CN106477985A - 一种赤泥地质聚合物材料配方及其制备方法 - Google Patents

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李华伟
梁书奇
王英辉
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于俊超
秦禄盛
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Abstract

本发明公开了一种常温下赤泥基地质聚合物材料配方。以赤泥和粉煤灰为基本原材料，以水玻璃溶液和碱溶液为激发剂，材料配比按质量比，赤泥：粉煤灰：水玻璃溶液：碱溶液=1:1:07:（0.25‑0.3）。在常温下制备出赤泥基地质聚合物材料，28d最高强度可达40MPa以上。本发明的地质聚合物材料是利用赤泥和粉煤灰，且在常温下制备，方法简单，赤泥的消耗量大，得到的新型建筑材料强度高，可广泛用于建筑工程材料中，对于解决赤泥存放和处理问题具有积极意义。

Description

一种赤泥地质聚合物材料配方及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种地质聚合物材料，特别是一种常温下利用水玻璃等的激发作用制备赤泥基地质聚合物材料配方及方法，属于废弃物综合利用和建筑材料制备技术领域。
背景技术
赤泥又称红泥，是氧化铝厂碱法处理铝土矿的工业废渣，因一般含有较多的氧化铁成分，其外观颜色与赤色泥土相似。每生产1吨氧化铝通常排弃1吨多的赤泥,但是不管是拜耳法工厂，抑或是烧结法、联合法工厂，目前都尚未有效地处理和利用赤泥。大量的赤泥依靠大面积的堆场堆放，占用了大量土地，多年来，伴随大量碱液一起排往江、河或露天堆存，其碱液的渗透，尘埃的飞扬都构成了对环境、水系及地下水源的污染，人们日益关注赤泥堆放给环境带来的危害。也对环境造成了严重污染，已经对人类的生产、生活造成多方面的直接和间接的不良影响。有关赤泥应用的研究包括用作炼铁的原料，用作硅酸盐系列水泥生产的配料，将其烘干、磨细，进行了赤泥硅钙肥田试，;还有利用赤泥生产碱矿渣水泥赤泥基轻质隔墙板研究。国外近年来已开始将赤泥应用于水泥混凝土，如美国、日本将其用于轻骨料混凝土，德国将其应用于沥青混凝土。但是，由于技术、经济方面的原因，关于赤泥利用，国内外学者所进行的研究工作大多还处于实验室阶段，处理成本较高，赤泥的消耗能力及二次利用量不足。生产建筑用砖虽然赤泥的用量较大，但一般为高温烧结砖，缺少常温下应用技术。寻求常温条件下，污染小，赤泥用量大，强度较高的新型建筑材料，对于解决赤泥存放和处理问题具有积极意义。
本发明的目的是提供一种常温下赤泥基地质聚合物材料配方。
本发明的目的还在于提供一种常温下利用水玻璃等激发剂制备赤泥基地质聚合物材料的制备方法。
本发明的目的是这样实现的：利用赤泥中高含量的硅铝酸盐，以及粉煤灰中的SiO2、Al2O3和玻璃相硅酸盐，在常温下通过水玻璃等激发剂的激发作用使其发生聚合反应，形成具有较高强度的网络胶凝结构。本发明中赤泥的强碱性及高分散矿渣特性，以及粉煤灰比表面能大、渗透性高、压缩性低等优点，为在常温下制备较高强度地质聚合物提供了有利条件。
具体的，一种常温下赤泥基地质聚合物材料配方，以赤泥和粉煤灰为基本材料，配以水玻璃等溶液用于激发作用，配方组成按质量kg比表示如下：
赤泥 100
粉煤灰 100
水玻璃溶液 60-70
碱溶液 20-30
本发明的赤泥基地质聚合物材料中所用水玻璃溶液波美度为40%，模数为3。碱溶液为氢氧化钠溶液，碱溶液浓度为有2.5mol/L、5mol/L、7.5mol/L和10mol/L。
本发明的一种常温下赤泥基地质聚合物材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将赤泥、粉煤灰自然风干，至含水量30%-35%，过0.3mm～0.6mm圆孔筛，装袋，防潮；准备适量的水玻璃溶液，按要求配制碱溶液；
（2）按质量比分别称量赤泥、粉煤灰、水玻璃溶液和碱溶液，根据拌制实际情况，适度调节；
（3）将赤泥和粉煤灰加入搅拌机搅拌均匀，再倒入相应浓度的水玻璃溶液和碱溶液搅拌5～10分钟；
（4）将拌制均匀的赤泥/粉煤灰+水玻璃溶液/碱溶液拌合物倒入已涂有脱模剂的试模中，用钢制捣棒捣制均匀，放于振动台上振动约10S至砂浆表面出浆，用油灰刀刮平；
（5）在20-30℃条件下，将试模平放24小时脱模，养护至设计龄期；
（6）对不同龄期的试件进行抗压强度测试。
本发明取得的有益效果在于：以赤泥和粉煤灰为基本原材料，得到的地质聚合物材料在常温20-30℃下形成的，制备方法简单，不消耗能源，赤泥的消耗量大，并可获得较高强度的地质聚合物材料，其28d强度最高可达40MPa以上，可广泛用于建筑工程材料中。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明。
实施例
1、所用原材料包括山东某铝厂的赤泥(RM)、某电厂的一级粉煤灰(F1)和水玻璃溶液和碱溶液。
2、准备足量的赤泥、粉煤灰、水玻璃溶液和氢氧化钠碱溶液；
3、按质量比赤泥：粉煤灰：水玻璃溶液：氢氧化钠碱溶液=1:1:0.7：（0.25~0.3），称取足量原材料，其中氢氧化钠溶液摩尔浓度为2.5mol/L、5mol/L、7.5mol/L和10mol/L。
4、根据步骤(3)和步骤(4)进行试件的制作；
5、在常温下，将试模平放24小时脱模，养护至设计龄期。
6、按0.3mm/min的应变速率，测试各龄期试件的抗压强度，测试结果见表2。
表2
7、由表2发现，在水玻璃和10mol/L氢氧化钠溶液的激发下，常温下赤泥基地质聚合物的28d强度可达40MPa以上，充分发挥赤泥的碱性潜能，可选为最优配比。

