CN110423057A - 煤矸石基地质聚合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于建筑材料技术领域，尤其涉及一种煤矸石基地质聚合物，包括25％～50％的煤矸石粗骨料，20％～40％的煤矸石细骨料，10％～30％的煤矸石粉末，5％～15％的高炉渣，5％～10％的脱硫石膏，1％～10％的碱激发剂和水等原料组分。本发明煤矸石基地质聚合物以工业固废煤矸石为主要原料，代替常规的砂子细骨料，石子粗骨料，粉煤灰等，通过与煤矸石与高炉渣、脱硫石膏、碱激发剂等组分之间的聚合反应，使煤矸石基地质聚合物稳定性好，强度高，养护三天抗压强度便可达到35MPa，养护28天抗压强度可达到60MPa，无需格外添加早强剂、水泥或粉煤灰等。

Description

煤矸石基地质聚合物及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，尤其涉及一种煤矸石基地质聚合物及其制备方法。
背景技术
地质聚合物也称碱激发水泥，又名无机聚合物。原指由地球化学作用或人工模仿地质聚合作用而形成的铝硅酸盐矿物聚合物，随着地质聚合物研究的深入和发展，现在则包括了所有采用天然矿物或具有水硬活性的固体废弃物，以硅氧四面体与铝氧四面体聚合而成的具有非晶态和准晶态特征的三维网络胶凝体，在化学成分上类似于沸石。目前，地质聚合物通过常温养护就能获得快硬高强的优异性能，具有原料低廉丰富、生产能耗低、强度高、耐酸碱盐腐蚀、渗透率低、耐火度、耐久性优良等优点，迅速发展成为一类新型材料，对地质聚合物研究已经达到一个新高度。地质聚合物以硅铝酸盐基工业固废为主要原料，与碱激发剂通过混合、搅拌、成型、养护等工艺制备，其原材料从粉煤灰、钢渣扩展至垃圾焚烧飞灰、天然黏土矿物等。在建筑材料、高强材料、固核固废材料和耐高温材料等方面均显示出巨大的应用前景，具有环境、社会和经济多方面效益。
目前，地质聚合物对工业固废的利用率欠佳，且地质聚合物的抗压强度、耐久性能等仍较低，为提高地质聚合物的抗压强度往往需要在地质聚合物中添加水泥、早强剂等辅助增强剂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种煤矸石基地质聚合物，旨在解决现有地质聚合物对工业固废的利用率欠佳，且地质聚合物的抗压强度较低，需要在地质聚合物中添加水泥、早强剂等辅助增强剂等技术问题。
本发明的另一目的在于提供一种煤矸石基地质聚合物的制备方法。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种煤矸石基地质聚合物，以煤矸石基地质聚合物的总质量为100％计，包括以下质量百分含量的原料组分：
优选地，以所述煤矸石粗骨料的总质量为100％计，所述煤矸石粗骨料中氧化铝的质量百分含量为10％～30％，二氧化硅的质量百分含量为50％～85％；和/或，
以所述煤矸石细骨料的总质量为100％计，所述煤矸石细骨料中氧化铝的质量百分含量为10％～30％，二氧化硅的质量百分含量为50％～85％；和/或，
以所述煤矸石粉末的总质量为100％计，所述煤矸石粉末中氧化铝的质量百分含量为10％～30％，二氧化硅的质量百分含量为50％～85％。
优选地，以所述高炉渣的总质量为100％计，所述高炉渣中二氧化硅的质量百分含量为40％～80％，氧化钙的质量百分含量为20％～40％；和/或，
以所述脱硫石膏的总质量为100％计，所述脱硫石膏中硫酸钙的质量百分含量不低于70％。
优选地，所述煤矸石粗骨料的粒径为10～50毫米；和/或，
所述煤矸石细骨料的粒径为1.5～4毫米；和/或，
所述煤矸石粉末的粒径为0.3～0.075毫米；和/或，
所述高炉渣的粒径为0.15～0.45毫米；和/或，
所述脱硫石膏的粒径为0.2～1毫米。
优选地，所述碱激发剂选自：氢氧化钠、氢氧化钾、硅酸钠中的至少一种。
优选地，所述氢氧化钠的纯度不小于85％，所述氢氧化钾的纯度不小于70％，所述硅酸钠的模数为1.5～3.5。
相应地，一种煤矸石基地质聚合物的制备方法，包括以下制备步骤：
获取煤矸石粗骨料、煤矸石细骨料、煤矸石粉末、高炉渣和脱硫石膏，将所述煤矸石粗骨料、所述煤矸石细骨料、所述煤矸石粉末、所述高炉渣和所述脱硫石膏混合处理，得到混合物；
获取碱激发剂，将所述碱激发剂溶解于水中，得到碱激发剂的水溶液；
将所述碱激发剂的水溶液添加到所述混合物中混合处理，得到煤矸石基地质聚合物浆料；
