CN117024014A - 一种低碳抗渗早强减水胶凝材料及其制备方法 - Google Patents
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Classifications
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Abstract
本申请涉及胶凝材料生产技术领域，具体公开了一种低碳抗渗早强减水胶凝材料及其制备方法。胶凝材料包括质量分数为40‑60%的活性组分、质量分数为30‑50%的填充组分和质量分数为10‑15%的激发组分，活性组分、填充组分、激发组分的质量分数之和为100%，胶凝材料中含有质量分数为15‑30%的钢渣粉和质量分数为5‑10%的水泥熟料。本申请的胶凝材料中所含的熟料质量分数远低于市售的水泥产品，克服了熟料占比下降对胶凝材料性能造成的影响，并且实现了多种固废的资源化利用。通过使用本申请的胶凝材料替代水泥，能够减少市场对水泥熟料的需求，为降低熟料总产能创造了条件，有助于实现低碳环保。
Description
技术领域
本申请涉及胶凝材料生产技术领域，更具体地说，它涉及一种低碳抗渗早强减水胶凝材料及其制备方法。
背景技术
固体废弃物简称固废，是指人类在生产、消费、生活和其他活动中产生的固态、半固态废弃物质。固废的传统处理方式多为掩埋、堆放，这些做法会对生态环境造成破坏。固废的资源化利用已经成为了当前的研究热点。
胶凝材料是建筑领域最基础、最常用的材料，以水泥为例，水泥的生产工艺可以概括为“两磨一烧”，“一烧”指的是将生料煅烧为熟料，在这一过程中，生料中的碳酸盐会受热分解，产生大量的二氧化碳。据统计，熟料生产过程中产生的碳排放量占水泥生产线总碳排放量的90％以上。除了产生大量二氧化碳之外，水泥生产工艺还有一个缺点就是会消耗大量的矿产资源。而由于水泥的原料组成对水泥品质的影响较大，因此水泥生产工艺的上述问题目前为止仍然未得到妥善解决。
针对上述中的相关技术，发明人认为，熟料是水泥活性的主要来源，也是水泥碳排放量的主要来源。如果在生产水泥时通过削减熟料占比来降低碳排放量，则水泥产品的性能也会同时受到影响，导致水泥难以应用于止水帷幕、泥浆固化、地基加固等对抗渗性能和早期强度性能要求较高的施工场景。
发明内容
相关技术中，如果在生产水泥时通过削减熟料占比来降低碳排放量，则水泥产品的性能也会同时受到影响，导致水泥难以应用于有一些对抗渗性能和早期强度性能要求较高的施工场景。为了改善这一缺陷，本申请提供一种低碳抗渗早强减水胶凝材料及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种低碳抗渗早强减水胶凝材料，采用如下的技术方案：一种低碳抗渗早强减水胶凝材料，所述胶凝材料包括质量分数为40-60％的活性组分、质量分数为30-50％的填充组分和质量分数为10-15％的激发组分，所述活性组分、填充组分、激发组分的质量分数之和为100％；所述活性组分包括水泥熟料、矿渣粉、粉煤灰、煅烧煤矸石粉和煅烧赤泥粉；所述填充组分包括钢渣粉、尾矿粉和再生混凝土粉；所述激发组分包括脱硫石膏、电石渣和外加剂；所述外加剂包括减水剂，所述钢渣粉在胶凝材料中的质量分数为15-30％，所述水泥熟料在胶凝材料中的质量分数为5-10％。
通过采用上述技术方案，在本申请的胶凝材料加水拌和之后，活性组分中的水泥熟料发生水化反应，矿渣粉、粉煤灰、煅烧煤矸石粉和煅烧赤泥粉发生火山灰反应，产生能够提供一定强度性能的反应产物。填充组分能够发挥类似集料的支撑作用，作为连接节点与为活性组分遇水产生的反应产物共同形成网络结构。在网络结构的形成过程中，激发组分能够促进火山灰反应的进行，有助于活性组分充分形成强度。同时，激发组分还能使填充组分的颗粒表面产生CSH凝胶(水化硅酸钙凝胶)，CSH凝胶能够改善活性组分遇水反应后的产物与填充组分之间的粘结性能，加强了网络结构的稳定性。
