CN109776058B - 基于废矿粉的糊精灰浆复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于废矿粉的糊精灰浆复合材料，按照质量分数由以下原料组分构成，石灰20％～32％，糊***液4.2％～14.2％，矿粉10.4％～16.7％，激发剂1.0％～1.7％，水7.5％～10.8％，砂20.9％～56.9％；本发明还公开了该复合材料的制备方法，首先按质量分数分别称取如下原料：石灰20％～32％，糊***液4.2％～14.2％，矿粉10.4％～16.7％，激发剂1.0％～1.7％，水7.5％～10.8％，砂20.9％～56.9％；然后分别制备胶凝材料A和制备胶凝材料B，将胶凝材料A和胶凝材料B进行混合处理，加砂直至搅拌均匀，得到基于废矿粉的糊精灰浆复合材料。本发明的制备方法简单、易于实施；制备的复合材料不仅强度较高，而且有效地利用了废型矿粉，节约了资源，有利于绿色发展。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种基于废矿粉的糊精灰浆复合材料，本发明还涉及上述复合材料的制备方法。
背景技术
超细矿粉具有潜在的活性，主要用于混凝土矿物的掺合料。目前，很多研究采用超细矿粉来部分或全部代替水泥。近十几年随着矿粉业的迅速发展，矿粉的生产量巨大，但矿粉的利用率低，利用面窄。
在石灰、黄土和砂子中加入糯米汁，形成了传统的糯米灰浆。研究发现传统的糯米灰浆中的糯米具有生物矿化中的有机模板的特性，可以改变石灰浆固化时碳酸钙结晶体的微结构，增强其胶凝效果。石灰作为一种气硬性胶凝材料，在空气中可以保持和发展其强度。但现有研究要么只针对糯米灰浆，要么只针对石灰，单个地应用其胶凝作用，浪费了资源。故有效地将工业废弃物矿粉应用到糯米灰浆和石灰中显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于废矿粉的糊精灰浆复合材料，具有提高工业废料矿粉的利用率及石灰类无机/有机材料强度的特点。
本发明的另一目的是提供上述复合材料的制备方法。
本发明所采用的技术方案是，一种基于废矿粉的糊精灰浆复合材料，按照质量分数由以下原料组分构成，石灰20％～32％，糊***液4.2％～14.2％，矿粉10.4％～16.7％，激发剂1.0％～1.7％，水7.5％～10.8％，砂20.9％～83.5％。
本发明的特点还在于：
激发剂为硅酸钠和氢氧化钠按任意比组合，激发剂的质量为矿粉质量的5％～11％。
砂为自然砂或者人工砂。
石灰为熟石灰、消石灰或灰钙粉。
糊***液由糊精和水以质量比为1：5.3～11.5组成。
本发明所采用的另一种技术方案是，上述复合材料的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、按质量分数分别称取如下原料：
石灰20％～32％，糊***液4.2％～14.2％，矿粉10.4％～16.7％，激发剂1.0％～1.7％，水7.5％～10.8％，砂20.9％～56.9％；
步骤2、制备胶凝材料A：将激发剂和矿粉倒入容器A，加水并搅拌均匀，放置1～3分钟，得到胶凝材料A；
步骤3、制备胶凝材料B：将糊***液和石灰倒入容器B，进行搅拌处理后，放置1～5分钟，得到胶凝材料B；
步骤4、将胶凝材料A和胶凝材料B进行混合处理，加砂并搅拌均匀，得到基于废矿粉的糊精灰浆复合材料。
本发明另一技术方案的特点还在于：
激发剂为硅酸钠和氢氧化钠按任意比组合，激发剂的质量为矿粉质量的5％～11％，矿粉为石灰质量的33.3％～68.9％。
胶凝材料A为水硬性胶凝材料。
糊***液由糊精和水以质量比为1：5.3～11.5组成，胶凝材料B为气硬性胶凝材料。
本发明的有益效果是：
本发明一种基于废矿粉的糊精灰浆复合材料利用激发剂激发矿粉潜在的水硬活性，为复合材料提供了一种胶凝体系，同时也有效利用了工业废料，节约了生产成本；本发明一种基于废矿粉的糊精灰浆复合材料中的石灰是一种胶凝体系，还可以作为矿粉的激发剂；本发明一种基于废矿粉的糊精灰浆复合材料采用糊***液在易于糊化的同时，满足对无机材料的调控作用，提高复合材料的强度；本发明一种利废型糊精灰浆的复合材料的制备方法简单、易于实施，能达到较好的强度和防水性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
本发明基于废矿粉的糊精灰浆复合材料，按照质量分数由以下原料组分构成，石灰20％～32％，糊***液4.2％～14.2％，矿粉10.4％～16.7％，激发剂1.0％～1.7％，水7.5％～10.8％，砂20.9％～56.9％。