将所述煤矸石基地质聚合物浆料入模养护，得到煤矸石基地质聚合物。
优选地，将所述煤矸石基地质聚合物浆料入模养护的步骤包括：将所述煤矸石基地质聚合物浆料置于模具中，震动处理后在温度20～80℃，湿度60～100％的条件下养护处理，得到煤矸石基地质聚合物。
优选地，将所述碱激发剂的水溶液添加到所述混合物中混合处理的步骤包括：将所述碱激发剂的水溶液添加到所述混合物中搅拌处理5～30分钟。
优选地，养护处理3天后，所述煤矸石基地质聚合物的抗压强度大于25MPa；养护处理28天后，所述煤矸石基地质聚合物的抗压强度大于50MPa。
本发明提供的煤矸石基地质聚合物，包括25％～50％的煤矸石粗骨料，20％～40％的煤矸石细骨料，10％～30％的煤矸石粉末，5％～15％的高炉渣，5％～10％的脱硫石膏，1％～10％的碱激发剂和水等原料组分。本发明煤矸石基地质聚合物以工业固废煤矸石为主要原料，代替常规的砂子细骨料，石子粗骨料，粉煤灰等，通过与煤矸石与高炉渣、脱硫石膏、碱激发剂等组分之间的聚合反应生成性能稳定，强度高，渗透率低，耐久性优良的煤矸石基地质聚合物，一方面，合理利用了煤矸石、高炉渣和脱硫石膏等工业固废，不但具有较好的经济效益，而且具有较好的环境效益；另一方面，通过合理调配各原料组分的配比形成的凝胶聚合材料在凝固初期便有很高的机械强度，养护三天抗压强度便可达到35MPa，养护28天抗压强度可达到60MPa，无需格外添加早强剂、水泥或粉煤灰等。
本发明提供的煤矸石基地质聚合物的制备方法，首先，将煤矸石粗骨料、煤矸石细骨料、煤矸石粉末、高炉渣和脱硫石膏等凝胶材料混合，然后将碱激发剂溶解于水中形成碱激发剂水溶液，再将碱激发剂水溶液与凝胶材料混合物充分混合，得到煤矸石基地质聚合物浆料，通过入模养护即可得到煤矸石基地质聚合物。本发明提供的煤矸石基地质聚合物的制备方法，工艺流程简单，容易操作，有利于工业化生产制造。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和技术效果更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。结合本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
本发明实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本发明实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本发明实施例说明书公开的范围之内。具体地，本发明实施例说明书中所述的重量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
本发明实施例提供了一种煤矸石基地质聚合物，以煤矸石基地质聚合物的总质量为100％计，包括以下质量百分含量的原料组分：
本发明实施例提供的煤矸石基地质聚合物，包括25％～50％的煤矸石粗骨料，20％～40％的煤矸石细骨料，10％～30％的煤矸石粉末，5％～15％的高炉渣，5％～10％的脱硫石膏，1％～10％的碱激发剂和水等原料组分。本发明实施例煤矸石基地质聚合物以工业固废煤矸石为主要原料，代替常规的砂子细骨料，石子粗骨料，粉煤灰等，通过与煤矸石与高炉渣、脱硫石膏、碱激发剂等组分之间的聚合反应生成性能稳定，强度高，渗透率低，耐久性优良的煤矸石基地质聚合物，一方面，合理利用了煤矸石、高炉渣和脱硫石膏等工业固废，不但具有较好的经济效益，而且具有较好的环境效益；另一方面，通过合理调配各原料组分的配比形成的凝胶聚合材料在凝固初期便有很高的机械强度，养护三天抗压强度便可达到35MPa，养护28天抗压强度可达到60MPa，无需格外添加早强剂、水泥或粉煤灰等。