在本申请的胶凝材料加水配制的浆体中，由于上述网络结构的形成，加之脱硫石膏和钢渣能够产生一定的膨胀，以及减水剂降低了总需水量，使得浆体固化后产生的孔隙减少，改善了胶凝材料的抗渗性能。同时，上述网络结构的形成也改善了胶凝材料的早期强度性能，因此本申请的胶凝材料更加适合应用于止水帷幕、泥浆固化、地基加固等对抗渗性能和早期强度性能要求较高的施工场景。
本申请的胶凝材料中所含的熟料质量分数仅为5-10％，远低于市售的各种水泥，而本申请的胶凝材料还消纳了多种类型的固废，实现了多种固废的资源化利用，并且克服了熟料占比下降对胶凝材料性能造成的影响。通过使用本申请的胶凝材料替代水泥，能够减少市场对水泥熟料的需求，从而为降低熟料总产能创造了条件，有助于实现低碳环保。
作为优选，所述填充组分的目数为200-300目。
通过采用上述技术方案，优选了填充组分的目数，有助于在节约耗电量的前提下充分改善本申请的胶凝材料的力学性能和抗渗性能。
作为优选，所述活性组分中的矿渣粉、粉煤灰、煅烧煤矸石粉和煅烧赤泥粉的目数为350-450目。
通过采用上述技术方案，优选了矿渣粉、粉煤灰、煅烧煤矸石粉和煅烧赤泥粉的目数，有助于在节约耗电量的前提下充分改善本申请的胶凝材料的力学性能和抗渗性能。
作为优选，所述激发组分还包括硫酸钠，所述硫酸钠的用量为水泥熟料重量的0.5-2％。
通过采用上述技术方案，当本申请的胶凝材料加水拌和之后，硫酸钠能够和氢氧化钙发生反应，产生颗粒细小的二水硫酸钙。这种二水硫酸钙比脱硫石膏提供的硫酸钙更容易分散，能够迅速与熟料中的铝酸三钙反应生成水化硫铝酸钙针状晶体。同时，由于该反应消耗了氢氧化钙，因此促进了水泥熟料矿物的溶解，而且硫酸钠掺入之后还能够提高火山灰反应的速率，促进了水化硅酸钙的形成。当硫酸钠的用量为水泥熟料重量的0.5-2％时，有助于在节约硫酸钠的前提下充分提高胶凝材料的早强性能。
作为优选，所述激发组分还包括纳米氧化铝，所述纳米氧化铝的用量为水泥熟料重量的5-10％。
通过采用上述技术方案，当把纳米氧化铝掺入激发组分中，并将胶凝材料拌制为浆体之后，纳米氧化铝能够和氢氧化钙发生二次水化反应，而且硫酸钠对该反应具有加速作用。纳米氧化铝的二次水化反应产生的凝胶产物能够增加浆体固化产物的密实度，有助于改善胶凝材料的抗渗性能和强度性能。当纳米氧化铝的用量为水泥熟料重量的5-10％时，有助于在节约纳米氧化铝的前提下充分提高胶凝材料的早强性能。
作为优选，所述激发组分还包括水化增效剂，所述水化增效剂选用三乙醇胺，所述水化增效剂的用量为水泥熟料重量的0.02-0.05％。
通过采用上述技术方案，当按照水泥熟料重量的0.02-0.05％添加三乙醇胺时，三乙醇胺能够促进水泥熟料中的铝酸三钙水化，并且能通过络合作用加速钙矾石的形成，对早期强度的发展有利，同时对后期强度也具有一定的促进增长作用。
作为优选，所述激发组分还包括偏硅酸钠、硫铝酸钙中的至少一种。
通过采用上述技术方案，偏硅酸钠对粉煤灰和矿渣具有激发作用，有助于提高活性组分水化产生的CSH凝胶总量。而硫铝酸钙能够提高粉煤灰的反应程度，促进了CSH凝胶的生成，有助于提高活性组分水化产生的CSH凝胶总量。当激发组分中含有偏硅酸钠、硫铝酸钙中的至少一种时，胶凝材料能够具有更好的强度性能。
作为优选，所述激发组分还包括至少一种碱金属碳酸盐。
