CN101125739A - 高活性碱矿渣粉煤灰无机聚合物胶凝材料及制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高活性碱矿渣粉煤灰无机聚合物胶凝材料及制造方法，它是由氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸钠的碱混合物，加入磨细矿渣、磨细粉煤灰、水搅拌混合制成浆体，将其经高压水热反应后，再加入硫酸钠、沸石粉、铝矾土，经过粉碎、磨细后进行高温煅烧、快速冷却、粉碎、磨细制成，生产方法简单、成本低，具有优良的低温高强性能和施工性能，可用于道路路面工程。

Description

高活性碱矿渣粉煤灰无机聚合物胶凝材料及制造方法
技术领域
本发明涉及一种高活性碱矿渣粉煤灰无机聚合物胶凝材料及其制造方法，用于道路路面材料。
背景技术
现有的碱矿渣粉煤灰无机聚合物材料，通常采用粉状固体碱与磨细矿渣和粉煤灰混合，而后加入拌和水搅拌、浇注成型、凝结硬化而成。也有采用液体碱与拌和水混合后加入磨细矿渣和粉煤灰进行搅拌、浇注成型、凝结硬化而制成的。采用上述方法制造的碱矿渣粉煤灰无机聚合物材料，其缺点是低于10℃时，反应活性较低，浇注成型后28天也不硬化，限制了工程应用，因此现有的技术有待提高。
发明内容
本发明要解决的技术问题：在于避免上述现有技术中的不足之处而提供一种生产工艺简单、成本低、具有低温下抗压强度高、耐水性优良的高活性碱矿渣粉煤灰无机聚合物胶凝材料及制造方法。
本发明采用的技术方案：高活性碱矿渣粉煤灰无机聚合物胶凝材料，其特征是由1重量份氢氧化钠、1重量份氢氧化钙、1重量份碳酸钠的碱混合物、在其中加入5～7重量份磨细矿渣、5～7重量份磨细粉煤灰、2～4重量份水进行搅拌混合制成的浆体，将其在100～190℃高压水热反应8～24小时，在水热反应后的产物中加入1～2重量份硫酸钠、1～2重量份沸石粉、1～2重量份铝矾土，经过粉碎、磨细后移入煅烧炉内，在700～900℃高温煅烧15～30分钟，把煅烧产物取出迅速冷却、经过粉碎磨细到比表面积为4000cm2/g以上所得的粉末组成。
较优的高活性碱矿渣粉煤灰无机聚合物胶凝材料，其特征是由1重量份氢氧化钠、1重量份氢氧化钙、1重量份的碳酸钠的碱混合物，在其中加入7重量份的磨细矿渣、7重量份的磨细粉煤灰、4重量份水进行搅拌混合制成的浆体，将其在180℃高压水热反应10小时，在水热反应后的产物中加入1重量份硫酸钠、1重量份沸石粉、1重量份铝矾土，经过粉碎、磨细后移入煅烧炉内，在900℃高温煅烧25分钟，把煅烧产物取出迅速冷却、经粉碎、磨细到比表面积为4000cm2/g以上所得的粉末组成。
高活性碱矿渣粉煤灰无机聚合物胶凝材料的制造方法，其特征是将1重量份氢氧化钠、1重量份氢氧化钙、1重量份碳酸钠的碱混合物、在其中加入5～7重量份磨细矿渣、5～7重量份磨细粉煤灰、2～4重量份水进行搅拌混合制成的浆体，将其在100～190℃高压水热反应8～24小时，在水热反应后的产物中加入1～2重量份硫酸钠、1～2重量份沸石粉、1～2重量份铝矾土、经过粉碎、磨细后移入煅烧炉内，在700～900℃高温煅烧15～30分钟、把煅烧产物取出迅速冷却、经过粉碎磨细到比表面积为4000cm2/g以上制成高活性碱矿渣粉煤灰无机聚合物胶凝材料。