作为优选实施例，以所述煤矸石粗骨料的总质量为100％计，所述煤矸石粗骨料中氧化铝的质量百分含量为10％～30％，二氧化硅的质量百分含量为50％～85％。以所述煤矸石细骨料的总质量为100％计，所述煤矸石细骨料中氧化铝的质量百分含量为10％～30％，二氧化硅的质量百分含量为50％～85％。以所述煤矸石粉末的总质量为100％计，所述煤矸石粉末中氧化铝的质量百分含量为10％～30％，二氧化硅的质量百分含量为50％～85％。煤矸石是工矿业固体废物的一种，是碳质、泥质和砂质页岩等的混合物，含碳量高，长期露天堆放，不仅占地量巨大，而且还由于煤矸石极易自燃，产生大量带刺激性气味的气体进入空气中污染空气，造成严重的环境污染，同时存在巨大的安全隐患。一方面，本发明实施例煤矸石基地质聚合物以煤矸石为主要原材料，代替常规地质聚合物中砂子等细骨料，石子等粗骨料，粉煤灰等粉末原料，在地质聚合物中起骨架和填充作用，为地质聚合物成型提供物料基础，提高地质聚合物的机械强度；另一方面，本发明实施例地质聚合物中作为粗骨料、细骨料和粉末的煤矸石中氧化铝的质量百分含量为10％～30％，二氧化硅的质量百分含量为50％～85％，煤矸石中高含量的氧化铝和二氧化硅能够更好的促进煤矸石与碱激发剂等其他原料组分发生化学聚合反应，增强原料组分之间的聚合效果，生成稳定性好，抗压强度高，耐久性能优良，渗透率低的煤矸石基地质聚合物。
作为优选实施例，所述煤矸石粗骨料的粒径为10～50毫米。本发明实施例煤矸石粗骨料的粒径为10～50毫米，该粒径大小在地质聚合物中能够起到较好的填充和骨架作用，提高混凝土的易变性和强度，并且能够与碱激发剂发生聚合反应形成凝胶材料，无需额外添加水泥等材料。
作为优选实施例，所述煤矸石细骨料的粒径为1.5～4毫米。本发明实施例煤矸石细骨料的粒径为1.5～4毫米，粒径相对较小的骨料在地质聚合物中起到骨架和填充作用的粒状松散材料，并且更有利于煤矸石与碱激发剂之间的聚合反应，能够提高地质聚合物浆料的凝胶性能和流动性。
作为优选实施例，所述煤矸石粉末的粒径为0.3～0.075毫米。本发明实施例煤矸石粉末的粒径为0.3～0.075毫米，更小粒径的煤矸石粉末进一步提高了地质聚合物中各原料组分之间的聚合反应，优化地质聚合物的凝胶性能，方便应用和施工。
在一些实施例中，煤矸石基地质聚合物中包括：25％～50％的粒径为10～50毫米的煤矸石粗骨料，20％～40％的粒径为1.5～4毫米的所述煤矸石细骨料和10％～30％的粒径为0.3～0.075毫米的所述煤矸石粉末，其中，以所述煤矸石粗骨料的总质量为100％计，所述煤矸石粗骨料中氧化铝的质量百分含量为10％～30％，二氧化硅的质量百分含量为50％～85％；以所述煤矸石细骨料的总质量为100％计，所述煤矸石细骨料中氧化铝的质量百分含量为10％～30％，二氧化硅的质量百分含量为50％～85％；以所述煤矸石粉末的总质量为100％计，所述煤矸石粉末中氧化铝的质量百分含量为10％～30％，二氧化硅的质量百分含量为50％～85％。
作为优选实施例，以所述高炉渣的总质量为100％计，所述高炉渣中二氧化硅的质量百分含量为40％～80％，氧化钙的质量百分含量为20％～40％。本发明实施例煤矸石基地质聚合物中高炉渣既能够提高地质聚合物的防滑性能，还能够提高地质聚合物的耐磨性能，高炉渣中二氧化硅的质量百分含量为40％～80％，氧化钙的质量百分含量为20％～40％，二氧化硅和氧化钙的含量确保了高炉渣在配方中与碱激发剂的聚合反应效果，使煤矸石基地质聚合物有更好的防滑性能、耐磨性能以及抗压强度。
作为优选实施例，所述高炉渣的粒径为0.15～0.45毫米。本发明实施例所述高炉渣的粒径为0.15～0.45毫米，小粒径的高炉渣更提高了高炉渣中二氧化硅和氧化钙与碱激发剂之间聚合反应的接触面积，有利于提高地质聚合物中各原料组分的反应活性，使煤矸石基地质聚合物在凝固初期便有较高的机械强度，无需额外添加早强剂。
作为优选实施例，以所述脱硫石膏的总质量为100％计，所述脱硫石膏中硫酸钙的质量百分含量不低于70％。本发明实施例脱硫石膏是煤矸石基地质聚合物中凝胶材料之一，具有可再生，粒度小，成分稳定，有害杂质含量少，纯度高等特点，在碱激发剂的作用下能够发生聚合反应，脱硫石膏中硫酸钙的质量百分含量不低于70％，确保了脱硫石膏与碱激发剂等原料组分的聚合反应，提高煤矸石基地质聚合物浆料的凝胶特性，使地质聚合物无需额外添加水泥、早强剂等辅料就能在凝固初期具有很高的机械强度，满足建筑材料应用需求。
作为优选实施例，所述脱硫石膏的粒径为0.2～1毫米。本发明实施例所述脱硫石膏的粒径为0.2～1毫米，小粒径的脱硫石膏与地质聚合物中各原料组分有更大的接触面积和反应活性。
在一些实施例中，煤矸石基地质聚合物中包括：5％～15％的粒径为0.15～0.45毫米的所述高炉渣和5％～10％的粒径为0.2～1毫米的所述脱硫石膏，其中，以所述高炉渣的总质量为100％计，所述高炉渣中二氧化硅的质量百分含量为40％～80％，氧化钙的质量百分含量为20％～40％；以所述脱硫石膏的总质量为100％计，所述脱硫石膏中硫酸钙的质量百分含量不低于70％。