通过采用上述技术方案，当胶凝材料加水形成浆体之后，碱金属碳酸盐能够与氢氧化钙反应生成颗粒细小的碳酸钙。这种碳酸钙能够迅速结晶，并作为水泥熟料水化产物的晶核，促进了水化反应的进行，加快了熟料矿物的溶解速率，有助于减少浆体固化产物中的孔隙，改善了胶凝材料的抗渗性能和强度性能。
作为优选，所述碱金属碳酸盐选用碳酸钾或碳酸锂。
通过采用上述技术方案，碳酸钾和碳酸锂均可与氢氧化钙反应生成碳酸钙，而碳酸锂能够向胶凝材料中引入锂离子。锂离子能够与水化铝酸盐结合生成细小的晶体，有助于消除水化铝酸盐的成核能垒，促进了浆体的凝结，改善了浆体的早期强度性能。
第二方面，本申请提供一种低碳抗渗早强减水胶凝材料的制备方法，采用如下的技术方案。
一种低碳抗渗早强减水胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)对赤泥进行煅烧，然后进行粉磨，得到煅烧赤泥粉；对煤矸石进行粉碎，得到煤矸石粉，对煤矸石粉进行煅烧，得到煅烧煤矸石粉；
(2)将水泥熟料、矿渣粉、粉煤灰、煅烧煤矸石粉和煅烧赤泥粉混合，得到活性组分，将活性组分与以上任一所述的填充组分和激发组分混合，得到低碳抗渗早强减水胶凝材料。
通过采用上述技术方案，本申请对赤泥进行煅烧，除去了赤泥中的水分，然后经过粉磨得到了煅烧赤泥粉。同时，本申请还将煤矸石粉碎后进行煅烧，得到了煅烧煤矸石粉，煤矸石采取先磨后烧的工艺有助于充分利用煤矸石中的可燃成分。在得到煅烧赤泥粉和煅烧煤矸石粉之后，先将二者与水泥熟料、矿渣粉、粉煤灰混合，得到活性组分，再将活性组分与填充组分和激发组分混合，即可得到低碳抗渗早强减水胶凝材料。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请的胶凝材料中所含的熟料质量分数远低于市售的各种水泥，而本申请的胶凝材料还消纳了多种类型的固废，实现了多种固废的资源化利用，并且克服了熟料占比下降对胶凝材料性能造成的影响。通过使用本申请的胶凝材料替代水泥，能够减少市场对水泥熟料的需求，为降低熟料总产能创造了条件，有助于实现低碳环保。
2、本申请中优选激发组分还包括硫酸钠，并限定了硫酸钠的用量。硫酸钠能够促进硫铝酸钙针状晶体形成，并促进水泥熟料矿物的溶解，还能够提高火山灰反应的速率。因此，当激发组分中掺有一定量的硫酸钠时，有助于提高胶凝材料的早强性能。
具体实施方式
以下结合实施例、制备例和对比例对本申请作进一步详细说明，本申请涉及的原料均可通过市售获得。
实施例
实施例1-5
以下以实施例1为例进行说明。
实施例1
本实施例提供一种低碳抗渗早强减水胶凝材料，由40kg活性组分、50kg填充组分和10kg激发组分混合而成。
活性组分包括5kg水泥熟料、10kg粉煤灰、10kg矿渣粉、10kg煅烧赤泥粉和5kg煅烧煤矸石粉，活性组分的目数为300目。水泥熟料的矿物组成(质量分数)如下：硅酸三钙57.84％，硅酸二钙17.65％，铝酸三钙12.41％，铁铝酸四钙9.68％，游离氧化钙0.35％。
填充组分包括15kg钢渣粉、15kg铁尾矿粉、10kg镁尾矿粉和10kg再生混凝土粉，再生混凝土由C40混凝土经过破碎和筛分后得到，填充组分的目数为150目。
激发组分包括5kg脱硫石膏以及用量为水泥熟料重量1％的聚羧酸减水剂，余量由电石渣补足至10kg。聚羧酸减水剂按照《GB8076—2008混凝土外加剂》记载的检测方法检测，在掺量为基准水泥重量的1％时测得的减水率为19.2％。
本实施例中，低碳抗渗早强减水胶凝材料按照以下步骤制备：
(1)在700℃对拜耳法赤泥进行60min的煅烧，然后进行粉磨，得到煅烧赤泥粉；对煤矸石进行粉碎，得到煤矸石粉，在700℃对煤矸石粉进行5min的煅烧，得到煅烧煤矸石粉；
(2)将水泥熟料、矿渣粉、粉煤灰、煅烧煤矸石粉和煅烧赤泥粉混合，得到活性组分，将活性组分与填充组分和激发组分混合，得到低碳抗渗早强减水胶凝材料。
