[发明专利]一种碱-矿渣水泥组成物及其配制工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种碱-矿渣水泥组成物及其配制工艺，尤其涉及一种凝结时间可调控的碱-矿渣水泥组成物的设计及其配制工艺，属于建筑材料技术领域。

背景技术

碱-矿渣水泥是由磨细粒化高炉矿渣和碱性激发剂按适宜比例配制而成的水硬性胶凝材料，具有早强、高强、耐热、耐腐蚀等一系列超过传统硅酸盐水泥的优越性能，是一种性能优良的、省能生资源、环境友好型的具有巨大潜在使用前景的新型建筑胶凝材料。与传统硅酸盐水泥相比，碱-矿渣水泥以工业废渣为主要原料，生产工艺过程简单，只需一次粉磨，不需要高温煅烧，改变了硅酸盐水泥“两磨一烧”的生产工艺，能源消耗也只需普通硅酸盐水泥1/2～1/3，避免了粘土、石灰石等不可再生资源的消耗，减少了温室气体CO₂及其它有害气体的排放。在当前全球气候恶化问题日趋严重的国际背景和大力提倡节能减排的国内环境下，碱-矿渣水泥尤其显示出其对传统硅酸盐水泥产业可持续发展的互补性和对环境保护的积极意义。

液体水玻璃被证明是一种对矿渣激发效果最好的激发剂，而得到广泛关注。但是，采用液体水玻璃作为碱性激发剂存在水泥凝结过快的问题，一般初凝和终凝时间分别为20-30min和30-40min，给混凝土混合物的搅拌、浇注等施工环节造成不便，成为其大规模走向工程应用的障碍之一。如何解决碱-矿渣水泥快凝问题，成为一个全球广泛关注的技术热点。

在碱-矿渣水泥中添加适量化学物质，即缓凝剂来延缓其凝结速度是一种比较简单可行的技术途径。但是，目前所用的缓凝剂遗留诸多问题，不是会对水泥硬化体强度产生负面影响，就是成本过高，或者对人体或环境有害。专利CN91108316.2公开的碱-矿渣水泥缓凝剂由硝酸钡和硅酸盐水泥熟料配制而成。首先，钡盐是一种对人体有毒性的化学试剂；其次，该缓凝剂的使用明显降低碱-矿渣水泥混凝土的早期强度，后期的体积收缩又会影响混凝土的使用寿命；专利01113916.1公开的碱-矿渣混凝土缓凝流化剂中所用试剂由铬酸钾、白糖、苯酚复合而成，试剂种类较多，配比控制苛刻，配制工艺复杂，而且铬是重金属，对人体和环境有害；专利02134700.X公开的早强高强利废的水泥中采用的缓凝剂为氟化钾，氟离子浸入地下水中后将对生物和环境产生不利影响。

发明内容

本发明的目的是为了改进现有的碱-矿渣水泥凝结过快、添加缓凝剂后对水泥浆体强度产生负面影响，成本过高，对人体或环境有害等不足而提出的一种凝结时间可调的碱-矿渣水泥组成物，同时提供了这种碱-矿渣水泥组成物的配制工艺。

本发明的技术方案为：

一种碱-矿渣水泥组成物，其特征在于在碱-矿渣水泥基本配合物为激发剂和矿渣粉的基础上，再加入占矿渣粉质量为0.5-5％的无机添加剂，其中添加剂至少为Zn(NO₃)₂、ZnSO₄或ZnCl₂中的一种。

优选所述的添加剂细度为80μm筛筛余1-8％。优选所述的激发剂为模数在1.2-1.5之间的液体水玻璃；激发剂的掺量以Na₂O计量为矿渣粉质量的3-8％。优选所述的矿渣粉细度为45μm筛筛余1-6％，勃氏比表面积440-480m²/kg。

本发明还提供了上述的碱-矿渣水泥组成物的配制工艺，其具体步骤如下：先将添加剂磨成粉状，溶解于水，配制成水溶液；然后将矿渣磨成粉状，加入上述配制的添加剂水溶液；再添加激发剂，搅拌均匀，得到碱-矿渣水泥组成物；

或者是先将添加剂与矿渣按比例混合磨细，然后再加激发剂和水，搅拌均匀，得到本发明所指碱-矿渣水泥组成物。

上述过程中水的加入量(水的加入量包括外加的水和激发剂等原料中含水量的总和)按常规控制水固比为0.26-0.28之间。

有益效果：

本发明采用一种或几种锌盐物质适量添加于碱-矿渣水泥基本配合物中可以有效地调控其浆体凝结时间，而且对水泥性能没有负面影响，对人体和环境没有毒害作用。该碱-矿渣水泥组成物的性能特点是：凝结时间范围大幅度可调，在无机锌盐物质占矿渣粉质量的0.5-5％范围内，通过调整比例，碱-矿渣水泥的凝结时间可在1-6小时之间任意调整，水泥浆体的流动性正常，而且对碱-矿渣水泥的3天、7天、28天强度负面影响甚微，甚至有一定的促进作用。

除此之外，该碱-矿渣水泥组成物还具有配制工艺简单，成本低廉，易于大规模应用，性能稳定，可长期存储，运输和使用方便等优点。

具体实施方式