TWI753785B - 膠結材料製造方法 - Google Patents

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林文欽
謝宜儒
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林文欽
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Abstract

本發明膠結材料製造方法，其包含有備料步驟及拌合步驟；其中，該 備料步驟係備具有富含矽鋁元素之矽鋁摻料、富含鈣元素之鈣摻料、鹼劑；另，該拌合步驟係將該矽鋁摻料、鈣摻料及鹼劑及水進行拌合成一漿體，而前述該鈣摻料係依照該矽鋁摻料含量75%~300%重量百分比進行額外添加，而前述該鹼劑係依照該矽鋁摻料含量5%~30%重量百分比進行額外添加，同時在混合攪拌過程中，透過將溫度提升至40~90℃間，使該漿體中的矽、鈣、鋁活化，因此僅需少量鹼劑即可達到提升膠結性與膠結能力，除了可降低使用成本外，且後續應用時更能提升固化硬度及穩定性。

Description

膠結材料製造方法
本發明係有關於一種製造方法，特別是一種膠結材料製造方法。
傳統膠結材料主要皆以水泥為主，但製作水泥所需的原料與製程，除了原料都是採用天然資源開採所得，造成環境破壞及永久性資源消耗外，且製造過程中也會消耗大量的能源，會製造排放大量的二氧化碳，也會導致環境的污染及溫室效應日趨嚴重，因此，開發可以取代傳統水泥漿料，且所使用的原料並非開採天然資源所得，且在生產過程也不會產生二氧化碳的新原料，為後續技術領域者開發之重要依據。
而現行常見的為使用無機聚合物作為新型材料，該無機聚合物主要是使用燃煤飛灰、底灰、焚化底灰、火山灰、黏土、各類爐渣、各類廢土及淤泥等含有矽鋁酸鹽化合物，並於鹼性溶液下反應所形成，除了材料主要是工業副產物，不需額外開採天然資源所得，又可達到去化工業副產物外，同時生產過程中亦不會消耗大量的能源，有效降低二氧化碳之排放量，進而達到環保之功效；然而，該無機聚合物於反應過程中需要用到大量之鹼液、鹼活化劑，以使該矽鋁酸鹽化合物中的矽、鋁離子溶出，並增加該矽鋁酸鹽化合物之活性，以產生膠結而達到安定化及固化效果，但由於鹼液為化學原料，其具有一定之成本，加上需大量使用狀況下，通 常為達到安定化效果時，需依照該矽鋁酸鹽化合物的總量，額外添加50%重量百分比以上，導致成本一直無法有效降低，實須改善。
因此，本發明之目的，是在提供一種膠結材料製造方法，除可降低整體成本外，更可提高使用之穩定性及固化效果。
於是，本發明膠結材料製造方法，其包含有備料步驟及一拌合步驟；其中，該備料步驟具備有富含矽鋁元素之矽鋁摻料、富含鈣元素之鈣摻料、鹼劑及水，而前述該矽鋁摻料中之矽元素與鋁元素合計含量總和佔整體30~60%重量百分比，而該鈣摻料之鈣元素合計含量總和佔整體10~50%重量百分比；另，該拌合步驟係將該矽鋁摻料、鈣摻料及鹼劑進行拌合成一漿體，而前述該鈣摻料係依照該矽鋁摻料含量75%~300%重量百分比進行額外添加，而前述該鹼劑係依照該矽鋁摻料含量5%~30%重量百分比進行額外添加，同時該攪拌作業之攪拌溫度至少40℃以上，將可促使該漿體的矽、鈣、鋁活化，故該漿體僅需少量鹼劑即能提高該矽、鈣、鋁活性，有效提升膠結性與膠結能力，使後續應用時更能提升固化硬度及穩定性，進而達到降低成本外，同時該鈣摻料及該矽鋁摻料更可使用水淬爐石粉或燃煤飛灰等工業副產物，因此更能達到環保之功效。
3:膠結材料製造方法
31:備料步驟
32:拌合步驟
圖1為本發明一較佳實施例之流程圖。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚地明白。
參閱圖1，本發明膠結材料製造方法3的一較佳實施例，該膠結材料製造方法3包含有一備料步驟31及一拌合步驟32；其中，該備料步驟31分別備置有一富含鈣元素之鈣摻料，一富含矽鋁元素之矽鋁摻料，一鹼劑及水，而前述該鈣摻料之鈣元素合計含量總和佔整體10~50%重量百分比，而該鈣摻料實際選用時，可選擇其內含量具有鈣元素佔整體10~50%重量百分比，而該鈣摻料其係提供鈣元素，而與矽鋁摻料中的矽元素與鋁元素產生結晶狀的鈣鋁化合物(C-A-H)以及低密度膠體的鈣矽化合物(C-S-H)，進而產生膠結性，而本實施例以下該鈣摻料係採用水淬爐石粉為例說明；另，該矽鋁摻料為矽元素、鋁元素含量總和約佔整體材料的30~60%，且矽鋁比(矽元素含量/鋁元素含量)為0.5~2.5，該矽鋁摻料可使用工業副產物中的燃煤飛灰、白煙、陶瓷汙泥等工業副產物及彼等之混合物構成群組中所選出之至少一種；至於，該鹼劑可為pH>12.5之物質，其可為Na2SiO3、Na2CO3、NaOH、KOH、Na3PO4之其一或其混合，而本實施例以下係以該氫氧化鈉為例說明，而該氫氧化鈉係以一般市售片狀氫氧化鈉，純度約98%為例。