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处在于，低碳抗渗早强减水胶凝材料由40kg活性组分、45kg填充组分和15kg激发组分混合而成。
活性组分包括5kg水泥熟料、10kg粉煤灰、10kg矿渣粉、10kg煅烧赤泥粉和5kg煅烧煤矸石粉，活性组分的目数为300目。
填充组分包括30kg钢渣粉、5kg铁尾矿粉、5kg镁尾矿粉和5kg再生混凝土粉，再生混凝土由C40混凝土经过破碎和筛分后得到，填充组分的目数为150目。
激发组分包括5kg脱硫石膏以及用量为水泥熟料重量1％的聚羧酸减水剂，余量由电石渣补足至15kg。
实施例3
本实施例与实施例1的不同之处在于，低碳抗渗早强减水胶凝材料由55kg活性组分、30kg填充组分和15kg激发组分混合而成。
活性组分包括10kg水泥熟料、10kg粉煤灰、10kg矿渣粉、10kg煅烧赤泥粉和15kg煅烧煤矸石粉，活性组分的目数为300目。
填充组分包括15kg钢渣粉、5kg铁尾矿粉、5kg镁尾矿粉和5kg再生混凝土粉，再生混凝土由C40混凝土经过破碎和筛分后得到，填充组分的目数为150目。
激发组分包括5kg脱硫石膏以及用量为水泥熟料重量1％的聚羧酸减水剂，余量由电石渣补足至15kg。
实施例4
本实施例与实施例1的不同之处在于，低碳抗渗早强减水胶凝材料由60kg活性组分、30kg填充组分和10kg激发组分混合而成。
活性组分包括10kg水泥熟料、15kg粉煤灰、10kg矿渣粉、10kg煅烧赤泥粉和15kg煅烧煤矸石粉，活性组分的目数为300目。
填充组分包括15kg钢渣粉、5kg铁尾矿粉、5kg镁尾矿粉和5kg再生混凝土粉，再生混凝土由C40混凝土经过破碎和筛分后得到，填充组分的目数为150目。
激发组分包括5kg脱硫石膏以及用量为水泥熟料重量1％的聚羧酸减水剂，余量由电石渣补足至10kg。
实施例5
本实施例与实施例1的不同之处在于，低碳抗渗早强减水胶凝材料由49kg活性组分、39kg填充组分和12kg激发组分混合而成。
活性组分包括9kg水泥熟料、10kg粉煤灰、10kg矿渣粉、10kg煅烧赤泥粉和10kg煅烧煤矸石粉，活性组分的目数为300目。
填充组分包括20kg钢渣粉、4kg铁尾矿粉、10kg镁尾矿粉和5kg再生混凝土粉，再生混凝土由C40混凝土经过破碎和筛分后得到，填充组分的目数为150目。
激发组分包括5kg脱硫石膏以及用量为水泥熟料重量1％的聚羧酸减水剂，余量由电石渣补足至10kg。
如表1,实施例3和实施例6-9的不同之处主要在于填充组分的目数不同。
表1
| 样本 | 实施例3 | 实施例6 | 实施例7 | 实施例8 | 实施例9 |
| 填充组分的目数/目 | 150 | 200 | 250 | 300 | 350 |
如表2,实施例9和实施例10-13的不同之处主要在于活性组分的目数不同。
表2
| 样本 | 实施例9 | 实施例10 | 实施例11 | 实施例12 | 实施例13 |
| 活性组分的目数/目 | 300 | 350 | 400 | 450 | 500 |
实施例14
本实施例与实施例13的不同之处在于，激发组分包括5kg脱硫石膏、用量为水泥熟料重量1％的聚羧酸减水剂以及用量为水泥熟料重量0.2％的硫酸钠，余量由电石渣补足至15kg。
如表3，实施例14-18的不同之处在于，硫酸钠的用量占水泥熟料重量的百分比(以下简称为硫酸钠占比)不同。
表3硫酸钠占比
| 样本 | 实施例14 | 实施例15 | 实施例16 | 实施例17 | 实施例18 |
