[发明专利]复合胶凝材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种复合胶凝材料及其制备方法和应用，涉及新型建筑材料技术领域。该复合胶凝材料包括固体粉料和液体料，其中，所述固体粉料包括赤泥、水硬性胶凝料、掺和料、骨料和减水剂，所述液体料包括碱激发剂的水溶液。由上述原料制备得到的复合胶凝材料，通过添加赤泥的方式，不但改善了3D打印建筑材料的抗压、抗折强度，而且还有效缓解了现有水泥基材料触变性不佳，凝结时间较慢，无法应用于3D打印的问题。同时，变废为宝降低了3D打印建筑的成本。

技术领域

本发明涉及新型建筑材料技术领域，尤其是涉及一种复合胶凝材料及其制备方法和应用。

背景技术

赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的污染性废渣，一般平均每生产1吨氧化铝，附带会产生1.0～2.0吨赤泥。近年来，随着炼铝工业的不断发展，每年赤泥排放量越来越大，然而现有技术中缺少相对成熟和能够规模化利用赤泥的应用技术，进而造成了大量的赤泥不能充分有效的利用，只能依靠大面积的堆场堆放，不仅占用了大量土地，还对环境造成了严重的污染。

3D打印是一种创新的快速成型工艺，是通过3D打印机对电脑设计的3D图案进行逐层打印来构建物体。近些年来，越来越多的研究者将3D打印运用到建筑领域，通过3D打印来制造房屋、建筑等。但是现有的绝大多数3D打印建筑材料都是以水泥、砂子等原料为主制得，极少采用工业固体废弃物来制备3D打印建材，这也造成了现有3D打印建筑材料成本居高不下，严重影响了这项新技术的推广。

有鉴于此，有必要研究开发一种可以对赤泥进行规模化利用的复合胶凝材料，并将该复合胶凝材料应用于3D打印建筑领域中，进而变废为宝，既减少了赤泥对环境的污染，又节约大量的水泥等材料，降低了3D打印建筑的成本，必将受到市场的欢迎。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种复合胶凝材料，所述复合胶凝材料通过添加赤泥的方式，不但改善了3D打印建筑材料的抗压性能，而且还有效缓解了现有水泥基材料触变性不佳，无法应用于3D打印的问题。

本发明的第二目的在于提供一种所述的复合胶凝材料的制备方法，该制备方法具有制备工艺简单、操作简便、易于实施，制备过程不需要特殊的加工设备等优点。

本发明的第三目的在于提供一种复合胶凝材料的应用，该复合胶凝材料可以广泛应用于3D打印建筑的制备领域中。

本发明提供的一种复合胶凝材料，所述复合胶凝材料包括固体粉料和液体料，其中：所述固体粉料包括赤泥、水硬性胶凝料、掺和料、骨料和减水剂；所述液体料包括碱激发剂的水溶液。

进一步的，所述固体粉料，按质量百分比计，主要由以下组分组成：赤泥15～25wt％、水硬性胶凝料0～7wt％、掺和料9～25wt％、骨料45～75wt％、减水剂1～5wt％。

进一步的，所述碱激发剂的水溶液，按质量百分比计，主要由以下组分组成：碱激发剂20～25wt％和水75～80wt％；

优选的，所述碱激发剂的水溶液，按质量百分比计，主要由以下组分组成：碱激发剂22～24wt％和水76～78wt％；

更优选的，所述碱激发剂为硅酸钠。

进一步的，所述固体粉料和液体料的质量比为(80～120)：(16～20)，优选为100：(16～20)。

进一步的，所述水硬性胶凝料包括硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和铁铝酸盐水泥中的至少一种；

优选的，所述水硬性胶凝料为42.5#普通硅酸盐水泥。

进一步的，所述掺和料包括粉煤灰、石灰粉和炼钢水淬渣中的至少一种；

优选的，所述掺和料为粉煤灰。

优选的，所述骨料包括铁尾矿、镍尾矿、铜尾矿和河沙中的至少一种；