CN116891353A - 一种可控初凝时间的赤泥粉煤灰地质聚合物凝胶材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种可控初凝时间的赤泥粉煤灰地质聚合物凝胶材料及制备方法，属于地质聚合物材料技术领域。本发明提供的可控初凝时间的赤泥粉煤灰地质聚合物凝胶材料，包括以下重量份数的原料：赤泥100‑200份、粉煤灰200‑400份、高炉矿渣粉10‑30份、碱激发剂溶液300‑350份。本发明通过控制高炉矿渣的比例从而控制其初凝时间，得到的地质聚合物凝胶材料初凝时间可控制在0.5h‑6h，28d强度能达到17MPa，可广泛用于建筑工程材料。
Description
技术领域
本发明涉及地质聚合物材料技术领域，特别涉及一种可控初凝时间的赤泥粉煤灰地质聚合物凝胶材料及制备方法。
背景技术
拜耳法赤泥富含地聚物反应所需的Na2O、SiO2和Al2O3等，已被证实可用于制备高性能地聚物材料，近年来逐渐成为赤泥综合利用的有效途径之一。但由于受到技术工艺的限制，赤泥粉煤灰地质聚合物在自然环境下初凝时间较长，其工作性能难以满足在工程现场施工需要，从而阻碍了赤泥资源化利用的途径。
初凝时间对现场施工有着非常重要的意义。若初凝时间太短，会对地质聚合物的运输和浇筑成型造成不利的影响；若初凝时间过长，不仅会对聚合物的强度造成影响，还会影响施工进度。此外，现场施工时，有时需要合理控制初凝时间，以满足施工需要。因此如果能够找出一种调节剂来合理控制赤泥粉煤灰地质聚合物的初凝时间并生成具有一定强度的胶凝材料，是目前赤泥大规模工程利用中急需解决的难题。一旦解决，可以促进赤泥的资源化利用的步伐。
发明内容
有鉴于此，本发明目的在于提供一种可控初凝时间的赤泥粉煤灰地质聚合物凝胶材料及制备方法，本发明提供的地质聚合物凝胶材料初凝时间可控制在0.5h-6.0h，28d强度能达到17MPa，可广泛用于建筑工程材料，满足现场施工需要。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种可控初凝时间的赤泥粉煤灰地质聚合物凝胶材料，包括以下重量份数的原料：赤泥100-200份、粉煤灰200-400份、高炉矿渣粉10-30份、碱激发剂溶液300-350份。
优选地，所述粉煤灰为二级粉煤灰。
优选地，所述高炉矿渣粉为S95级高炉矿渣粉。
优选地，所述碱激发剂溶液为氢氧化钠溶液和水玻璃的混合液。
进一步优选地，所述氢氧化钠溶液与水玻璃质量比为(1:1.5)-(1:2.5)。
进一步优选地，所述氢氧化钠溶液浓度为8-10mol/L。
本发明还提供了上述技术方案所述赤泥粉煤灰地质聚合物凝胶材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将赤泥烘干、研磨、过筛，配置碱激发剂溶液；
(2)按重量份数称量赤泥、粉煤灰、高炉矿渣粉和碱激发剂溶液；
(3)将碱激发剂溶液倒入搅拌机中，再加入赤泥、粉煤灰和高炉矿渣粉，搅拌均匀得到拌合物；
(4)取部分拌合物制成圆模试件，放入湿汽养护箱内，将开始搅拌时间作为凝结时间的起始时间，在湿汽养护箱内养护一定时间后用维卡仪进行凝结时间的测定试验，测定该配比下拌合物的初凝时间；
(5)将剩余的拌合物倒入已涂有脱模剂的试模中，用钢制捣棒捣制均匀，放于振动台上振动60S～180S，至试块表面不再冒出气泡，用油灰刀刮平；
(6)在25-30℃条件下，将试模平放24小时脱模，养护至28天。
优选地，步骤(1)所述研磨时间为30-60min；所述过筛为过0.3-0.6mm圆孔筛。
有益技术效果：
本发明以赤泥、粉煤灰为基本原材料，以高炉矿渣粉为活性剂，在碱激发剂溶液的作用下得到的地质聚合物材料。通过调节高炉矿渣粉比例来控制初凝时间在0.5-6.0h，保证初凝时间不会过长或过短，并且得到的材料强度高，28d强度能达到17MPa，强度满足建筑工程材料的要求；本发明能够消耗大量赤泥，能解决赤泥的堆存问题和污染问题，对赤泥和粉煤灰的综合利用具有推动作用；本发明提供的制备方法简单，材料强度高，地质聚合物材料可在常温下养护成型，可以很好的满足现场施工需要。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