| 硫酸钠占比/％ | 0.2 | 0.5 | 1.2 | 2.0 | 2.5 |
实施例19
本实施例与实施例18的不同之处在于，激发组分包括5kg脱硫石膏、用量为水泥熟料重量1％的聚羧酸减水剂、用量为水泥熟料重量2.5％的硫酸钠以及用量相当于水泥熟料重量2.5％的纳米氧化铝，余量由电石渣补足至15kg。
如表4，实施例19-23的不同之处在于，纳米氧化铝的用量占水泥熟料重量的百分比(以下简称为纳米氧化铝占比)不同。
表4纳米氧化铝占比
| 样本 | 实施例19 | 实施例20 | 实施例21 | 实施例22 | 实施例23 |
| 纳米氧化铝占比/％ | 2.5 | 5 | 7.5 | 10 | 12.5 |
实施例24
本实施例与实施例23的不同之处在于，激发组分包括5kg脱硫石膏、用量为水泥熟料重量1％的聚羧酸减水剂、用量为水泥熟料重量2.5％的硫酸钠、用量相当于水泥熟料重量2.5％的纳米氧化铝以及用量为水泥熟料重量的0.01％的水化增效剂三乙醇胺，余量由电石渣补足至15kg。
如表5，实施例24-28的不同之处在于，三乙醇胺的用量占水泥熟料重量的百分比(以下简称为三乙醇胺占比)不同。
表5三乙醇胺占比
| 样本 | 实施例24 | 实施例25 | 实施例26 | 实施例27 | 实施例28 |
| 三乙醇胺占比/％ | 0.01 | 0.02 | 0.04 | 0.05 | 0.06 |
实施例29
本实施例与实施例27的不同之处在于，激发组分包括5kg脱硫石膏、用量为水泥熟料重量1％的聚羧酸减水剂、用量为水泥熟料重量2.5％的硫酸钠、用量相当于水泥熟料重量2.5％的纳米氧化铝、用量为水泥熟料重量的0.01％的水化增效剂三乙醇胺以及用量为水泥熟料重量5％的偏硅酸钠，余量由电石渣补足至15kg。
实施例30
本实施例与实施例29的不同之处在于，激发组分包括5kg脱硫石膏、用量为水泥熟料重量1％的聚羧酸减水剂、用量为水泥熟料重量2.5％的硫酸钠、用量相当于水泥熟料重量2.5％的纳米氧化铝、用量为水泥熟料重量的0.01％的水化增效剂三乙醇胺、用量为水泥熟料重量2.5％的偏硅酸钠以及用量为水泥熟料重量2.5％的硫铝酸钙，余量由电石渣补足至15kg。
实施例31
本实施例与实施例30的不同之处在于，激发组分包括5kg脱硫石膏、用量为水泥熟料重量1％的聚羧酸减水剂、用量为水泥熟料重量2.5％的硫酸钠、用量相当于水泥熟料重量2.5％的纳米氧化铝、用量为水泥熟料重量的0.01％的水化增效剂三乙醇胺、用量为水泥熟料重量2.5％的偏硅酸钠、用量为水泥熟料重量2.5％的硫铝酸钙以及用量为水泥熟料重量2％的碳酸钾，余量由电石渣补足至15kg。
实施例32
本实施例与实施例31的不同之处在于，将碳酸钾等摩尔替换为碳酸锂。
对比例
对比例1
本对比例提供一种胶凝材料，该胶凝材料为P.O42.5的硅酸盐水泥，在该水泥中，熟料的质量分数为83.7％。水泥熟料的矿物组成(质量分数)如下：硅酸三钙57.84％，硅酸二钙17.65％，铝酸三钙12.41％，铁铝酸四钙9.68％，游离氧化钙0.35％。
对比例2
本对比例与对比例1的不同之处在于，水泥中的熟料质量分数为61.5％。
对比例3
本对比例与实施例3的不同之处在于，胶凝材料不包括激发组分。
性能检测试验方法
一、脱模强度检测
参照《GB/T 17671-2021水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》，将各实施例、对比例共计34组胶凝材料制成砂浆(胶凝材料、ISO标准砂、水的重量比为1:3:0.5)，将每组砂浆制成三个40mm×40mm×160mm的胶砂试件，然后在成型后的24h进行脱模，并检测抗压强度，记为脱模强度，结果见表6。
