完全开裂,如图5所示。
结合分析手段可以发现,适量添加过量的铝灰,活性激发剂中游离三氧化二铝(f-Al2O3)可以大幅提升水泥熟料的水化活性,促进了C-A-H和AFt的形成;而适量减少磷石膏的添加量的试件S2-CECM2较对照组S02有更多的AFt和水化硅酸钙(C-S-H),使浆体更为密实。
S02、S3-CECM1和S2-CECM2所得试件养护28d时的微观照片如图6所示。表明使用了活性激发剂之后,试件的微观形态已经发生了明显的变化,不是一个简单的物理添加过程。
参照HJ 557-2010《固体废物浸出毒性浸出方法-水平振荡法》对砂浆试件进行毒性浸出检测,结果如表4所示。
表4 砂浆试件可溶磷氟浸出浓度(mg/L)
表4表明,活性激发剂热合成及使用过程当中,铝灰中的F及磷石膏中的P可以通过热处理和固化有效降低环境污染风险,使用本申请提供的活性激发剂制备得到复合凝胶材料,再进一步制备得到砂浆试件,符合环保要求。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
此外,本领域的技术人员能够理解,尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征,但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如,在上面的权利要求书中,所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本申请的总体背景技术的理解,而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种用于复合胶凝材料的活性激发剂,其特征在于,其制备方法包括:
将铝灰、磷石膏、调控矿物和水混合,然后造粒得到球粒,将所述球粒进行自然风干陈化,然后煅烧,冷却得到所述活性激发剂。
2.根据权利要求1所述的用于复合胶凝材料的活性激发剂,其特征在于,所述铝灰中氧化铝的含量不小于80wt%;所述磷石膏中的含量不小于80wt%,二氧化硅的含量为6-10%;所述调控矿物中碳酸钙的含量不小于91wt%。
3.根据权利要求2所述的用于复合胶凝材料的活性激发剂,其特征在于,所述调控矿物、所述铝灰、所述磷石膏按照氧化钙、氧化铝和硫酸钙计量,摩尔比为3:(3-4.5):(0-1)。
4.根据权利要求1所述的用于复合胶凝材料的活性激发剂,其特征在于,所述铝灰、所述磷石膏、所述调控矿物预先混合3-5min得到粉料,然后所述水和所述粉料按照液固比为(2-3)ml:5g混合,然后搅拌8-10min。
5.根据权利要求1-4任一项所述的用于复合胶凝材料的活性激发剂,其特征在于,满足以下条件中的一个或多个:
A.所述球粒的直径为0.8-1.2cm;
B.所述自然风干陈化的时间不少于8h;
C.所述煅烧包括:按照8-12℃/min从常温升温至1000-1400℃,保温15-25min;
D.所述冷却采用风冷,在1-2min内冷却至室温。
6.一种复合胶凝材料,其特征在于,以质量百分比计算,包括:
权利要求1-5任一项所述的用于复合胶凝材料的活性激发剂20-30%、水泥熟料或钢渣60-70%和磷石膏8-12%。
7.根据权利要求6所述的复合胶凝材料,其特征在于,所述钢渣为热焖处理钢渣;
所述水泥熟料包括OPC42.5水泥熟料。
8.根据权利要求6或7所述的复合胶凝材料,其特征在于,所述复合胶凝材料使用时按照液固比为(0.4-0.6)ml:1g与水混合。
9.一种权利要求6-8任一项所述的复合胶凝材料的制备方法,其特征在于,包括:
将所述用于复合胶凝材料的活性激发剂粉碎、筛分得到活性激发剂微粉,然后将所述活性激发剂微粉、所述磷石膏以及所述水泥熟料或所述钢渣混合,得到所述复合胶凝材料。
10.根据权利要求9所述的复合胶凝材料的制备方法,其特征在于,所述筛分使用180目筛进行,取筛下物。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4427661A1 (de) * 1993-08-05 1995-02-09 Denki Kagaku Kogyo Kk Zementbeimischung, Zementzusammensetzung und daraus hergestellter chemisch vorgespannter Beton
US20210130234A1 (en) * 2019-04-15 2021-05-06 Shandong University Method and system for producing low-alkalinity sulphoaluminate cement with new mineral system using steel slag
CN113800840A (zh) * 2021-09-17 2021-12-17 中建材中岩科技有限公司 一种基于固废源高活性粉体材料的低温型管道压浆材料及其制备方法
CN115340308A (zh) * 2022-05-05 2022-11-15 山东大学 一种工业固废的预处理方法及所述固废在制备胶凝材料中的应用
CN116282987A (zh) * 2023-01-07 2023-06-23 昆明理工大学 一种铝灰煅烧改性制备复合凝胶材料的方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4427661A1 (de) * 1993-08-05 1995-02-09 Denki Kagaku Kogyo Kk Zementbeimischung, Zementzusammensetzung und daraus hergestellter chemisch vorgespannter Beton
US20210130234A1 (en) * 2019-04-15 2021-05-06 Shandong University Method and system for producing low-alkalinity sulphoaluminate cement with new mineral system using steel slag
CN113800840A (zh) * 2021-09-17 2021-12-17 中建材中岩科技有限公司 一种基于固废源高活性粉体材料的低温型管道压浆材料及其制备方法
CN115340308A (zh) * 2022-05-05 2022-11-15 山东大学 一种工业固废的预处理方法及所述固废在制备胶凝材料中的应用
CN116282987A (zh) * 2023-01-07 2023-06-23 昆明理工大学 一种铝灰煅烧改性制备复合凝胶材料的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《胶凝材料学》编写组: "《钢渣替代部分水泥和粗细骨料对混凝土性能的影响》", 冶金工业出版社, pages: 154 *

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