CN115368033B - 一种免煅烧矿渣水泥及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种免煅烧矿渣水泥及其制备方法,该免煅烧矿渣水泥包括以下重量份数的原料组分:矿渣100份、无水乙醇50‑95份、正硅酸四乙0.1‑30份、三乙胺0.1‑40份、水0.1‑30份、氯化钙0.1‑15份、碳酸氢氨0.1‑5份、硫酸氢氨0.1‑5份。与现有技术相比,本发明涉及的无水乙醇和三乙胺有机溶剂可回收循环利用,生产温度为常温和低温,节约了资源和能源,消除了环境污染,生产方便;同时有效避免水泥返碱泛白、结晶开裂、凝结时间长等问题。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域,尤其是涉及一种免煅烧矿渣水泥及其制备方法。
背景技术
二氧化碳的大量排放导致全球气候变暖,因此“减碳”行动势在必行。免煅烧水泥可以消耗大量工业副产尾矿,变废为宝,并因不涉及石灰石高温煅烧等过程而大幅降低二氧化碳排放。
现有免煅烧矿渣水泥种类包括碱激发水泥、酸激发水泥、盐激发水泥等。这些免煅烧矿渣水泥多采用含硅质玻璃体、钙相等矿渣,经激发剂激发后凝结硬化。虽然这些免煅烧水泥取得了理想效果,但至少存在如下局限:(1)因使用了大量的酸、碱、盐,其应用过程易产生大量的工程问题,如自由离子迁移导致的返碱泛白,后期盐结晶导致的开裂等;(2)凝结时间不易调控,现有免煅烧矿渣水泥自身活性较弱,需要激发剂破坏玻璃体结构,随后才能凝固,因而,凝结时间较长,养护工艺苛刻;(3)部分免煅烧矿渣水泥仍需要参入少量煅烧单矿。
鉴于现有技术方案存在的问题,如何合成具有活性的新型外加剂加入矿渣中,解决免煅烧水泥返碱泛白、结晶开裂等问题,同时实现凝结时间可控和不参加煅烧单矿等,是现有技术亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种免煅烧矿渣水泥及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
本发明的技术方案之一:提供一种免煅烧矿渣水泥,包括以下重量份数的原料组分:
进一步地,所述的无水乙醇的浓度为98%~100%
进一步地,所述的三乙胺的浓度为98%~100%。
进一步地,所述的矿渣为矿粉、煤粉灰或钢渣。
进一步地,所述的矿渣的平均粒径为0.1μm~100μm。
本发明的技术方案之二:提供一种免煅烧矿渣水泥的制备方法,包括以下步骤:
(1)首先将无水乙醇、正硅酸四乙酯、三乙胺、氯化钙混合,制成溶液;
(2)随后在步骤(1)所得溶液中加入水,搅拌,所得混合溶液抽滤、烘干,制备得到粉末;
(3)将步骤(2)所得粉末与矿渣、碳酸氢氨、硫酸氢氨混合,即得到目标产物。
进一步地,步骤(2)中,搅拌的温度为15~60℃。
进一步地,步骤(2)中,搅拌的时间为5~60min。
进一步地,步骤(2)中,烘干的温度为25~80℃。
进一步地,步骤(2)中,粉末制备的温度为15~60℃。
本发明的免煅烧矿渣水泥中,所用的无水乙醇、正硅酸四乙酯、水、三乙胺和氯化钙等外加剂所合成的白色粉末,具有不完整的硅链结构和火山灰活性。与碳酸氢氨和硫酸氢氨反应可以形成水化硅酸钙、碳酸钙、Friend盐、钙矾石、二水硫酸钙和二氧化硅等水化产物。此时,游离的铵根离子提供碱性环境,以促使矿粉的水化。由白色粉末形成的水化产物具有晶核作用和填充作用,通过调控产物的相对比例可以调控水化过程且使结构更为致密。此外,水化硅酸钙、钙矾石对游离阴阳离子具有吸附作用。本发明中,未采用含钠离子的激发剂,体系早期形成的氢氧化钙被同为水化产物的二氧化硅所消耗,最终形成水化硅酸钙和Friend盐。可见,各外加剂相互协同作用,通过改变孔隙结构、水化产物组成和采用新型的激发剂等方式,以解决“返碱泛白、凝结时间不易调控等”技术问题。
本发明提出了一种免煅烧矿渣水泥的制备方法,具体涉及先合成具有活性的新型外加剂,再加入矿渣中。该新型外加剂兼具早期胶凝作用和后期激发作用,可有效避免上述其他免煅烧矿渣水泥返碱泛白、结晶开裂等问题,同时实现凝结时间可控和不掺加煅烧单矿等。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
(1)本发明提出合成具有活性的新型外加剂加入矿渣中,该新型外加剂兼具早期胶凝作用和后期激发作用,可以解决免煅烧水泥返碱泛白、结晶开裂等问题,同时实现凝结时间可控和不参加煅烧单矿等。
(2)本发明的免煅烧水泥,所涉及的无水乙醇和三乙胺有机溶剂可回收循环利用,生产温度为常温和低温,节约了资源和能源,消除了环境污染,生产方便。
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。
以下各实施例中,矿渣购自灵寿县博恒矿产品贸易有限公司,牌号S95。