二、中后期强度检测
参照《GB/T 17671-2021水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》，将各实施例、对比例共计34组胶凝材料制成砂浆(胶凝材料、ISO标准砂、水的重量比为1:3:0.5)，将每组砂浆制成六个40mm×40mm×160mm的胶砂试件，并在成型后的3d和28d进行抗压强度的检测，结果见表6。
三、抗渗性能检测
参照《GB/T 50082-2009普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》(以下简称为《GB/T 50082-2009》)中的渗水高度法，将各实施例、对比例共计34组胶凝材料制成砂浆(胶凝材料、ISO标准砂、水的重量比为1:3:0.5)，然后将每组砂浆制成六个175mm×185mm×150mm的圆台体试件，然后按照《GB/T 50082-2009》记载的方法，在28d龄期时检测每组六个试件的平均渗水高度，然后计算各实施例、对比例的平均渗水高度与对比例1的平均渗水高度的比值，将结果记为相对渗水高度，结果见表6。
表6
结合实施例1-5和对比例1并结合表6可以看出，实施例1-5测得的脱模强度均高于对比例1，且相对渗水高度低于对比例1，说明本申请在降低熟料用量的同时改善了胶凝材料的早期强度性能和抗渗性能，克服了熟料占比下降对胶凝材料性能造成的影响。通过使用本申请的胶凝材料替代水泥，能够减少市场对水泥熟料的需求，从而为降低熟料总产能创造了条件，有助于实现低碳环保。由于早期强度性能和抗渗性能的改善，因此本申请的胶凝材料更加适合应用于止水帷幕、泥浆固化、地基加固等对抗渗性能和早期强度性能要求较高的施工场景。
结合对比例1、对比例2并结合表6可以看出，削减水泥中的熟料占比会导致水泥的抗渗性能以及早期强度性能下降。
结合实施例3和对比例1、对比例3并结合表6可以看出，对比例2测得的强度性能不仅低于实施例3，而且低于对比例1，且抗渗性能也比对比例1更差，说明在实施例3中，激发组分促进了火山灰反应的进行，有助于活性组分充分形成强度。同时，激发组分还能使填充组分的颗粒表面产生CSH凝胶，加强了网络结构的稳定性。激发组分的添加有助于本申请的胶凝材料实现良好的早期强度性能和抗渗性能。
结合实施例3和实施例6-9并结合表6可以看出，随着填充组分目数的增大，填充组分的粒径逐渐减小，胶凝材料的抗渗性能和早期强度性能均得到改善。由于在进行粉磨加工时，减小粒径需要增加耗费的电能，因此当填充组分的目数为200-300目时，有助于在节约耗电量的前提下充分改善本申请的胶凝材料的力学性能和抗渗性能。若不考虑耗电量这一因素，则实施例9的抗渗性能和早期强度性能较好。
结合实施例9、实施例10-13并结合表6可以看出，随着活性组分目数的增大，活性组分的粒径逐渐减小，胶凝材料的抗渗性能和早期强度性能均得到改善。当填充组分的目数为350-450目时，有助于在节约耗电量的前提下充分改善本申请的胶凝材料的力学性能和抗渗性能。若不考虑耗电量这一因素，则实施例13的抗渗性能和早期强度性能较好。
结合实施例13、实施例14-18并结合表6可以看出,当激发组分中掺入硫酸钠之后，胶凝材料的抗渗性能和早期强度性能均得到改善。随着硫酸钠掺量的增加，抗渗性能和早期强度的改善幅度并不呈线性变化，而是呈现增长幅度逐渐下降的趋势。当硫酸钠的用量为水泥熟料重量的0.5-2％时，有助于在节约硫酸钠的前提下充分提高胶凝材料的早强性能。若不考虑成本因素，则实施例18的抗渗性能和早期强度性能较好。