作为优选实施例，所述碱激发剂选自：氢氧化钠、氢氧化钾、硅酸钠中的至少一种。本发明实施例煤矸石低聚物采用氢氧化钠、氢氧化钾、硅酸钠中的至少一种碱激发剂，在地质聚合物中碱激发剂对煤矸石、高炉渣和脱硫石膏等原料组分的水化起到催化促进作用，并且能够激发煤矸石、高炉渣和脱硫石膏等原料组分发生聚合反应，从而提高地质聚合物的机械强度。本发明实施例碱激发剂的质量百分含量为1％～10％，在煤矸石基地质聚合物中，随着碱激发剂浓度的增加，碱激发剂对煤矸石、高炉渣和脱硫石膏等原料组分的水化反应促进作用加快，制备的地质聚合物的机械强度逐渐升高；当浓度超过一定浓度后，过多的碱激发剂会过度腐蚀地质聚合物中原料组分的晶格结构，反而减低了地质聚合物的机械强度，因此，本发明实施煤矸石、高炉渣和脱硫石膏等原料组分的氢氧化钠、氢氧化钾、硅酸钠中的至少一种碱激发剂对地质聚合物中原料组分有最佳的聚合作用，使地质聚合物有最佳的机械强度。
作为优选实施例，所述氢氧化钠的纯度不小于85％，所述氢氧化钾的纯度不小于70％，所述硅酸钠的模数为1.5～3.5。本发明实施例氢氧化钠的纯度不小于85％，所述氢氧化钾的纯度不小于70％，所述硅酸钠的模数为1.5～3.5，有效确保了碱激发剂的活性成分的含量，从而确保了碱激发剂对煤矸石基地质聚合物中原料组分的水化、聚合作用。
在一些实施例中，煤矸石基地质聚合物中包括：25％～50％的粒径为10～50毫米的煤矸石粗骨料，20％～40％的粒径为1.5～4毫米的所述煤矸石细骨料，10％～30％的粒径为0.3～0.075毫米的所述煤矸石粉末，5％～15％的粒径为0.15～0.45毫米的所述高炉渣、5％～10％的粒径为0.2～1毫米的所述脱硫石膏和1％～10％的碱激发剂，其中，以所述煤矸石粗骨料的总质量为100％计，所述煤矸石粗骨料中氧化铝的质量百分含量为10％～30％，二氧化硅的质量百分含量为50％～85％；以所述煤矸石细骨料的总质量为100％计，所述煤矸石细骨料中氧化铝的质量百分含量为10％～30％，二氧化硅的质量百分含量为50％～85％；以所述煤矸石粉末的总质量为100％计，所述煤矸石粉末中氧化铝的质量百分含量为10％～30％，二氧化硅的质量百分含量为50％～85％，以所述高炉渣的总质量为100％计，所述高炉渣中二氧化硅的质量百分含量为40％～80％，氧化钙的质量百分含量为20％～40％；以所述脱硫石膏的总质量为100％计，所述脱硫石膏中硫酸钙的质量百分含量不低于70％；所述碱激发剂选自：氢氧化钠、氢氧化钾、硅酸钠中的至少一种，所述氢氧化钠的纯度不小于85％，所述氢氧化钾的纯度不小于70％，所述硅酸钠的模数为1.5～3.5。
本发明实施例提供的煤矸石基地质聚合物可以通过下述方法制备获得。
本发明实施例还提供了一种煤矸石基地质聚合物的制备方法，包括以下制备步骤：
S10.获取煤矸石粗骨料、煤矸石细骨料、煤矸石粉末、高炉渣和脱硫石膏，将所述煤矸石粗骨料、所述煤矸石细骨料、所述煤矸石粉末、所述高炉渣和所述脱硫石膏混合处理，得到混合物；
S20.获取碱激发剂，将所述碱激发剂溶解于水中，得到碱激发剂的水溶液；
S30.将所述碱激发剂的水溶液添加到所述混合物中混合处理，得到煤矸石基地质聚合物浆料；
S40.将所述地质聚合物浆料入模养护，得到煤矸石基地质聚合物。
本发明实施例提供的煤矸石基地质聚合物的制备方法，首先，将煤矸石粗骨料、煤矸石细骨料、煤矸石粉末、高炉渣和脱硫石膏等凝胶材料混合，然后将碱激发剂溶解于水中形成碱激发剂水溶液，再将碱激发剂水溶液与凝胶材料混合物充分混合，得到煤矸石基地质聚合物浆料，通过入模养护即可得到煤矸石基地质聚合物。本发明实施例提供的煤矸石基地质聚合物的制备方法，工艺流程简单，容易操作，有利于工业化生产制造。
具体地，上述步骤S10中，获取煤矸石粗骨料、煤矸石细骨料、煤矸石粉末、高炉渣和脱硫石膏，将所述煤矸石粗骨料、所述煤矸石细骨料、所述煤矸石粉末、所述高炉渣和所述脱硫石膏混合处理，得到混合物。本发明实施例首先将煤矸石粗骨料、煤矸石细骨料、煤矸石粉末、高炉渣和脱硫石膏等凝胶物料混合处理，使各组分分散均匀，便于后续各原料组分在碱激发剂的激发作用下水化聚合，形成性能稳定的煤矸石基地质聚合物。
在一些实施例中，煤矸石基地质聚合物中煤矸石粗骨料的质量百分含量为25％～50％，煤矸石细骨料的质量百分含量为20％～40％，煤矸石粉末的质量百分含量为10％～30％，高炉渣的质量百分含量为5％～15％，脱硫石膏的质量百分含量为5％～10％。