其中，激发剂为硅酸钠和氢氧化钠按任意比组合，激发剂的质量为矿粉质量的5％～11％；砂为自然砂或者人工砂，砂的粒径为0.25～4.75mm；石灰为熟石灰、消石灰或灰钙粉，石灰中氢氧化钙的质量分数不小于85％；糊***液由糊精和水以质量比为1：5.3～11.5组成。
石灰：是一种无机胶凝材料，也是生物矿化中的主要矿物之一，主要作用体现在石灰浆体中的氢氧化钙从空气中吸收二氧化碳，并在有机物调控下生成较稳定的碳酸钙晶体，此外，石灰还对矿粉的水化起到激发的作用。
砂：主要作用是构成高强度糊精灰浆复合材料的骨架，并对复合材料的体积稳定性具有重要的作用。
糊***液：主要是为了在矿化过程中起到模板作用，即对石灰碳酸化反应的调控作用和对石灰生成的碳酸钙晶体间的协同作用。
激发剂：主要作用体现在加快矿粉中玻璃体的解离，促进水化硅酸钙的形成，进而使得水化产物的结构不断增强；激发剂可以激发矿粉的潜在的水硬活性，再与气硬性胶凝材料石灰在糊***液调控下进行凝结硬化生成复合材料。
本发明基于废矿粉的糊精灰浆复合材料的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、按质量分数分别称取如下原料：
石灰20％～32％，糊***液4.2％～14.2％，矿粉10.4％～16.7％，激发剂1.0％～1.7％，水7.5％～10.8％，砂20.9％～56.9％；
其中，激发剂为硅酸钠和氢氧化钠按任意比组合，激发剂的质量为矿粉质量的5％～11％；矿粉为石灰质量的33.3％～68.9％；
步骤2、制备胶凝材料A：将激发剂和矿粉倒入容器A，加水并搅拌均匀，放置1～3分钟，得到胶凝材料A，胶凝材料A为水硬性胶凝材料；
步骤3、制备胶凝材料B：将糊***液和石灰倒入容器B，进行搅拌处理后，放置1～5分钟，得到胶凝材料B；
其中，糊***液由糊精和水以质量比为1：5.3～11.5组成；胶凝材料B为气硬性胶凝材料；
步骤4、将胶凝材料A和胶凝材料B进行混合处理，加砂并搅拌均匀，得到基于废矿粉的糊精灰浆复合材料。
实施例1：
本实施例提供一种基于废矿粉的糊精灰浆复合材料的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1、按质量分数分别称取如下原料：
石灰20.1％，糊***液10.7％，矿粉12.6％，激发剂1.2％，水8.2％，砂47.2％；
其中，激发剂为氢氧化钠和硅酸钠以1:2的质量比组成，激发剂的质量为矿粉质量的10％，矿粉为石灰质量的62.5％；糊***液由糊精和水以质量比为1：5.3组成；
步骤2、制备胶凝材料A：将激发剂和矿粉倒入容器A，加水并搅拌均匀，放置1分钟，得到胶凝材料A；
步骤3、制备胶凝材料B：将糊***液和石灰倒入容器B，进行搅拌处理后，放置1分钟，得到胶凝材料B；
步骤4、将胶凝材料A和胶凝材料B进行混合处理，加砂并搅拌均匀，得到基于废矿粉的糊精灰浆复合材料。
实施例2：
本实施例提供一种基于废矿粉的糊精灰浆复合材料的制备方法，该方法同实施例1，不同之处在于：
称取的原料为，石灰20％，糊***液4.2％，矿粉13.4％，激发剂1.0％，水7.0％，砂54.4％；
其中，激发剂的质量为矿粉质量的8％；矿粉为石灰质量的68.9％；糊***液由糊精和水以质量比为1：11.5组成；
步骤2中制备胶凝材料A，放置2.5分钟；步骤3中制备胶凝材料B，放置3.5分钟。
实施例3：
本实施例提供一种基于废矿粉的糊精灰浆复合材料的制备方法，该方法同实施例1，不同之处在于：
称取的原料为，石灰31.6％，糊***液4.2％，矿粉10.5％，激发剂1.1％，水10.5％，砂42.1％；
其中，矿粉为石灰质量的33.3％；糊***液由糊精和水以质量比为1：5.3组成；
步骤2中制备胶凝材料A，放置2分钟；步骤3中制备胶凝材料B，放置2分钟。
实施例4：
本实施例提供一种基于废矿粉的糊精灰浆复合材料的制备方法，该方法同实施例1，不同之处在于：
称取的原料为，石灰27.1％，糊***液5.8％，矿粉14.6％，激发剂1.5％，水9.2％，砂41.8％；
其中，矿粉为石灰质量的53.8％；糊***液由糊精和水以质量比为1：5.3组成；
步骤2中制备胶凝材料A，放置2分钟；步骤3中制备胶凝材料B，放置3分钟。
实施例5：
本实施例提供一种基于废矿粉的糊精灰浆复合材料的制备方法，该方法同实施例1，不同之处在于：
称取的原料为，石灰32％，糊***液14.2％，矿粉16.7％，激发剂1.7％，水10.8％，砂24.6％；
其中，矿粉为石灰质量的50.7％；激发剂的质量为矿粉质量的11％；糊***液由糊精和水以质量比为1：7.3组成；
