CN111087204A - 一种矿物掺合料三元胶凝材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种矿物掺合料三元胶凝体系及其制备方法，制备方法包括以下步骤：将原料SAP置于NaCl溶液中，浸泡1‑2天，获得吸水膨胀的SAP；按照配比称取乙酸锂：乙酸钠：辛酸钠：氢氧化钠：氢氧化钙，置于300‑350℃，保温20‑40分钟，冷却后研磨制得缓释玻璃；按质量比称取矿粉和粉煤灰、缓释玻璃、吸水膨胀的SAP，混合，搅拌至均匀，得三元胶凝材料；将三元胶凝材料倒入模具，养护、脱模后得到最终产品；该胶凝体系能够满足缺水地区使用，制备周期短、重复性好。

Description

一种矿物掺合料三元胶凝材料及其制备方法
技术领域
本发明一种矿物掺合料三元胶凝材料及其制备方法，属于功能性水泥基材料技术领域。
背景技术
建筑材料绿色低成本制造是满足发展中国家工程建设和可持续发展的重要基础。国际上对粉煤灰、矿粉、硅灰等矿物掺合料传统辅助性胶凝材料在建筑材料中的应用已经开展了大量和***的基础研究工作，该类材料的混凝土具有绿色环保、低成本、耐久性好等优势，且力学性能与普通混凝土相当，是赤道和亚热带区域发展中国家绿色建筑材料的重要发展方向。
矿物掺合料是经超细粉磨工艺制成的，在新拌水泥浆中，可增大水泥浆的流动性，还可有效控制混凝土的坍落度损失。矿物掺合料的比表面积大，有利于对水的吸附，起到了保水的作用，减弱了泌水性，从而使黏聚性明显改善。施工中替代水泥用量不同，外加剂不能代替水泥在配制混凝土时加入较大量的矿物掺合料，不仅节约工程成本，又可降低温升，改善工作性能，增进后期强度，并可改善混凝土的内部结构，提高混凝土耐久性和抗腐蚀能力。尤其是矿物掺合料对碱集料反应的抑制作用引起了人们的重视且对改善环境污染有所贡献。另外。在一些极端环境下的国家战略工程对建筑材料的要求进一步提高，比如极度缺水地区以及南北极这样的低温地区。本技术为解决这些问题提供技术支持。
发明内容
为解决现有技术存在的不足，本发明公开了一种矿物掺合料三元胶凝材料及其制备方法，该胶凝材料能够满足缺水地区使用，制备周期短、重复性好。
本发明通过以下技术方案实现：
一种矿物掺合料三元胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：
第一步，将原料SAP置于NaCl溶液中，浸泡1-2天，抽滤，获得吸水膨胀的SAP；
第二步，按照质量配比为乙酸锂：乙酸钠：辛酸钠：氢氧化钠：氢氧化钙=1-1.3：1-1.3：0.3-0.5：1.3-1.6：0.1-0.3称取原料试剂，置于瓷坩埚中，放置在马弗炉内，升温至300-350℃，保温20-40分钟；待炉温冷却至室温后，倒出，研磨至粉末状，制得缓释玻璃；
第三步，按质量比为5-9：1-5：0.2-0.25：0.3-0.5分别称取矿粉、粉煤灰、缓释玻璃与吸水膨胀SAP，混合，搅拌至均匀，得三元胶凝材料；
第四步，将三元胶凝材料倒入模具，养护、脱模后得到最终产品。
第一步中所述原料SAP粒径为120-180目。
所述NaCl溶液浓度为1-2mol/L。
第一步中制得的所述吸水膨胀的SAP水灰比0.3-0.4。
第二步中制得的缓释玻璃放入塑料样品袋中密封保存。
第二步中制得的缓释玻璃碱当量4-6%。
第二步中马弗炉的升温速率为每分钟3-10℃。
使用上述方法制得的一种矿物掺合料三元胶凝材料。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明将矿物掺合料、乙酸玻璃、高吸水树脂制备成三元胶凝材料，利用乙酸玻璃缓释碱，高吸水树脂缓释水，从而使矿物掺合料水化，产生胶凝材料。此种胶凝材料可以在极端环境下使用，比如缺水干旱地区以及低温地区等。