在一些实施例中，煤矸石基地质聚合物中以所述煤矸石粗骨料的总质量为100％计，所述煤矸石粗骨料中氧化铝的质量百分含量为10％～30％，二氧化硅的质量百分含量为50％～85％；以所述煤矸石细骨料的总质量为100％计，所述煤矸石细骨料中氧化铝的质量百分含量为10％～30％，二氧化硅的质量百分含量为50％～85％；以所述煤矸石粉末的总质量为100％计，所述煤矸石粉末中氧化铝的质量百分含量为10％～30％，二氧化硅的质量百分含量为50％～85％，以所述高炉渣的总质量为100％计，所述高炉渣中二氧化硅的质量百分含量为40％～80％，氧化钙的质量百分含量为20％～40％，以所述脱硫石膏的总质量为100％计，所述脱硫石膏中硫酸钙的质量百分含量不低于70％。所述煤矸石细骨料的粒径为1.5～4毫米；所述煤矸石粉末的粒径为0.3～0.075毫米；所述高炉渣的粒径为0.15～0.45毫米；所述脱硫石膏的粒径为0.2～1毫米。
具体地，上述步骤S20中，获取碱激发剂，将所述碱激发剂溶解于水中，得到碱激发剂的水溶液。本发明实施将碱激发剂溶解于水中形成碱激发剂的水溶液，使碱激发剂能够迅速与煤矸石粗骨料、煤矸石细骨料、煤矸石粉末、高炉渣和脱硫石膏等凝胶物料混合反应。
在一些实施例中，煤矸石基地质聚合物中碱激发剂的含量为1％～10％，所述碱激发剂选自：氢氧化钠、氢氧化钾、硅酸钠中的至少一种，其中，所述氢氧化钠的纯度不小于85％，所述氢氧化钾的纯度不小于70％，所述硅酸钠的模数为1.5～3.5。
具体地，上述步骤S30中，将所述碱激发剂的水溶液添加到所述混合物中混合处理，得到煤矸石基地质聚合物浆料。本发明实施例将所述碱激发剂的水溶液添加到所述混合物中混合处理，使碱激发剂与混合物充分混合并加速碱激发剂与混合物之间的额聚合反应，生成硅钙硫酸盐低聚物。
在一些实施例中，将所述碱激发剂的水溶液添加到所述混合物中混合处理的步骤包括：将所述碱激发剂的水溶液添加到所述混合物中搅拌处理5～30分钟，通过搅拌处理加速碱激发剂与混合物之间的聚合化学反应。
具体地，上述步骤S40中，将所述煤矸石基地质聚合物浆料入模养护，得到煤矸石基地质聚合物。本发明实施例煤矸石基地质聚合物浆料入模养护固化成型后，即得到煤矸石基低聚物，可直接作为建筑材料使用。
作为优选实施例，将所述煤矸石基地质聚合物浆料入模养护的步骤包括：将所述煤矸石基地质聚合物浆料置于模具中，震动处理后在温度20～80℃，湿度60～100％的条件下养护处理，得到煤矸石基地质聚合物。本发明实施例煤矸石基地质聚合物浆料入模，通过震动作用，排除浆料中气泡是浆料中物料更密实均匀，有利于提高煤矸石基地质聚合物的稳定性和机械强度，然后在温度20～80℃，湿度60～100％的条件下养护处理，养护条件适应范围广，适应性强。
作为优选实施例，养护处理3天后，所述煤矸石基地质聚合物的抗压强度大于25MPa；养护处理28天后，所述煤矸石基地质聚合物的抗压强度大于50MPa。本发明实施例通过不同的养护时间可得到不同强度的煤矸石基地质聚合物，养护处理3天后，所述煤矸石基地质聚合物的抗压强度大于25MPa，说明本发明实施例制得的煤矸石低聚物在凝固初期便有很高的机械强度，不用添加早强剂；养护处理28天后，所述煤矸石基地质聚合物的抗压强度大于50MPa，最大抗压强度可达到60MPa，机械强度高，能够替代高标号水泥混凝土应用于抗压强度高的建筑材料，同时具有渗透率低、耐久性优良、绿色环保、价格低廉等优良特性，应用前景广。
为使本发明上述实施细节和操作能清楚地被本领域技术人员理解，以及本发明实施例煤矸石基地质聚合物及其制备方法的进步性能显著的体现，以下通过多个实施例来举例说明上述技术方案。
实施例1
一种煤矸石基地质聚合物，包括制备步骤：
①将7kg脱硫石膏、15kg煤矸石粉末、8kg高炉渣、30kg煤矸石粗骨料、20kg煤矸石细骨料放入搅拌器内搅拌混合均匀，得到混合物。
②将3kg粉末状硅酸钠、2kg氢氧化钠溶于15kg水中，并充分搅拌溶解，得到碱激发剂水溶液。
③碱激发剂水溶液倒入盛有混合物的搅拌器中，充分搅拌混合，搅拌时间为5min，得到煤矸石基地质聚合物浆料。
④将煤矸石基地质聚合物浆料倒入磨具中，将装有物料的磨具放在平板振动器上震动5分钟。将模具放入养护箱对煤矸石地聚物进行养护，养护条件为温度30℃，湿度90％，得到煤矸石基地质聚合物。
实施例2
一种煤矸石基地质聚合物，包括制备步骤：
