[发明专利]一种碱激发海底沉积物胶凝材料的制备方法

说明书

一种碱激发海底沉积物胶凝材料的制备方法，涉及一种胶凝材料及其制备方法。本发明是要解决海洋工程建设施工中从内陆运输建筑材料导致施工速度慢和运输成本高的问题。该碱激发海底沉积物胶凝材料由海底沉积物和碱性激发剂制备而成。制备方法：取海底沉积物，并使用贝壳或珊瑚调整海底沉积物中氧化钙和氧化硅的质量比；通过熔炼处理、水淬处理、破碎、烘干、磨细和筛分处理，得到活化后的海底沉积物粉末；将其与碱性激发剂混合，得到碱激发海底沉积物胶凝材料。本发明胶凝材料具有水硬性，快硬、高强、内部结构致密和抗渗性能好。制备所需材料均为就地取材，避免了在运输成本高、运输时间长的问题；本发明适用于制备胶凝材料。

技术领域

本发明涉及一种胶凝材料的制备方法。

背景技术

我国属于海洋大国，拥有的海岸线长达3.2万公里，管辖海域达470多万平方公里，同时还分布有大小岛屿7600多个。在很长一个时期内，海上平台、人工岛、岛礁扩建等海洋基础设施是我国建设的重点。然而，海洋基础设施建设需大量的建筑材料，如果从内陆运输，不但影响建设速度，而且由于运输成本高导致建设成本提高。常见的建筑用胶凝材料主要是通用水泥，如硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥等。传统水泥制备采用“两磨一烧”工艺，每生产1t水泥需要消耗石灰石约1.2t以及大量的黏土质原料，消耗了大量的矿产资源，同时需要消耗标准煤0.11t，生产过程中要排放温室气体二氧化碳约0.9t及大量的NO_x等有害气体和粉尘。

海底沉积物按粒级进行分类，可分为砂质沉积物和泥质沉积物两类。砂质沉积物即海砂的主要矿物组分是石英(SiO₂)和长石(RAlSi₃O₈，R表示碱金属)；泥质沉积物即海泥主要由非黏土质矿物和黏土质矿物组成，黏土质矿物主要指伊利石、蒙脱石等，非黏土质矿物主要指石英和长石等。海砂和海泥这两种物质均是由硅铝酸盐、硅氧化物、铝氧化物构成，能提供丰富的SiO₂和Al₂O₃。此外，在海底沉积物中，还存在一定的生物碎屑和自生矿物等物质，其中含有大量的钙质成分，如贝壳、珊瑚、有孔虫软泥等，生物碎屑和自生矿物等物质均能成为CaO的主要来源。

发明内容

本发明是要解决海洋工程建设施工中从内陆运输建筑材料导致的施工速度慢和运输成本高的问题，提出一种碱激发海底沉积物胶凝材料的制备方法。

本发明碱激发海底沉积物胶凝材料的制备方法按以下步骤进行：

一、取海底沉积物，并使用贝壳或珊瑚调整海底沉积物中氧化钙和氧化硅的质量比至(1～3)：1，得到海底沉积物原料；

所述海底沉积物选取依据国家标准GB18668-2002中“表1第三类”进行；

二、将海底沉积物原料进行熔炼处理得到海底沉积物熔液；

所述熔炼处理在电炉中进行；所述熔炼处理的温度为1600～2000℃；

三、海底沉积物熔液倒入水池中进行水淬处理，得到颗粒状水渣；

其中，水淬处理为将熔融态海底沉积物熔液倒入水中进行冷却，熔融态海底沉积物熔液水淬处理时，熔液骤冷凝固并炸裂成颗粒，骤冷能够阻止海底沉积物熔液结晶，使海底沉积物熔液形成化学不稳定的玻璃体，并碎裂成细小的颗粒；

四、将颗粒状水渣依次经破碎、烘干、磨细和筛分，得到粒径小于80μm的活化后的海底沉积物粉末原料；

五、将煅烧海底沉积物粉末原料与碱性激发剂混合并搅拌均匀后，得到碱激发海底沉积物胶凝材料；

所述活化后的海底沉积物粉末原料与碱性激发剂的质量比为1：(0.26～0.85)；

所述碱性激发剂的质量浓度为11～64％；

所述碱性激发剂为水玻璃；