一种碱激发矿渣系地聚合物混凝土及其制备方法

摘要

本发明提供了一种碱激发矿渣系地聚合物混凝土，是由矿渣粉和建筑垃圾再生微粉组成的复合粉体胶凝材料，在氢氧化钠的水玻璃溶液的激发作用下得到；所述碱激发矿渣系地聚合物混凝土由以下重量份的组分制成：矿渣粉150‑210份，建筑垃圾再生微粉20‑60份，水玻璃190‑240份，固体氢氧化钠25‑50份，砂子400‑700份，粗骨料0‑1600份。该碱激发矿渣系地聚合物混凝土是由矿渣粉、建筑垃圾再生微粉、水玻璃、固体氢氧化钠、细骨料、粗骨料等原料制成，具有早强高强、耐久性好、耐高温、耐腐蚀性好、隔热性能好、生产能耗低等优点，是一种低成本、高性能的绿色建材。

说明书

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，特别涉及一种碱激发矿渣系地聚合物混凝土及其制备方法。

背景技术

我国建筑垃圾资源化行业目前常见的技术路线是将建筑垃圾处理成再生粗骨料和再生细骨料，然后加以应用，但由于我国建筑垃圾中废旧烧结粘土砖含量非常大，粘土砖强度低孔隙率高，所生产的再生骨料难以达到国家标准要求的技术指标，这是目前我国建筑垃圾资源化行业遇到的瓶颈问题。如果将富含烧结粘土砖的建筑垃圾碾磨成微粉，则避免了其强度低的缺点，同时由于烧结粘土砖中不定形态物质含量高，微粉能充分发挥其活性好的优点。所以，近几年，建筑垃圾再生微粉成为一个研究热点。

碱激发胶凝材料是近年来新发展起来的一类新型无机非金属材料，它是通过铝硅酸盐组分的溶解、分散、聚合和脱水硬化而成，其矿物组成物理形态上呈三维网络结构，因此其具有有机聚合物、陶瓷、水泥的优良性能。其主要优点包括：(1)强度高，主要力学性能指标优于玻璃与水泥，可与陶瓷、铝、钢等金属材料相媲美；(2)具有较强的耐腐蚀性与较好的耐久性，大大优于传统水泥材料；(3)具有较好的快硬固化性；(4)材料耐高温，隔热效果好；(5)原料价格低廉，储量丰富，其主要构成元素硅、铝、氧在地壳中储量分别为27％、8％、47％；(6)渗透率低，可固化有毒废物，地聚合物材料的抗渗透性优于波特兰水泥，可用于固封有毒金属及放射性核废料。将建筑垃圾再生微粉应用于碱激发胶凝材料的制备，一方面可有效利用废弃物，减小环境压力，另一方面可大大降低碱激发胶凝材料生产成本，这在现有技术中未见报道。

发明内容

技术问题：有鉴于上述问题，本发明提供了一种碱激发矿渣系地聚合物混凝土及其制备方法，该混凝土是由矿渣粉、建筑垃圾再生微粉、水玻璃、氢氧化钠、细骨料、粗骨料等原料制成，具有耐久性好、耐高温、早强高强、耐腐蚀性好、隔热性能好、生产能耗低等优点，是一种低成本、高性能的绿色建材。

技术方案：为了解决现有技术的缺陷，本发明提供了一种碱激发矿渣系地聚合物混凝土，是由矿渣粉和建筑垃圾再生微粉组成的复合粉体胶凝材料，在氢氧化钠的水玻璃溶液的激发作用下得到；所述碱激发矿渣系地聚合物混凝土由以下重量份的组分制成：矿渣粉150-210份，建筑垃圾再生微粉20-60份，水玻璃190-240份，固体氢氧化钠25-50份，砂子400-700份，粗骨料0-1600份。

优选地，所述碱激发矿渣系地聚合物混凝土由以下重量份的组分制成：矿渣粉160-180份，建筑垃圾再生微粉20-40份，水玻璃200-220份，固体氢氧化钠30-40份，砂子500-600份，粗骨料800-1200份。

更优选地，所述碱激发矿渣系地聚合物混凝土由以下重量份的组分制成：矿渣粉210份，建筑垃圾再生微粉20份，砂子400份，水玻璃240份，固体氢氧化钠50份。

作为优选，所述矿渣粉为S95级或S105级矿渣粉。

作为另一种优选，所述建筑垃圾再生微粉为RF级再生微粉。

作为另一种优选，所述水玻璃的模数为2.0-3.3。

作为另一种优选，所述氢氧化钠为纯度高于95％的固体颗粒。

本发明还提供了上述碱激发矿渣系地聚合物混凝土的制备方法，包括以下步骤：

1)将矿渣粉、建筑垃圾再生微粉、砂子、粗骨料按照配比混匀，得干料；

2)将固体氢氧化钠按照配比溶解于水玻璃中，得溶解有氢氧化钠的水玻璃溶液；

3)将步骤2)制得的溶解有氢氧化钠的水玻璃溶液加入步骤1)制得的干料中，混匀；

4)将步骤3)的产物浇筑、覆膜养护，即得。

有益效果：本发明提供的碱激发矿渣系地聚合物混凝土是由矿渣粉、建筑垃圾再生微粉、水玻璃、固体氢氧化钠、细骨料、粗骨料等原料制成，具有早强高强、耐久性好、耐高温、耐腐蚀性好、隔热性能好、生产能耗低等优点，是一种低成本、高性能的绿色建材。