其余如无特别说明的原料或处理技术,则表明其均为本领域的常规市售原料产品或常规处理技术。
如下实施例是按照相同的制备方法进行制备样品,并对样品进行一系列测定:记录样品初凝/终凝时间、28天样品的抗折强度、28天样品的抗压强度、浸泡96天样品是否泛白、96天样品的收缩系数。
实施例1:
一种免煅烧矿渣水泥的配方,包括以下重量份数的原料组分:
样品编号为P0。
实施例2:
一种免煅烧矿渣水泥的配方,包括以下重量份数的原料组分:
样品编号为P1。
实施例3:
一种免煅烧矿渣水泥的配方,包括以下重量份数的原料组分:
样品编号为P2。
实施例4:
一种免煅烧矿渣水泥的配方,包括以下重量份数的原料组分:
样品编号为P3。
实施例5:
一种免煅烧矿渣水泥的配方,包括以下重量份数的原料组分:
样品编号为P4。
实施例6:
一种免煅烧矿渣水泥的配方,包括以下重量份数的原料组分:
样品编号为P5。
表1实施例样品参数
如表1所示,实施例1-6所制备的样品均具有较快的凝固时间,较高的抗折强度和抗压强度,并可有效避免返碱泛白和结晶开裂的问题。
对比例1:
一种免煅烧矿渣水泥的配方,与实施例1相比,绝大部分都相同,除去了正硅酸四乙酯,包括以下重量份数的原料组分:
样品编号为D11
对比例2:
一种免煅烧矿渣水泥的配方,与实施例1相比,绝大部分都相同,除去了三乙胺,包括以下重量份数的原料组分:
样品编号为D12。
对比例3:
一种免煅烧矿渣水泥的配方,与实施例1相比,绝大部分都相同,除去了碳酸氢氨与硫酸氢氨,包括以下重量份数的原料组分:
样品编号为D13。
表2对比例样品参数
如表2所示,对比例D11-D13所制备的样品均抗折强度和抗压强度降低,出现返碱泛白和结晶开裂的问题。
实施例7:
与实施例1相比,绝大部分都相同,除了各原料组分的配方调整为:矿渣100份、无水乙醇95份、正硅酸四乙0.1份、三乙胺40份、水0.1份、氯化钙0.1份、碳酸氢氨5份、硫酸氢氨0.1份。
实施例8:
与实施例1相比,绝大部分都相同,除了各原料组分的配方调整为:矿渣100份、无水乙醇50份、正硅酸四乙30份、三乙胺0.1份、水30份、氯化钙15份、碳酸氢氨0.1份、硫酸氢氨5份。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改,并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此,本发明不限于上述实施例,本领域技术人员根据本发明的揭示,不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种免煅烧矿渣水泥的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)首先将无水乙醇、正硅酸四乙酯、三乙胺、氯化钙混合,制成溶液;
(2)随后在步骤(1)所得溶液中加入水,搅拌,所得混合溶液抽滤、烘干,制备得到粉末;
(3)将步骤(2)所得粉末与矿渣、碳酸氢氨、硫酸氢氨混合,即得到目标产物;
其中,各原料组分为以下重量份数:
矿渣 100份;
无水乙醇 50-95份;
正硅酸四乙酯 0.1-30份;
三乙胺 0.1-40份;
水 0.1-30份;
氯化钙 0.1-15份;
碳酸氢氨 0.1-5份;
硫酸氢氨 0.1-5份。
2.根据权利要求1所述的一种免煅烧矿渣水泥的制备方法,其特征在于,所述的无水乙醇的浓度为98%~100%。
3.根据权利要求1所述的一种免煅烧矿渣水泥的制备方法,其特征在于,所述的三乙胺的浓度为98%~100%。
4.根据权利要求1所述的一种免煅烧矿渣水泥的制备方法,其特征在于,所述的矿渣为矿粉、煤粉灰或钢渣。
5.根据权利要求1所述的一种免煅烧矿渣水泥的制备方法,其特征在于,所述的矿渣的平均粒径为0.1 μm~100 μm。
6.根据权利要求1所述的一种免煅烧矿渣水泥的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,搅拌的温度为15~60℃。
7.根据权利要求1所述的一种免煅烧矿渣水泥的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,搅拌的时间为5~60 min。
8.根据权利要求1所述的一种免煅烧矿渣水泥的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,烘干的温度为25~80℃。
9.根据权利要求1所述的一种免煅烧矿渣水泥的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,粉末制备的温度为15~60℃。
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