较优的高活性碱矿渣粉煤灰无机聚合物胶凝材料的制造方法，其特征是将1重量份氢氧化钠、1重量份氢氧化钙、1重量份的碳酸钠的碱混合物，在其中加入7重量份的磨细矿渣、7重量份的磨细粉煤灰、4重量份水进行搅拌混合制成的浆体，将其在180℃高压水热反应10小时，在水热反应后的产物中加入1重量份硫酸钠、1重量份沸石粉、1重量份铝矾土，经过粉碎、磨细后移入煅烧炉内，在900℃高温煅烧25分钟，把煅烧产物取出迅速冷却、经粉碎、磨细到比表面积为4000cm2/g以上制成高活性碱矿渣粉煤灰无机聚合物胶凝材料。
本发明的高活性碱矿渣粉煤灰无机聚合物胶凝材料，所用的氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸钠的碱混合物，要比单独使用一种碱所制成的胶凝材料具有更优良的水硬活性和抗压强度。所用的矿渣采用磨细高炉铁矿渣，粉煤灰采用热电站产的磨细粉煤灰目的是使其在碱激发下能更快与水反应形成水化碱硅酸钙和碱铝酸钙，具有优良的低温下的反应活性。采用高压水热反应目的是在低温下和碱激发下形成更多的水化碱硅酸钙和碱铝酸钙。高压水热反应后再加入硫酸钠、沸石粉、铝矾土目的是补充经高温煅烧后造成的碱激发性能的下降，以提高胶凝材料的活性。经高温煅烧目的在于使低温下和碱激发下形成的水化碱硅酸钙和碱铝酸钙脱水并无定形化，从而产生具有水硬活性的无水碱硅酸钙和无水碱铝酸钙，制成高活性碱激发矿渣粉煤灰无机聚合物胶凝材料。
本发明与现有技术相比的有益效果
1、高活性碱矿渣粉煤灰无机聚合物胶凝材料，与拌和水拌合后，在环境温度0℃以上，即可正常凝结硬化，而普通碱矿渣粉煤灰无机聚合物胶凝材料在0～10℃范围内不能正常凝结硬化，因此在较低气温下不能用于修筑道路。
2、高活性碱矿渣粉煤灰无机聚合物胶凝材料的制造方法具有低温合成水硬性碱硅酸钙和碱铝酸钙的特性，工艺简单、节能、产品质量稳定可靠等优点。
3、利用工业废料具有节能、环保的优点。
4、高活性碱矿渣粉煤灰无机聚合物胶凝材料用于道路路面材料，具有易于施工、水化硬化快、强度发展良好、耐腐蚀性强、环保、节能等优点。
具体实施方式1
将1重量份氢氧化钠、1重量份氢氧化钙、1重量份的碳酸钠的碱混合物，在其中加入7重量份的磨细矿渣、7重量份的磨细粉煤灰、4重量份水进行搅拌混合制成的浆体，将其在180℃高压水热反应10小时，在水热反应后的产物中加入1重量份硫酸钠、1重量份沸石粉、1重量份铝矾土，经过粉碎、磨细后移入煅烧炉内，在900℃高温煅烧25分钟，把煅烧产物取出迅速冷却、经粉碎、磨细到比表面积为4000cm2/g以上制成高活性碱矿渣粉煤灰无机聚合物胶凝材料。
取这种材料100重量份与40重量份的自来水拌合后，流动度达到186mm，成型后置于0～10℃的养护室中养护，28天后取出测定抗压强度和进行微观试验，试验结果见表1。
所用原料为市售品。
本发明的高活性碱矿渣粉煤灰无机聚合物胶凝材料的性能试验结果表明：本发明的胶凝材料用于道路路面材料具有优良的施工性能、良好的低温环境下的强度发展性能。微观研究表明，本发明的高活性胶凝材料能很好地与水反应形成水化碱硅酸钙和水化碱铝酸钙，产物性能稳定，因此具有可靠的工程性能。
对比例1