所用原材料包括山东某铝电厂经过曝晒和球磨的赤泥、二级粉煤灰(F2)、S95级高炉矿渣粉和10mol/LNaOH溶液和水玻璃。F2和RM的化学组成见表1所示。
表1原材料的化学组成
(1)将赤泥晾晒干燥后研磨60min、过0.6mm圆孔筛筛，按照氢氧化钠溶液和水玻璃溶液的质量比1:2.5，氢氧化钠溶液浓度为10mol/L配置碱激发剂溶液；
(2)赤泥、粉煤灰、S95级高炉矿渣粉、碱激发剂溶液按照配比称取足量原材料；
(3)将碱激发剂溶液倒入搅拌机中，再加入赤泥、粉煤灰和高炉矿渣粉，搅拌均匀得到拌合物；
(4)取部分拌合物制成圆模试件，放入湿汽养护箱内，将开始搅拌时间作为凝结时间的起始时间，在湿汽养护箱内养护一定时间后用维卡仪进行凝结时间的测定试验，测定该配比下拌合物的初凝时间；
(5)将剩余的拌合物倒入已涂有脱模剂的试模中，用钢制捣棒捣制均匀，放于振动台上振动180s至试块表面不再冒出气泡，用油灰刀刮平；
(6)在25-30℃条件下，将试模平放24小时脱模，养护至28d；
(7)按0.3mm/min的应变速率，测试试件的抗压强度，测试结果见表2。
表2各配比试件抗压强度值
由表2可以看出，当不掺入高炉矿渣粉时，初凝时间在46h-48h，初凝时间过长，而当掺入高炉矿渣粉时，可缩短初凝时间，并且通过控制高炉矿渣粉的比例，从0.1-0.3，可以控制赤泥粉煤灰地质聚合物胶凝材料的初凝时间，一般在0.5h-6h，可以很好的满足现场施工需要。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种可控初凝时间的赤泥粉煤灰地质聚合物凝胶材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：赤泥100-200份、粉煤灰200-400份、高炉矿渣粉10-30份、碱激发剂溶液300-350份。
2.根据权利要求1所述的赤泥粉煤灰地质聚合物凝胶材料，其特征在于，所述粉煤灰为二级粉煤灰。
3.根据权利要求1所述的赤泥粉煤灰地质聚合物凝胶材料，其特征在于，所述高炉矿渣粉为S95级高炉矿渣粉。
4.根据权利要求1所述的赤泥粉煤灰地质聚合物凝胶材料，其特征在于，所述碱激发剂溶液为氢氧化钠溶液和水玻璃的混合液。
5.根据权利要求4所述的赤泥粉煤灰地质聚合物凝胶材料，其特征在于，所述氢氧化钠溶液与水玻璃质量比为(1:1.5)-(1:2.5)。
6.根据权利要求4所述的赤泥粉煤灰地质聚合物凝胶材料，其特征在于，所述氢氧化钠溶液浓度为8-10mol/L。
7.权利要求1-6任一项所述赤泥粉煤灰地质聚合物凝胶材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将赤泥烘干、研磨、过筛，配置碱激发剂溶液；
(2)按重量份数称量赤泥、粉煤灰、高炉矿渣粉和碱激发剂溶液；
(3)将碱激发剂溶液倒入搅拌机中，再加入赤泥、粉煤灰和高炉矿渣粉，搅拌均匀得到拌合物；
(4)取部分拌合物制成圆模试件，放入湿汽养护箱内，将开始搅拌时间作为凝结时间的起始时间，在湿汽养护箱内养护一定时间后用维卡仪进行凝结时间的测定试验，测定该配比下拌合物的初凝时间；
(5)将剩余的拌合物倒入已涂有脱模剂的试模中，用钢制捣棒捣制均匀，放于振动台上振动60S～180S，至试块表面不再冒出气泡，用油灰刀刮平；
(6)在25-30℃条件下，将试模平放24小时脱模，养护至28天。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述研磨时间为30-60min；所述过筛为过0.3-0.6mm圆孔筛。
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