仍續前述，該拌合步驟32係將該矽鋁摻料、鈣摻料、鹼劑及水進行拌合成一漿體，其將該矽鋁摻料、鈣摻料、鹼劑及水同時加入進行攪拌，或者先將該矽鋁摻料及鹼劑及水進行拌合後進行維持溫度之攪拌，而後加入該鈣摻料時就不需另外達到所需攪拌溫度，僅需將該鈣摻料均勻混合入該漿體內皆可，而前該鈣摻料係依照該矽鋁摻料含量 75%~300%重量百分比進行額外添加，例如當該矽鋁摻料重量為100克時，該鈣摻料則可加入75~300克；另，該鹼劑係依照該矽鋁摻料含量5~30%重量百分比進行額外添加，例如當該矽鋁摻料重量為100克時，該鹼劑加入5~30克，而透過該鹼劑可破壞膠結乾料之表面將Si及Al解離後重組，進而影響後續硬化速度，添加量越低硬化速度越慢，添加量過低則不足以達到鹼活化反應所需之反應條件，則不會產生硬化反應。
仍續前述，該漿體攪拌過程中，需將溫度提升40~90℃範圍，且40℃以上溫度至少須維持5分鐘，而最佳之情況下則是5~15分，使該漿體內之矽鈣鋁活化，即使該鈣摻料、矽鋁摻料中的矽元素、鋁元素及鈣元素等活化，故需少量鹼劑即可達到提升膠結性與膠結能力，有效降低該鹼劑之使用量，進而降低混合成本，故本發明中則僅使用少量5~30%重量百分比之鹼劑，且搭配拌合過程的溫度，能透過該溫度來提高該鈣摻料、矽鋁摻料與鹼劑之反應，確保僅需少量之鹼劑即可足夠將該鈣摻料、矽鋁摻料予以活化；另外，該水的添加含量可依據所需之漿體流動性進行調整，而本實施例中，係以水固比0.38進行混合。以下將使用幾個實驗例，以證明確實可以使用少量的鹼劑並且搭配拌合溫度下，即可使該鈣摻料及矽鋁摻料形成膠結材料後，該膠結材料可達一定之膠結能力，且該矽鋁摻料與該鈣摻料攪拌後，其在常溫常壓狀態凝固固化，7天測試其抗壓強度，結果如下：
Figure 110106509-A0305-02-0007-3
Figure 110106509-A0305-02-0008-2
前述實驗例之比例關係，即為矽鋁摻料為主要成分，分別外加鈣摻料及鹼劑後，以水固比0.38進行混合之結果，如實驗例1中，係以矽鋁摻料1：鈣摻料3：鹼劑0.1進行混合配比所得。
仍續前述，藉由上述配比調整的各實驗例中，其可證明除了透過不同矽、鈣、鋁元素下會影響抗壓強度外，同時在不同溫度的調整下，將可提高活性，而使後續使用之抗壓強度增加，以實驗例2、實驗例9及實驗例11將採用相同組合矽、鈣、鋁元素成分比例之漿體及添加相同之鹼劑情況下，但分別採用60℃、90℃及40℃之混拌條件下，其40℃所混合之抗壓強度為207.09kg/cm2，60℃所混合而成的抗壓強度為212.47kg/cm2，而90℃所混合而成的抗壓強度為260.37kg/cm2，此外，以實驗例6、實驗例10及實驗例12增加矽鋁成份含量，其亦可透過過拌合溫度的提升，而不須增加鹼劑的情況下，就可有效提矽、鈣、鋁材料間的活性，進而提昇使用後之抗壓強度。
仍續前述，其當鹼劑添加量必須在一定範圍內，如實驗例13中，其當鹼劑添加量較少時，將降低矽鋁材料中矽、鋁溶出，而導致後續與鈣摻料混合時，造成中的矽、鋁成分不足影響抗壓強度，因此必須降低該鈣摻料的添 加，但如此將浪費，而如實驗例14時，當該鹼劑佔比較高時，除了將導致過度浪費鹼劑之外，且會導致矽鋁摻料的佔比下降，而無足夠的矽、鋁離子與鈣摻料進行反應，也會相對影響抗壓強度，因此，該鹼劑添加量必須在一定範圍內，將可達到最佳之效果。
歸納前述，本發明膠結材料製造方法，其利用鈣摻料、矽鋁摻料、水及鹼劑攪拌成一漿體後，同時該漿體在攪拌過程中，將拌合溫度維持於一定範圍內，故僅需用少量的鹼劑，即可有效使該漿體內的矽元素與鈣元素活化，促使後續應用時提升固化硬度及穩定性；再者，該鈣摻料可使用水淬爐石粉，而該矽鋁摻料可使用燃煤飛灰，故也能消化燃煤飛灰、水淬爐石粉等工業副產物，進而達到降低成本及環保之功效。
惟以上所述者，僅為說明本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
3:膠結材料製造方法
31:備料步驟
32:拌合步驟