结合实施例18、实施例19-23并结合表6可以看出，纳米氧化铝的二次水化反应产生的凝胶产物能够增加浆体固化产物的密实度，改善了胶凝材料的抗渗性能和强度性能。当纳米氧化铝的用量为水泥熟料重量的5-10％时，有助于在节约纳米氧化铝的前提下充分提高胶凝材料的早强性能。若不考虑成本因素，则实施例23的抗渗性能和早期强度性能较好。
结合实施例23、实施例24-28并结合表6可以看出，当按照水泥熟料重量的0.02-0.05％添加三乙醇胺时，三乙醇胺能够促进水泥熟料中的铝酸三钙水化，并且能通过络合作用加速钙矾石的形成，对早期强度的发展有利，同时对后期强度也具有一定的促进增长作用。但是当三乙醇胺的用量超过0.05％时，反而对强度性能有不利影响。
结合实施例27、实施例29-30并结合表6可以看出，当激发组分中含有偏硅酸钠、硫铝酸钙中的至少一种时，胶凝材料都能够具有更好的强度性能，且当偏硅酸钠与硫铝酸钙1:1混用时，效果优于偏硅酸钠单独掺加时的效果。
结合实施例30-32并结合表6可以看出，在激发组分中掺加碱金属碳酸盐能够改善胶凝材料的强度性能和抗渗性能，且当碱金属碳酸盐为碳酸锂时，胶凝材料的早期强度性能相对较好。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (10)
1.一种低碳抗渗早强减水胶凝材料，其特征在于，所述胶凝材料包括质量分数为40-60%的活性组分、质量分数为30-50%的填充组分和质量分数为10-15%的激发组分，所述活性组分、填充组分、激发组分的质量分数之和为100%；所述活性组分包括水泥熟料、矿渣粉、粉煤灰、煅烧煤矸石粉和煅烧赤泥粉；所述填充组分包括钢渣粉、尾矿粉和再生混凝土粉；所述激发组分包括脱硫石膏、电石渣和外加剂；所述外加剂包括减水剂，所述钢渣粉在胶凝材料中的质量分数为15-30%，所述水泥熟料在胶凝材料中的质量分数为5-10%。
2.根据权利要求1所述的低碳抗渗早强减水胶凝材料，其特征在于，所述填充组分的目数为200-300目。
3.根据权利要求1所述的低碳抗渗早强减水胶凝材料，其特征在于，所述活性组分中的矿渣粉、粉煤灰、煅烧煤矸石粉和煅烧赤泥粉的目数为350-450目。
4.根据权利要求1所述的低碳抗渗早强减水胶凝材料，其特征在于，所述激发组分还包括硫酸钠，所述硫酸钠的用量为水泥熟料重量的0.5-2%。
5.根据权利要求4所述的低碳抗渗早强减水胶凝材料，其特征在于，所述激发组分还包括纳米氧化铝，所述纳米氧化铝的用量为水泥熟料重量的5-10%。
6.根据权利要求3所述的低碳抗渗早强减水胶凝材料，其特征在于，所述激发组分还包括水化增效剂，所述水化增效剂选用三乙醇胺，所述水化增效剂的用量为水泥熟料重量的0.02-0.05%。
7.根据权利要求1所述的低碳抗渗早强减水胶凝材料，其特征在于，所述激发组分还包括偏硅酸钠、硫铝酸钙中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的低碳抗渗早强减水胶凝材料，其特征在于，所述激发组分还包括至少一种碱金属碳酸盐。
9.根据权利要求8所述的低碳抗渗早强减水胶凝材料，其特征在于，所述碱金属碳酸盐选用碳酸钾或碳酸锂。
10.一种低碳抗渗早强减水胶凝材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）对赤泥进行煅烧，然后进行粉磨，得到煅烧赤泥粉；对煤矸石进行粉碎，得到煤矸石粉，对煤矸石粉进行煅烧，得到煅烧煤矸石粉；
（2）将水泥熟料、矿渣粉、粉煤灰、煅烧煤矸石粉和煅烧赤泥粉混合，得到活性组分，将活性组分与权利要求1-9任一所述的填充组分和激发组分混合，得到低碳抗渗早强减水胶凝材料。
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