[发明专利]CNF增强钢渣基地质聚合物胶凝材料、成型体及其制备和应用

说明书

本发明涉及一种CNF增强钢渣基地质聚合物胶凝材料、成型体及其制备和应用，其中CNF增强钢渣基地质聚合物胶凝材料包括以下重量份的各组分：钢渣50～70份；水玻璃5～7份；NaOH 0.8～1.2份；水20～30份；还包括CNF，所述CNF的质量为钢渣质量的0.1～0.5％。与现有技术相比，本发明所提供的CNF增强钢渣基地质聚合物胶凝材料，其制备获得的成型体具有更佳的综合力学性能，能更好地实现地质聚合物材料在建筑工程材料领域的应用，也为钢渣的资源化利用提供了新方向，具有良好的产业化前景。

技术领域

本发明涉及环保型建筑材料领域，尤其是涉及一种CNF增强钢渣基地质聚合物胶凝材料、成型体及其制备方法和应用。

背景技术

钢渣是炼钢厂粗钢冶炼过程中排放的固体废弃物，主要成分是氧化钙、氧化铁、二氧化硅和氧化铝。由于钢铁产业的迅速发展和钢渣的利用率较低，我国拥有大量的堆积钢渣，这不仅占用宝贵的土地，而且污染环境。地质聚合物材料是指以粉煤灰、高岭土、冶金矿渣、工业废渣等含硅铝氧化合物的矿物和固体废弃物为原料，经碱液激发，发生地质聚合反应，形成的新型绿色胶凝材料。

与硅酸盐水泥材料相比，地质聚合物不仅原料来源广泛、生产能耗低、能实现固废利用，而且强度高、耐酸碱腐蚀、耐火耐高温。钢渣富含硅铝矿物，且经高温煅烧过程，具有一定活性，如果能将钢渣作为一种地质聚合物原料进行固废利用，并代替部分水泥应用到建筑工程领域，必将给“资源节约型”和“环境友好型”社会做出巨大的贡献。但是钢渣成分复杂、活性较低，经碱激发制备的地质聚合物可能存在强度较低，脆性较大，韧性不足的缺点。

因此如何通过增韧补强提高其力学性能，并突出环保优势，是钢渣基地质聚合物材料推广应用的重要问题。

CN1286766C公开了一种无水泥熟料的碱胶凝材料，由钢渣-偏高岭土复合胶凝材料，由钢渣、偏高岭土、水玻璃溶液、硫酸钠、氟化钠混合而成。该技术方案的缺陷为：偏高岭土作为高岭石矿产的煅烧产品，相比水泥，其环保优势并不明显，其中的胶凝材料的配比规律是，抗压强度随着偏高岭土占比的提升而逐渐提高，因此在胶凝材料强度较高时，偏高岭土占比很高，钢渣占比较少；且该技术方案需要用到大量的水玻璃溶液、硫酸钠和氟化钠作为碱性激发剂，这些碱激发剂的生产也需要耗费能源和排放污染物，因此本发明中的胶凝材料的环保优势并不突出，对当前需要解决的技术问题没有借鉴意义。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种CNF增强钢渣基地质聚合物胶凝材料及其制备方法和应用，以此获得的成型体具有更佳的综合力学性能，能更好地实现地质聚合物材料在建筑工程材料领域的应用，也为钢渣的资源化利用提供了新方向。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明中CNF增强钢渣基地质聚合物胶凝材料，包括以下重量份的各组分：

还包括CNF，所述CNF的质量为钢渣质量的0.1～0.5％。

进一步地，所述CNF的长度为1～15μm，所述CNF的横截面的直径为50～200nm。

进一步地，所述钢渣的平均粒径15～25μm。

进一步地，所述钢渣中CaO的含量为30～40wt％、Fe₂O₃的含量为22～28wt％、SiO₂的含量为13～17wt％、MgO的含量为5～9wt％、Al₂O₃的含量为4～6wt％。