①将5kg脱硫石膏、20kg煤矸石粉末、10kg高炉渣、25kg煤矸石粗骨料、25kg煤矸石细骨料放入搅拌器内搅拌混合均匀，得到混合物。
②将2kg粉末状硅酸钠、1kg氢氧化钠溶于12kg水中，并充分搅拌溶解，得到碱激发剂水溶液。
③碱激发剂水溶液倒入盛有混合物的搅拌器中，充分搅拌混合，搅拌时间为5min，得到煤矸石基地质聚合物浆料。
④将煤矸石基地质聚合物浆料倒入磨具中，将装有物料的磨具放在平板振动器上震动5分钟。将模具放入养护箱对煤矸石地聚物进行养护，养护条件为温度20℃，湿度90％，得到煤矸石基地质聚合物。
实施例3
一种煤矸石基地质聚合物，包括制备步骤：
①将6kg脱硫石膏、18kg煤矸石粉末、12kg高炉渣、23kg煤矸石粗骨料、23kg煤矸石细骨料放入搅拌器内搅拌混合均匀，得到混合物。
②将2kg粉末状硅酸钠、2kg氢氧化钠溶于14kg水中，并充分搅拌溶解，得到碱激发剂水溶液。
③碱激发剂水溶液倒入盛有混合物的搅拌器中，充分搅拌混合，搅拌时间为5min，得到煤矸石基地质聚合物浆料。
④将煤矸石基地质聚合物浆料倒入磨具中，将装有物料的磨具放在平板振动器上震动5分钟。将模具放入养护箱对煤矸石地聚物进行养护，养护条件为温度20℃，湿度90％，得到煤矸石基地质聚合物。
实施例4
一种煤矸石基地质聚合物，包括制备步骤：
①将10kg脱硫石膏、20kg煤矸石粉末、10kg高炉渣、20kg煤矸石粗骨料、20kg煤矸石细骨料放入搅拌器内搅拌混合均匀，得到混合物。
②将2.5kg粉末状硅酸钠、2.5kg氢氧化钠溶于15kg水中，并充分搅拌溶解，得到碱激发剂水溶液。
③碱激发剂水溶液倒入盛有混合物的搅拌器中，充分搅拌混合，搅拌时间为5min，得到煤矸石基地质聚合物浆料。
④将煤矸石基地质聚合物浆料倒入磨具中，将装有物料的磨具放在平板振动器上震动5分钟。将模具放入养护箱对煤矸石地聚物进行养护，养护条件为温度30℃，湿度90％，得到煤矸石基地质聚合物。
进一步的，为了验证本发明实施例制备的煤矸石基地质聚合物的进步性，本发明对实施例1～4的煤矸石基地质聚合物养护不同天数的抗压强度进行了测试，测试结果如下表1所示：
表1
由上述测试结果可知，本发明实施例1～4提供的煤矸石基地质聚合物均在养护初期便可达到较高的抗压强度，养护处理3天后，所述煤矸石基地质聚合物的抗压强度大于25MPa，可达35MPa；养护处理28天后，所述煤矸石基地质聚合物的抗压强度大于50MPa，最大抗压强度可达到60MPa，机械强度高，能够替代高标号水泥混凝土应用于抗压强度高的建筑材料。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种煤矸石基地质聚合物，其特征在于，以煤矸石基地质聚合物的总质量为100％计，包括以下质量百分含量的原料组分：
2.如权利要求1所述的煤矸石基地质聚合物，其特征在于，以所述煤矸石粗骨料的总质量为100％计，所述煤矸石粗骨料中氧化铝的质量百分含量为10％～30％，二氧化硅的质量百分含量为50％～85％；和/或，
以所述煤矸石细骨料的总质量为100％计，所述煤矸石细骨料中氧化铝的质量百分含量为10％～30％，二氧化硅的质量百分含量为50％～85％；和/或，
以所述煤矸石粉末的总质量为100％计，所述煤矸石粉末中氧化铝的质量百分含量为10％～30％，二氧化硅的质量百分含量为50％～85％。
3.如权利要求2所述的煤矸石基地质聚合物，其特征在于，以所述高炉渣的总质量为100％计，所述高炉渣中二氧化硅的质量百分含量为40％～80％，氧化钙的质量百分含量为20％～40％；和/或，
以所述脱硫石膏的总质量为100％计，所述脱硫石膏中硫酸钙的质量百分含量不低于70％。
4.如权利要求1～3任一所述的煤矸石基地质聚合物，其特征在于，所述煤矸石粗骨料的粒径为10～50毫米；和/或，
所述煤矸石细骨料的粒径为1.5～4毫米；和/或，
所述煤矸石粉末的粒径为0.3～0.075毫米；和/或，
所述高炉渣的粒径为0.15～0.45毫米；和/或，
所述脱硫石膏的粒径为0.2～1毫米。
5.如权利要求4所述的煤矸石基地质聚合物，其特征在于，所述碱激发剂选自：氢氧化钠、氢氧化钾、硅酸钠中的至少一种。
6.如权利要求5所述的煤矸石基地质聚合物，其特征在于，所述氢氧化钠的纯度不小于85％，所述氢氧化钾的纯度不小于70％，所述硅酸钠的模数为1.5～3.5。
7.一种煤矸石基地质聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