Claims (7)

  1. 一種膠結材料製造方法，其包含有備料步驟及拌合步驟，其中，該備料步驟具備有一富含矽、鋁元素之矽鋁摻料，富含鈣元素之鈣摻料、鹼劑及水；其中，該矽鋁摻料中之矽元素與鋁元素合計含量總和佔整體30~60%重量百分比，而該鈣摻料之鈣元素合計含量總和佔整體10~50%重量百分比；另，該拌合步驟係將該矽鋁摻料、鹼劑與水進行拌合成一漿體，同時以攪拌溫度至少40℃均勻拌合後，攪拌溫度於攪拌中的維持時間最佳為5~15分，再將該鈣摻料加入該漿體內均勻攪拌，而前述該鹼劑為pH>12.5之物質，該鹼劑係依照該矽鋁摻料含量5~30%重量百分比進行額外添加，而該鈣摻料依照該矽鋁摻料含量75%~300%重量百分比進行額外添加，該漿體係在常溫、常壓下進行凝固固化。
  2. 根據請求項1所述膠結材料製造方法，其中，該鹼劑為Na2SiO3、Na2CO3、NaOH、KOH、Na3PO4之其一。
  3. 根據請求項1所述膠結材料製造方法，其中，該矽鋁摻料中的矽鋁比(矽元素含量/鋁元素含量)為0.5~2.5。
  4. 根據請求項1所述膠結材料製造方法，其中，該矽鋁摻料為燃煤飛灰、白煙、陶瓷汙泥等工業副產物及彼等之混合物構成群組中所選出之至少一種。
  5. 據請求項1所述膠結材料製造方法，其中，該鈣摻料為水淬爐石粉。
  6. 根據請求項1所述膠結材料製造方法，其中，該攪拌溫度為40至90℃。
  7. 據請求項1所述膠結材料製造方法，其中，該拌合步驟中同時將該矽鋁摻料、鈣摻料、鹼劑及水混合後，再進行攪拌處理。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201226358A (en) * 2010-12-21 2012-07-01 Ruentex Eng & Constr Co Ltd A cementation method of low calcium fly ash in room temperature
WO2014097938A1 (ja) * 2012-12-18 2014-06-26 太平洋セメント株式会社 セメント及び混合セメント
CN108373338A (zh) * 2018-02-01 2018-08-07 长兴科创科技咨询有限公司 一种利用高炉粉煤灰为原料制备轻质砌块的方法
US10315952B2 (en) * 2012-11-13 2019-06-11 Cement Australia Pty Limited Geopolymer cement
TW201927721A (zh) * 2017-12-22 2019-07-16 中禕機械工程興業有限公司 無機聚合水泥的製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201226358A (en) * 2010-12-21 2012-07-01 Ruentex Eng & Constr Co Ltd A cementation method of low calcium fly ash in room temperature
US10315952B2 (en) * 2012-11-13 2019-06-11 Cement Australia Pty Limited Geopolymer cement
WO2014097938A1 (ja) * 2012-12-18 2014-06-26 太平洋セメント株式会社 セメント及び混合セメント
TW201927721A (zh) * 2017-12-22 2019-07-16 中禕機械工程興業有限公司 無機聚合水泥的製造方法
CN108373338A (zh) * 2018-02-01 2018-08-07 长兴科创科技咨询有限公司 一种利用高炉粉煤灰为原料制备轻质砌块的方法

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