本发明采用的乙酸玻璃是一种新型的缓释材料，将功能性物质加入到乙酸玻璃中，成型之后，可以慢慢讲乙酸玻璃缓释出来。
高分子吸水树脂(简称SAP)是一种典型的功能高分子材料，具有三维交联网络结构，它能吸收其自身重量数百倍、甚至上千倍的水，并具有很强的保水能力。
本发明还充分利用了工业废弃物，如粉煤灰、矿粉，为可持续性发展提供技术支持。
本发明采用的制备方法，涉及工艺均为常规实验条件，比较简单，所涉及试剂均为常规药品，易于推广实施，具有良好的经济效益。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明，但是本发明的保护范围并不限于这些实施例，凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。
实施例1
第一步 配制500 mL，1 mol/L的NaCl溶液，放入5 g SAP（120-180目），浸泡1-2天，抽滤，获得吸水膨胀的SAP。
第二步 称取11.80 g 乙酸锂，9.08 g 乙酸钠，3.64 g 辛酸钠，13.64 g 氢氧化钠，1.80 g 氢氧化钙于300mL的瓷坩埚内。将盛有试剂的瓷坩埚放置在马弗炉内，按5 ℃每分钟的升温速率升温至330 ℃，保温30分钟。待炉温冷却至室温后，将瓷坩埚取出。将瓷坩埚内的白色缓释玻璃倒至研钵内，研磨至粉末状后，倒入塑料样品袋中密封保存。
第三步 按4:1的质量比称取80 g的矿粉和20 g的粉煤灰于500 mL的烧杯中，称取19.00 g的缓释玻璃和36.75 g吸水膨胀的SAP（水灰比0.35）加入粉体中，搅拌至混合均匀，制得矿物掺合料三元胶凝材料浆体。
第四步 将上述浆体倒入模具中，在20±2°C 和 95±5%相对湿度下分别养护7天，28天，56天脱模后即获得最终产品。
第五步 将产品进行抗压强度测试，测得7天，28天，56天天抗压强度分别为2MPa，21.5MPa，50.1MPa。
实施例2
第一步 配制500 mL，1 mol/L的NaCl溶液，放入5 g SAP，浸泡1-2天，抽滤，获得吸水膨胀的SAP。
第二步 称取11.80 g 乙酸锂，9.08 g 乙酸钠，3.64 g 辛酸钠，13.64 g 氢氧化钠，1.80 g 氢氧化钙于300mL的瓷坩埚内。将盛有试剂的瓷坩埚放置在马弗炉内，按5 ℃每分钟的升温速率升温至330 ℃，保温30分钟。待炉温冷却至室温后，将瓷坩埚取出。将瓷坩埚内的白色缓释玻璃倒至研钵内，研磨至粉末状后，倒入塑料样品袋中密封保存。
第三步 按4:1的质量比称取80 g的矿粉和20 g的粉煤灰于500 mL的烧杯中，称取19.00 g的缓释玻璃（碱当量5%）和36.75 g吸水膨胀的SAP（水灰比0.35）加入粉体中，搅拌至混合均匀制得矿物掺合料三元胶凝材料浆体。
第四步 将上述矿物掺合料三元胶凝材料浆体倒入模具中，在20±2°C 和 95±5%相对湿度下分别养护7天，28天，56天脱模后即获得最终产品。
第五步 将产品进行抗压强度测试，测得7天，28天，56天天抗压强度分别为2MPa，15.6MPa，40.2MPa。
实施例3
第一步 配制500 mL，1 mol/L的NaCl溶液，放入5 g SAP（120-180目），浸泡1-2天，抽滤，获得吸水膨胀的SAP。
第二步 称取11.80 g 乙酸锂，9.08 g 乙酸钠，3.64 g 辛酸钠，16 g 氢氧化钠，1.80 g 氢氧化钙于300mL的瓷坩埚内。将盛有试剂的瓷坩埚放置在马弗炉内，按5 ℃每分钟的升温速率升温至330 ℃，保温30分钟。待炉温冷却至室温后，将瓷坩埚取出。将瓷坩埚内的白色缓释玻璃倒至研钵内，研磨至粉末状后，倒入塑料样品袋中密封保存。
第三步 按4:1的质量比称取80 g的矿粉和20 g的粉煤灰于500 mL的烧杯中，称取19.00 g的缓释玻璃（碱当量5%）和36.75 g吸水膨胀的SAP（水灰比0.35）加入粉体中，搅拌至混合均匀制得矿物掺合料三元胶凝材料浆体。