步骤2中制备胶凝材料A，放置3分钟；步骤3中制备胶凝材料B，放置5分钟。
对比例1：
分别称取如下原料：石灰16.5％，矿粉5.5％，水12.1％，砂65.9％；将上述原料进行混合，搅拌后制得复合材料。
对比例2：
分别称取如下原料：石灰16.3％，糊***液7.4％，矿粉5.4％，水5.6％，砂65.3％；将上述原料进行混合，搅拌后制得复合材料。
对比例3：
分别称取如下原料：石灰16.2％，糊***液7.3％，矿粉5.4％，激发剂0.5％，砂64.9％，水5.7％；将上述原料进行混合，搅拌后制得复合材料。
对比例1中无糊***液，无激发剂，其它组分与实施例1相同。
对比例2中无激发剂，其它组分与实施例1相同。
对比例3中激发剂氢氧化钠和硅酸钠按1:1比例混合，其它组分与实施例1相同。
由于聚合物胶凝材料目前尚无统一的标准，依照GBT17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》(ISO)，将实施例1～实施例5制备的利废型糊精灰浆的复合材料及对比例1～对比例3制备的复合材料制成40mm×40mm×160mm试块，在NYL-300型压力试验机(精度等级1级)和DKZ-5000型电动抗折试验机进行抗折和抗压强度的测定。将不同实施例和对比例对应的试块全部浸泡在水中，观察试块开始掉皮脱落的时间进行耐水浸泡性测试。实施例1～实施例5的试验结果如表1所示，对比例1～对比例3的试验结果如表2所示。
表1、实施例1～实施例5制备的复合材料的性能汇总
表2、对比例1～对比例3制备的复合材料的性能汇总
从表1～表2的实验结果可以得出，本发明利用激发剂激发工业废弃物矿粉的潜在水硬活性，再与气硬性胶凝体系石灰在糊***液的调控作用，制备出了较高强度及耐水浸泡性的复合材料。通过对比例1和2发现激发剂和糊***液可提高改善了复合材料的性能。由于石灰既可作为胶凝材料，又可起到激发剂的作用，故复合激发剂氢氧化钠和硅酸钠的比例不易过高，通过对比例3发现1:2效果较好。
从表1～表2的实验结果还可以得出，实施例4制备的一种利废型糊精灰浆的复合材料具有较高的抗压强度、抗折强度、耐水浸泡性能，本发明所采用的工艺简单、易于实施,研究成果具有较好的实用性。
Claims (3)
1.基于废矿粉的糊精灰浆复合材料，其特征在于，按照质量分数由以下原料组分构成，石灰20%~32%，糊***液4.2%~14.2%，矿粉10.4%~16.7%，激发剂1.0%~1.7%，水7.5%~10.8%，砂20.9%~56.9%，各组分原料的质量百分比之和为100%；
所述激发剂为硅酸钠和氢氧化钠以2:1的质量比组成，所述激发剂的质量为矿粉质量的8%~11%；
所述糊***液由糊精和水以质量比为1：5.3~11.5组成；
所述石灰为消石灰或灰钙粉。
2.根据权利要求1所述的基于废矿粉的糊精灰浆复合材料，其特征在于，所述砂为自然砂或者人工砂。
3.如权利要求1~2任意一项所述的基于废矿粉的糊精灰浆复合材料的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1、按质量分数分别称取如下原料：
石灰20%~32%，糊***液4.2%~14.2%，矿粉10.4%~16.7%，激发剂1.0%~1.7%，水7.5%~10.8%，砂20.9%~56.9%，各组分原料的质量百分比之和为100%；
步骤2、制备胶凝材料A：将激发剂和矿粉倒入容器A，加水并搅拌均匀，放置1~3分钟，得到胶凝材料A；
步骤3、制备胶凝材料B：将糊***液和石灰倒入容器B，进行搅拌处理后，放置1~5分钟，得到胶凝材料B；
步骤4、将所述胶凝材料A和胶凝材料B进行混合处理，加砂并搅拌均匀，得到所述基于废矿粉的糊精灰浆复合材料；
步骤1中，所述激发剂为硅酸钠和氢氧化钠以2:1的质量比组成，所述激发剂的质量为矿粉质量的8%~11%，所述矿粉为石灰质量的33.3%~68.9%；
步骤3中，所述糊***液由糊精和水以质量比为1：5.3~11.5组成，所述胶凝材料B为气硬性胶凝材料；所述胶凝材料A为水硬性胶凝材料。
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Citations (8)
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2019
- 2019-02-28 CN CN201910151764.3A patent/CN109776058B/zh not_active Expired - Fee Related
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