Claims (2)

1.一种常温下赤泥基地质聚合物材料配方，其特征在于以赤泥和粉煤灰为基本材料，用水玻璃和碱溶液作为激发剂，配方组成按质量kg比表示如下：
赤泥 100
粉煤灰 100
水玻璃溶液 60-70
碱溶液 20-30
根据权利要求1所述的地质聚合物材料配方，其特征在于激发剂是水玻璃溶液和氢氧化钠溶液，其中水玻璃溶液波美度为40%，模数为3，氢氧化钠溶液的浓度为10mol/L。
2.如权利要求1所述的一种常温下赤泥基地质聚合物材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将赤泥、粉煤灰自然风干，至含水量30%-35%，过0.3mm～0.6mm圆孔筛，装袋，防潮；准备适量的水玻璃溶液，按要求配制碱溶液；
（2）按质量比分别称量赤泥、粉煤灰，并准备水玻璃溶液和碱溶液；
（3）将赤泥和粉煤灰加入搅拌机搅拌均匀，再倒入相应浓度的水玻璃溶液和碱溶液搅拌5～10分钟；
（4）将拌制均匀的赤泥/粉煤灰+水玻璃溶液/碱溶液拌合物倒入已涂有脱模剂的试模中，用钢制捣棒捣制均匀，放于振动台上振动约10S至砂浆表面出浆，用油灰刀刮平；
（5）在20-30℃条件下，将试模平放24小时脱模，养护至设计龄期；
（6）对不同龄期的试件进行抗压强度测试，根据测试结果确定最适宜配方。
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