获取煤矸石粗骨料、煤矸石细骨料、煤矸石粉末、高炉渣和脱硫石膏，将所述煤矸石粗骨料、所述煤矸石细骨料、所述煤矸石粉末、所述高炉渣和所述脱硫石膏混合处理，得到混合物；
获取碱激发剂，将所述碱激发剂溶解于水中，得到碱激发剂的水溶液；
将所述碱激发剂的水溶液添加到所述混合物中混合处理，得到煤矸石基地质聚合物浆料；
将所述煤矸石基地质聚合物浆料入模养护，得到煤矸石基地质聚合物。
8.如权利要求7所述的煤矸石基地质聚合物的制备方法，其特征在于，将所述煤矸石基地质聚合物浆料入模养护的步骤包括：将所述煤矸石基地质聚合物浆料置于模具中，震动处理后在温度20～80℃，湿度60～100％的条件下养护处理，得到煤矸石基地质聚合物。
9.如权利要求8所述的煤矸石基地质聚合物的制备方法，其特征在于，将所述碱激发剂的水溶液添加到所述混合物中混合处理的步骤包括：将所述碱激发剂的水溶液添加到所述混合物中搅拌处理5～30分钟。
10.如权利要求7～9任一所述的煤矸石基地质聚合物的制备方法，其特征在于，养护处理3天后，所述煤矸石基地质聚合物的抗压强度大于25MPa；养护处理28天后，所述煤矸石基地质聚合物的抗压强度大于50MPa。
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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112279542A (zh) * 2020-11-11 2021-01-29 宝武环科武汉金属资源有限责任公司 一种钢渣-煤矸石地聚物及其制备方法
CN112321249A (zh) * 2020-09-24 2021-02-05 中交武汉港湾工程设计研究院有限公司 一种煤矸石基泡沫轻质土及其制备方法
CN112851220A (zh) * 2021-02-04 2021-05-28 清华大学 一种由工业生产废弃物制备的混凝土及其制备方法
CN112919854A (zh) * 2021-01-14 2021-06-08 辽宁工程技术大学 煤基固废地聚物胶凝材料及其制备方法
CN113185253A (zh) * 2021-06-04 2021-07-30 许泽胜 一种固化材料及其制备方法和应用
CN113441526A (zh) * 2021-07-07 2021-09-28 中国电建集团河北省电力勘测设计研究院有限公司 使用煤矸石和氧化钙复合稳定垃圾焚烧飞灰重金属的方法
CN113816638A (zh) * 2020-06-19 2021-12-21 中铁西安勘察设计研究院有限责任公司 煤矸石混凝土抗腐蚀剂以及抗硫酸盐腐蚀的煤矸石混凝土
CN114591059A (zh) * 2022-03-30 2022-06-07 东南大学 一种用于3d打印的低碳内养护轻质混凝土及其制备方法
CN114671641A (zh) * 2022-03-07 2022-06-28 辽宁工程技术大学 一种新型煤矸石骨料粉煤灰地聚物混凝土材料及制备方法
CN114804696A (zh) * 2022-04-28 2022-07-29 北京中煤矿山工程有限公司 一种煤矸石活性激发剂及高流动性高固含量胶结充填料浆
CN115745560A (zh) * 2022-11-29 2023-03-07 泰安市晓然园林市政工程有限公司 一种利用煤矸石和钢渣做骨料制作人造大理石的制备方法
CN116161916A (zh) * 2023-03-22 2023-05-26 西京学院 一种烧结石碱激发轻质高强混凝土及其制备、施工方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4226632A (en) * 1978-09-18 1980-10-07 Tatabanyai Szenbanyak Process for producing high-purity alumina and hydraulic cement
CN101857387A (zh) * 2010-04-28 2010-10-13 同济大学 脱硫石膏—高钙粉煤灰地聚合物胶凝材料及其制备方法
CN109369079A (zh) * 2018-11-26 2019-02-22 安徽理工大学 一种以煤矸石为主要原料制备碱激发煤矸石混凝土的方法