第四步 将上述矿物掺合料三元胶凝材料浆体倒入模具中，在20±2°C 和 95±5%相对湿度下分别养护7天，28天，56天脱模后即获得最终产品。
第五步 将产品进行抗压强度测试，测得7天，28天，56天天抗压强度分别为5MPa，23.5MPa，43.2MPa。
实施例4
第一步 配制500 mL，1 mol/L的NaCl溶液，放入5 g SAP（120-180目），浸泡1-2天，抽滤，获得吸水膨胀的SAP。
第二步 称取11.80 g 乙酸锂，9.08 g 乙酸钠，3.64 g 辛酸钠，7 g 氢氧化钠，1.80 g 氢氧化钙于300mL的瓷坩埚内。将盛有试剂的瓷坩埚放置在马弗炉内，按5 ℃每分钟的升温速率升温至330 ℃，保温30分钟。待炉温冷却至室温后，将瓷坩埚取出。将瓷坩埚内的白色缓释玻璃倒至研钵内，研磨至粉末状后，倒入塑料样品袋中密封保存。
第三步 按4:1的质量比称取80 g的矿粉和20 g的粉煤灰于500 mL的烧杯中，称取19.00 g的缓释玻璃（碱当量5%）和36.75 g吸水膨胀的SAP（水灰比0.35）加入粉体中，搅拌至混合均匀制得矿物掺合料三元胶凝材料浆体。
第四步 将上述矿物掺合料三元胶凝材料浆体倒入模具中，在20±2°C 和 95±5%相对湿度下分别养护7天，28天，56天脱模后即获得最终产品。
第五步 将产品进行抗压强度测试，测得7天，28天，56天天抗压强度分别为1.8MPa，15.6MPa，36.5MPa。
实施例5
第一步 配制500 mL，1 mol/L的NaCl溶液，放入5 g SAP（120-180目），浸泡1-2天，抽滤，获得吸水膨胀的SAP。
第二步 称取11.80 g 乙酸锂，9.08 g 乙酸钠，3.64 g 辛酸钠，13.64 g 氢氧化钠，1.80 g 氢氧化钙于300mL的瓷坩埚内。将盛有试剂的瓷坩埚放置在马弗炉内，按5 ℃每分钟的升温速率升温至330 ℃，保温30分钟。待炉温冷却至室温后，将瓷坩埚取出。将瓷坩埚内的白色缓释玻璃倒至研钵内，研磨至粉末状后，倒入塑料样品袋中密封保存。
第三步 按1:1的质量比称取50 g的矿粉和50 g的粉煤灰于500 mL的烧杯中，称取19.00 g的缓释玻璃（碱当量5%）和36.75 g吸水膨胀的SAP（水灰比0.35）加入粉体中，搅拌至混合均匀，制得矿物掺合料三元胶凝材料浆体。
第四步 将上述矿物掺合料三元胶凝材料浆体倒入模具中，在20±2°C 和 95±5%相对湿度下分别养护7天，28天，56天脱模后即获得最终产品。
第五步 将产品进行抗压强度测试，测得7天，28天，56天天抗压强度分别为2MPa，17.6.5MPa，45.3MPa。
实施例6
第一步 配制500 mL，1 mol/L的NaCl溶液，放入5 g SAP（120-180目），浸泡1-2天，抽滤，获得吸水膨胀的SAP。
第二步 称取11.80 g 乙酸锂，9.08 g 乙酸钠，3.64 g 辛酸钠，13.64 g 氢氧化钠，1.80 g 氢氧化钙于300mL的瓷坩埚内。将盛有试剂的瓷坩埚放置在马弗炉内，按5 ℃每分钟的升温速率升温至330 ℃，保温30分钟。待炉温冷却至室温后，将瓷坩埚取出。将瓷坩埚内的白色缓释玻璃倒至研钵内，研磨至粉末状后，倒入塑料样品袋中密封保存。
第三步 按9:1的质量比称取90 g的矿粉和10 g的粉煤灰于500 mL的烧杯中，称取19.00 g的缓释玻璃（碱当量5%）和36.75 g吸水膨胀的SAP（水灰比0.35）加入粉体中，搅拌至混合均匀，制得矿物掺合料三元胶凝材料浆体。
第四步 将上述矿物掺合料三元胶凝材料浆体倒入模具中，在20±2°C 和 95±5%相对湿度下分别养护7天，28天，56天脱模后即获得最终产品。
