[发明专利]一种单组分碱激发粉煤灰水泥

说明书

本发明公开了一种单组分碱激发粉煤灰水泥，其所用原料按重量百分数计为：粉煤灰70%‑80%、固体氢氧化钠12%‑16%、固体氧化镁3%‑7%、固体氧化钙5%‑7%，其重量百分数之和为100%。本发明单组分碱激发粉煤灰水泥制备工艺简单，成本较低，且其制备过程中不需经煅烧，所得水泥腐蚀性低、稳定性强，方便长期存放，具有广阔市场前景。

技术领域

本发明属于水泥材料技术领域，具体涉及一种单组分碱激发粉煤灰水泥。

背景技术

2017年全世界水泥产量是42亿吨，中国占了24亿吨，大部分为普通硅酸盐水泥。硅酸盐水泥CO₂排放约为15亿吨，占人类活动产生CO₂的8%。碱激发水泥指采用天然矿物或固体废弃物及人工铝硅化合物为原料，制备的硅氧四面体与铝氧四面体三维网络聚合凝胶体。碱激发水泥是低成本、高性能环保型材料，其可以矿渣和煤渣等固体废弃物作为原料，且制备温度低、工艺简单。此外，碱激发水泥抗酸与抗硫酸盐性能好，耐热性好，收缩、徐变低，强度高，可替代硅酸盐水泥制备碱激发水泥混凝土。更重要的是，与普通硅酸盐水泥相比，生产相同单位质量的碱激发水泥，其CO₂排放量可减少81%。因此，碱激发水泥应用于混凝土可显著减少碳排放。

碱激发水泥按制备方式可分为双组分碱激发水泥和单组分碱激发水泥。传统碱激发水泥多采用双组分方式进行制备，即由碱激发溶液与固体铝硅酸盐原料两个组分加水反应得到。但在实际应用中，双组分碱激发水泥制备要准备大量粘性高并且有腐蚀性和毒性的碱激发溶液，不利于安全生产。而单组分碱激发水泥是由铝硅酸盐原料和固体碱处理成一种组分的混合物，再直接加水反应即可得到，且其应用时与普通硅酸盐水泥类似，直接加水、骨料、外加剂等就能拌制出碱激发混凝土。

专利（CN 102875041A）“一种低温煅烧制备常温养护单组分碱激发水泥的制备方法”和专利（CN 104446040A）“一种常温养护复合单组分碱激发水泥的制备方法”介绍了采用煅烧硅铝氧化物原料与碱激发剂的混合料而制备单组分碱激发水泥的内容，但其能耗较高，且污染环境；专利（CN 106045433A）“一种单组分碱激发镍渣水泥及其制备和使用方法”介绍了将不同原材料分别磨细后混合制备单组分碱激发水泥的内容，但该方法只是简单的将原材料混合，难以解决碱激发物易吸收空气中水分和其自身腐蚀性的问题。因此，建立一种不需要煅烧、稳定性高、安全的碱激发水泥将更具有工业化推广前景和市场。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单组分碱激发粉煤灰水泥，其腐蚀性低、稳定性强，且制备方法简单，具有广阔市场前景。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种单组分碱激发粉煤灰水泥，其所用原料按重量百分数计为：粉煤灰70%-80%、固体氢氧化钠12%-16%、固体氧化镁3%-7%、固体氧化钙5%-7%，各原料重量百分数之和为100%。

所述单组分碱激发粉煤灰水泥的制备方法是先将粉煤灰回收、存放，避免粉煤灰与其它杂物混合或受到污染，然后将粉煤灰、固体氢氧化钠、固体氧化镁、固体氧化钙按比例混合，球磨2h即得成品。

所述单组分碱激发粉煤灰水泥的使用方法，是将单组分碱激发粉煤灰水泥与其重量28%-38%的水搅拌混合后进行浇筑，待其凝结后进行养护，即得碱激发混凝土。

本发明具有以下优点：

（1）本发明有效利用粉煤灰，变废为宝，实现了其资源化再利用。

（2）粉煤灰和腐蚀性较强的固体碱激发剂之间发生化学反应而转化为铝硅酸盐，从而可降低水泥的腐蚀性及易受潮性，并使所得水泥稳定性强，方便长期存放。通过比较发现，传统简单混合制备的碱激发水泥存放不到一周就会受潮，而本发明制备的水泥存放2个月仍可保持干燥及稳定。