CN109942238A (zh) * 2019-04-11 2019-06-28 安徽理工大学 一种快凝快硬煤矸石碱激发快速修补材料的制备方法
CN110002825A (zh) * 2019-05-09 2019-07-12 湖南双晟科技信息咨询有限公司 一种煤矸石混凝土的制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4226632A (en) * 1978-09-18 1980-10-07 Tatabanyai Szenbanyak Process for producing high-purity alumina and hydraulic cement
CN101857387A (zh) * 2010-04-28 2010-10-13 同济大学 脱硫石膏—高钙粉煤灰地聚合物胶凝材料及其制备方法
CN109369079A (zh) * 2018-11-26 2019-02-22 安徽理工大学 一种以煤矸石为主要原料制备碱激发煤矸石混凝土的方法
CN109942238A (zh) * 2019-04-11 2019-06-28 安徽理工大学 一种快凝快硬煤矸石碱激发快速修补材料的制备方法
CN110002825A (zh) * 2019-05-09 2019-07-12 湖南双晟科技信息咨询有限公司 一种煤矸石混凝土的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
周立祥主编: "《固体废物处理处置与资源化》", 31 July 2007, 中国农业出版社 *

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113816638A (zh) * 2020-06-19 2021-12-21 中铁西安勘察设计研究院有限责任公司 煤矸石混凝土抗腐蚀剂以及抗硫酸盐腐蚀的煤矸石混凝土
CN112321249A (zh) * 2020-09-24 2021-02-05 中交武汉港湾工程设计研究院有限公司 一种煤矸石基泡沫轻质土及其制备方法
CN112321249B (zh) * 2020-09-24 2022-02-01 中交武汉港湾工程设计研究院有限公司 一种煤矸石基泡沫轻质土及其制备方法
CN112279542A (zh) * 2020-11-11 2021-01-29 宝武环科武汉金属资源有限责任公司 一种钢渣-煤矸石地聚物及其制备方法
CN112919854A (zh) * 2021-01-14 2021-06-08 辽宁工程技术大学 煤基固废地聚物胶凝材料及其制备方法
CN112851220A (zh) * 2021-02-04 2021-05-28 清华大学 一种由工业生产废弃物制备的混凝土及其制备方法
CN113185253A (zh) * 2021-06-04 2021-07-30 许泽胜 一种固化材料及其制备方法和应用
CN113441526A (zh) * 2021-07-07 2021-09-28 中国电建集团河北省电力勘测设计研究院有限公司 使用煤矸石和氧化钙复合稳定垃圾焚烧飞灰重金属的方法
CN113441526B (zh) * 2021-07-07 2023-03-03 中国电建集团河北省电力勘测设计研究院有限公司 使用煤矸石和氧化钙复合稳定垃圾焚烧飞灰重金属的方法
CN114671641A (zh) * 2022-03-07 2022-06-28 辽宁工程技术大学 一种新型煤矸石骨料粉煤灰地聚物混凝土材料及制备方法
CN114591059A (zh) * 2022-03-30 2022-06-07 东南大学 一种用于3d打印的低碳内养护轻质混凝土及其制备方法
CN114804696A (zh) * 2022-04-28 2022-07-29 北京中煤矿山工程有限公司 一种煤矸石活性激发剂及高流动性高固含量胶结充填料浆
CN115745560A (zh) * 2022-11-29 2023-03-07 泰安市晓然园林市政工程有限公司 一种利用煤矸石和钢渣做骨料制作人造大理石的制备方法
CN116161916A (zh) * 2023-03-22 2023-05-26 西京学院 一种烧结石碱激发轻质高强混凝土及其制备、施工方法

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