第五步 将产品进行抗压强度测试，测得7天，28天，56天天抗压强度分别为2.5MPa，18.3MPa，42.1.1MPa。
实施例7
第一步 配制500 mL，2 mol/L的NaCl溶液，放入8 g SAP（140-170目），浸泡1-2天，抽滤，获得吸水膨胀的SAP。
第二步 称取9.06 g 乙酸锂，9.08 g 乙酸钠，2.76 g 辛酸钠，11.70 g 氢氧化钠，0.91 g 氢氧化钙于300mL的瓷坩埚内。将盛有试剂的瓷坩埚放置在马弗炉内，按3 ℃每分钟的升温速率升温至300 ℃，保温40分钟。待炉温冷却至室温后，将瓷坩埚取出。将瓷坩埚内的白色缓释玻璃倒至研钵内，研磨至粉末状后，倒入塑料样品袋中密封保存。
第三步 按3:1的质量比称取75 g的矿粉和25g的粉煤灰于500 mL的烧杯中，称取15.00 g的缓释玻璃和22.50 g吸水膨胀的SAP（水灰比0.3）加入粉体中，搅拌至混合均匀，制得矿物掺合料三元胶凝材料浆体。
实施例8
第一步 配制500 mL，1.5mol/L的NaCl溶液，放入4 g SAP（140-170目），浸泡1-2天，抽滤，获得吸水膨胀的SAP。
第二步 称取11.76 g 乙酸锂，11.70 g 乙酸钠，4.52 g 辛酸钠，14.40 g 氢氧化钠，2.7 g 氢氧化钙于300mL的瓷坩埚内。将盛有试剂的瓷坩埚放置在马弗炉内，按10 ℃每分钟的升温速率升温至350 ℃，保温20分钟。待炉温冷却至室温后，将瓷坩埚取出。将瓷坩埚内的白色缓释玻璃倒至研钵内，研磨至粉末状后，倒入塑料样品袋中密封保存。
第三步 称取88 g的矿粉和12g的粉煤灰于500 mL的烧杯中，称取25.00 g的缓释玻璃和44.0 g吸水膨胀的SAP（水灰比0.4）加入粉体中，搅拌至混合均匀，制得矿物掺合料三元胶凝材料浆体。
本发明不会限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽范围。

Claims (8)

1.一种矿物掺合料三元胶凝材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，将原料SAP置于NaCl溶液中，浸泡1-2天，抽滤，获得吸水膨胀的SAP；
第二步，按照质量配比为乙酸锂：乙酸钠：辛酸钠：氢氧化钠：氢氧化钙= 1-1.3：1-1.3：0.3-0.5：1.3-1.6：0.1-0.3称取原料试剂，置于瓷坩埚中，放置在马弗炉内，升温至300-350℃，保温20-40分钟；待炉温冷却至室温后，倒出，研磨至粉末状，制得缓释玻璃；
第三步，按质量比为5-9：1-5：0.2-0.25：0.3-0.5分别称取矿粉、粉煤灰、缓释玻璃与吸水膨胀SAP，混合，搅拌至均匀，得三元胶凝材料；
第四步，将三元胶凝材料倒入模具，养护、脱模后得到最终产品。
2.根据权利要求1所述的一种矿物掺合料三元胶凝材料的制备方法，其特征在于，第一步中所述原料SAP粒径为120-180目。
3.根据权利要求1所述的一种矿物掺合料三元胶凝材料的制备方法，其特征在于，所述NaCl溶液浓度为1-2mol/L。
4.根据权利要求1所述的一种矿物掺合料三元胶凝材料的制备方法，其特征在于，第一步中制得的所述吸水膨胀的SAP水灰比0.3-0.4。
5.根据权利要求1所述的一种矿物掺合料三元胶凝材料的制备方法，其特征在于，第二步中制得的缓释玻璃放入塑料样品袋中密封保存。
6.根据权利要求1所述的一种矿物掺合料三元胶凝材料的制备方法，其特征在于，第二步中制得的缓释玻璃碱当量4-6%。
7.根据权利要求1所述的一种矿物掺合料三元胶凝材料的制备方法，其特征在于，第二步中马弗炉的升温速率为每分钟3-10℃。
8.使用权利要求1-7任一所述方法制得的一种矿物掺合料三元胶凝材料。
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