本发明将矿渣粉和建筑垃圾再生微粉用于碱激发地聚合物，相对于现有技术，具有以下突出的优势：

其一，矿渣粉为工业废弃物，再生微粉则来自建筑废弃物，利用矿渣粉和建筑垃圾再生微粉使该技术具有环保利废的优点；

其二，矿渣粉和建筑垃圾再生微粉都具有高活性，在氢氧化钠的水玻璃溶液的激发作用下固化快、强度高，从而可以制备高品质的混凝土材料；

其三，本发明采用碱激发的方式，相对烧结类胶凝材料也具有节约能源和减少有毒有害气体排放的优势。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的碱激发矿渣系地聚合物混凝土及其制备方法进行说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

矿渣粉：购自上海宝田矿粉有限公司；

建筑垃圾再生微粉：RF级再生微粉，购自上海德滨环保科技有限公司；

氢氧化钠：纯度95％，购自无锡市晶科化工有限公司，纯度95％以上的氢氧化钠均可以实现本发明目的。

实施例1

碱激发矿渣系地聚合物混凝土其原料配方包括组分：S105矿渣粉210份，建筑垃圾再生微粉20份，砂子400份，模数2.5的水玻璃240份，固体氢氧化钠50份。

其制备方法，包括以下步骤：

1)将矿渣粉、建筑垃圾再生微粉、砂子、粗骨料按照配比混匀，得干料；

2)将固体氢氧化钠按照配比溶解于水玻璃中，得溶解有氢氧化钠的水玻璃溶液；

3)将步骤2)制得的溶解有氢氧化钠的水玻璃溶液加入步骤1)制得的干料中，混匀；

4)将步骤3)的产物浇筑、覆膜养护，即得。

配置得到的碱激发矿渣系地聚合物混凝土其28天抗压强度106MPa；3天抗压强度达到65MPa，可用于快速施工。

实施例2

碱激发矿渣系地聚合物混凝土其原料配方包括组分：S105矿渣粉160份，建筑垃圾再生微粉40份，砂子400份，模数2.0的水玻璃240份，固体氢氧化钠40份。

其制备方法与实施例1相同。

配置得到的碱激发矿渣系地聚合物混凝土其28天抗压强度75MPa，3天抗压强度达到43MPa。

实施例3

碱激发矿渣系地聚合物混凝土其原料配方包括组分：S95矿渣粉150份，建筑垃圾再生微粉60份，砂子400份，模数3.3的水玻璃240份，固体氢氧化钠40份。

其制备方法与实施例1相同。

配置得到的碱激发矿渣系地聚合物混凝土其28天抗压强度76MPa，3天抗压强度达到42MPa。

实施例4

碱激发矿渣系地聚合物混凝土其原料配方包括组分：S105矿渣粉180份，建筑垃圾再生微粉30份，砂子700份，模数2.5的水玻璃190份，固体氢氧化钠25份。

其制备方法与实施例1相同。

配置得到的碱激发矿渣系地聚合物混凝土其28天抗压强度75MPa，3天抗压强度达到40MPa。

实施例5

碱激发矿渣系地聚合物混凝土其原料配方包括组分：S105矿渣粉180份，建筑垃圾再生微粉30份，砂子500份，模数3.0的水玻璃220份，固体氢氧化钠35份，粗骨料1600份。

其制备方法与实施例1相同。

配置得到的碱激发矿渣系地聚合物混凝土其28天抗压强度79MPa，3天抗压强度达到45MPa。

实施例6

碱激发矿渣系地聚合物混凝土其原料配方包括组分：S105矿渣粉190份，建筑垃圾再生微粉60份，砂子550份，模数2.7的水玻璃210份，固体氢氧化钠45份，粗骨料800份。

其制备方法与实施例1相同。

配置得到的碱激发矿渣系地聚合物混凝土其28天抗压强度75MPa，3天抗压强度达到46MPa。

实施例7

碱激发矿渣系地聚合物混凝土其原料配方包括组分：S105矿渣粉180份，建筑垃圾再生微粉30份，砂子500份，模数2.5的水玻璃220份，固体氢氧化钠35份，粗骨料1200份。

其制备方法与实施例1相同。

配置得到的碱激发矿渣系地聚合物混凝土其28天抗压强度72MPa，3天抗压强度达到41MPa。

对比例1

混凝土对比例1，其原料配方包括组分：S95矿渣粉210份，砂子400份，模数2.5的水玻璃240份，固体氢氧化钠50份。

配置得到的碱激发矿渣系地聚合物混凝土其28天抗压强度65MPa，3天抗压强度达到32MPa。

对比例2

混凝土对比例2，其原料配方包括组分：建筑垃圾再生微粉210份，砂子400份，模数2.5的水玻璃240份，固体氢氧化钠50份。

配置得到的碱激发地聚合物混凝土其28天抗压强度19MPa，3天抗压强度达到

11MPa。

对比例3

混凝土对比例3，其原料配方包括组分：标号为525的水泥210份，砂子400份，水100份。

配置得到的水泥混凝土其28天抗压强度50MPa，3天抗压强度达到23MPa。

对比例4

混凝土对比例4，其原料配方包括组分：纯度95％以上的生石灰粉150份，再生微粉60份，砂子400份，水100份。

配置得到的二灰稳定混凝土其28天抗压强度15MPa，3天抗压强度达到8MPa。

对比例5

混凝土对比例5，其原料配方包括组分：标号为525的水泥150份，再生微粉60份，砂子400份，水100份。

配置得到的碱激发矿渣系地聚合物混凝土其28天抗压强度40MPa，3天抗压强度达到19MPa。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。