[发明专利]一种高强环保碱激发胶凝材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种新型高强环保碱激发胶凝材料及其制备方法，该碱激发胶凝材料是以矿渣70~90重量份、废弃硅藻土助滤剂5~25重量份、建筑固废再生微粉1~2重量份、锂渣1~2重量份、玻璃粉1~2重量份为原料制得，且其中还包含占上述原料总质量8%~12%的碱激发剂。本发明所采用的材料大部分为绿色环保材料，且其生产工艺简单，无需采用特殊养护，成本较低，所得高强环保碱激发胶凝材料的凝结时间、流动度可调，且力学性能优异，具有广阔的市场推广前景。

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种新型高强环保碱激发胶凝材料及其制备方法。

背景技术

水泥作为一种常用建筑材料在全球基础建设中扮演着举足轻重的角色。水泥的生产需要消耗大量自然资源（如石灰石、粘土等）和能源，而且会排放大量的温室气体，会增加地球的温室效应，影响地球的生存环境。目前，世界各国一直致力于寻找改良水泥生产的技术途径，以减少能源的消耗以及温室气体的排放。但是，事实证明，此举效果并不显著，原因在于水泥生产的节能技术已几乎走到理论尽头。因此，寻找一种可持续性的胶凝材料替代水泥被视为目前解决上述问题的最有效技术途径。

碱激发胶凝材料是新发展起来的一种新型无机非金属胶凝材料，其是利用具有活性的原料作为前驱体与碱激发剂混合反应生成的。碱激发胶凝材料与硅酸盐水泥有相似的性能，同时其制备简单，制备过程耗能低、排放低，污染小、废弃物利用率高、且早期强度和最终强度都比较高、水化热低、抗腐蚀性及抗冻性优异，是目前人们广泛关注的可替代水泥的胶凝材料之一。同时，与硅酸盐水泥相比，碱激发胶凝材料符合当前的战略要求。

近年来，碱激发胶凝材料的理论研究取得了大量成果，在许多领域均有应用。但用作碱激发胶凝材料前驱体的矿渣产量远远无法满足市场的需求，而且某些地区无法提供矿渣，长途运输会提高成本。为了满足市场需求，解决矿渣等材料紧缺的问题，探究其他碱激发胶凝材料的研究变得尤为重要。

药厂、食品厂、酿酒厂等使用硅藻土澄清被滤液体一段时间后，因硅藻土吸附较多有机质及其他杂物，使其内部孔隙被填充、吸附性降低而无法继续澄清被滤液体，因此需定期更换新的硅藻土助滤剂。与已不能继续使用的废弃硅藻土助滤剂往往被直接填埋或无害化处理后排入河流或近海。我国废弃硅藻土助滤剂的排放占用大量垃圾堆填用地，同时会对空气、土壤和水造成污染。废弃硅藻土助滤剂的主要成分是无定型二氧化硅（SiO₂），另含有部分有机质及少量的氧化铝（Al₂O₃）将废弃硅藻土助滤剂作为辅助性前驱体替代部分粉煤灰、矿渣、偏高岭土等，用于制备碱激发胶凝材料，不仅有利于缓解粉煤灰、矿渣和偏高岭土储量或产量不足从而导致的供不应求的问题，也有利于固化废物对环境的污染。

专利CN 102924035A公开了一种硅藻土地聚合物胶凝材料的制备方法，其通过将煅烧硅藻土与粉煤灰、水玻璃混合，搅拌0.5~1小时，注入钢模，压实，用聚乙烯薄膜密封，在55~65℃干燥箱中养护24小时后脱模成型，制得所述硅藻土地聚合物胶凝材料。但该方法存在搅拌时间较长；养护条件温度较高；水玻璃成本高，运输贮存困难，凝结时间快，且需要调模，步骤较为繁琐等问题。专利CN 106316179A公开了一种高环保混凝土骨料及其制备方法，该方法中需将浆状废弃硅藻土、表面改性剂和发泡剂混合浆体加热至810℃再进行制备，其温度要求较高，且搅拌时间较久，同时硅藻土在该体系中仅起到骨料的作用，并未充分利用其具有的活性特征。

同时，我国是世界上锂辉石储量大国。锂渣不仅堆放要占地方，且若保管不善，含碱、酸的渣水流失，会危害农田，污染环境。建筑固废再生微粉是一种疏松多孔且具有一定活性的建筑垃圾粉末，随着老旧基础设施的拆除，建筑垃圾越来越多，建筑固废再生微粉的资源化利用也亟待解决。