用1重量份氢氧化钠、1重量份氢氧化钙、1重量份的碳酸钠的碱混合物与7重量份磨细矿渣和7重量份磨细粉煤灰混合制成普通碱矿渣粉煤灰无机聚合物胶凝材料。取这种材料100重量份与40重量份的自来水拌合后，流动度达到183mm，成型后置于0～10℃的养护室中养护，28天后取出测定抗压强度和进行微观试验，见表1。
表1无机聚合物胶凝材料的抗压强度试验(在0～10℃养护)
无机聚合物种类   高活性碱矿渣粉煤灰无机聚合物胶凝材料   普通碱矿渣粉煤灰无机聚合物胶凝材料
  拌合物水灰比   0.4   0.4
  流动度mn   186   183
  28天抗压强度MPa   52   0
硬化材料显微镜观察   含有大量的水化碱硅酸钙和水化碱铝酸钙   含有少量的水化碱硅酸钙和水化碱铝酸钙

Claims (4)

1.一种高活性碱矿渣粉煤灰无机聚合物胶凝材料，其特征是由1重量份氢氧化钠、1重量份氢氧化钙、1重量份碳酸钠的碱混合物、在其中加入5～7重量份磨细矿渣、5～7重量份磨细粉煤灰、2～4重量份水进行搅拌混合制成的浆体，将其在100～190℃高压水热反应8～24小时，在水热反应后的产物中加入1～2重量份硫酸钠、1～2重量份沸石粉、1～2重量份铝矾土，经过粉碎、磨细后移入煅烧炉内，在700～900℃高温煅烧15～30分钟，把煅烧产物取出迅速冷却、经过粉碎磨细到比表面积为4000cm2/g以上所得的粉末组成。
2.根据权利要求1所述的高活性碱矿渣粉煤灰无机聚合物胶凝材料，其特征是由1重量份氢氧化钠、1重量份氢氧化钙、1重量份的碳酸钠的碱混合物，在其中加入7重量份的磨细矿渣、7重量份的磨细粉煤灰、4重量份水进行搅拌混合制成的浆体，将其在180℃高压水热反应10小时，在水热反应后的产物中加入1重量份硫酸钠、1重量份沸石粉、1重量份铝矾土，经过粉碎、磨细后移入煅烧炉内，在900℃高温煅烧25分钟，把煅烧产物取出迅速冷却、经粉碎、磨细到比表面积为4000cm2/g以上所得的粉末组成。
3.一种高活性碱矿渣粉煤灰无机聚合物胶凝材料的制造方法，其特征是将1重量份氢氧化钠、1重量份氢氧化钙、1重量份碳酸钠的碱混合物、在其中加入5～7重量份磨细矿渣、5～7重量份磨细粉煤灰、2～4重量份水进行搅拌混合制成的浆体，将其在100～190℃高压水热反应8～24小时，在水热反应后的产物中加入1～2重量份硫酸钠、1～2重量份沸石粉、1～2重量份铝矾土、经过粉碎、磨细后移入煅烧炉内，在700～900℃高温煅烧15～30分钟、把煅烧产物取出迅速冷却、经过粉碎磨细到比表面积为4000cm2/g以上，制成高活性碱矿渣粉煤灰无机聚合物胶凝材料。
4.根据权利要求3所述的高活性碱矿渣粉煤灰无机聚合物胶凝材料的制造方法，其特征是将1重量份氢氧化钠、1重量份氢氧化钙、1重量份的碳酸钠的碱混合物，在其中加入7重量份的磨细矿渣、7重量份的磨细粉煤灰、4重量份水进行搅拌混合制成的浆体，将其在180℃高压水热反应10小时，在水热反应后的产物中加入1重量份硫酸钠、1重量份沸石粉、1重量份铝矾土，经过粉碎、磨细后移入煅烧炉内，在900℃高温煅烧25分钟，把煅烧产物取出迅速冷却、经粉碎、磨细到比表面积为4000cm2/g以上，制成高活性碱矿渣粉煤灰无机聚合物胶凝材料。
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