堿激發混凝土及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種混凝土，具體涉及一種以硅鈣渣為原材料的堿激發混凝土及其制 備方法。
【背景技術】
[0002] 我國山西、內蒙古等地區出產高鋁粉煤灰，其鋁含量高達40%~60%。為充分利用 此種鋁礦資源，國內大多采用石灰石燒結法對其進行提鋁處理。硅鈣渣是高鋁粉煤灰提取 氧化鋁后的殘渣，其富含硅、鈣組分，且主要礦物成分為硅酸二鈣。由于提鋁過程中會有部 分堿液殘留，因此硅鈣渣通常含有3%~8%的堿。這為硅鈣渣的資源化處理帶來了極大的 不便。資料表明，采用石灰石燒結法生產氧化鋁，從粉煤灰中每提取1噸氧化鋁，即排放出約 2.5噸硅鈣渣。因此，如果無法得到有效的利用，硅鈣渣的堆置不僅會占用大量土地，而且會 對環境造成污染，從而影響到高鋁粉煤灰提取氧化鋁生產的經濟效益。
[0003] 另一方面，20世紀40年代以來，人們通過堿激發劑激發具有潛在膠凝活性的工業 廢渣獲得了具有膠凝性能的新型無機膠凝材料-堿激發膠凝材料。其中堿激發劑通常為苛 性堿(Μ0Η)和可溶性硅酸鹽(M 2Si〇4，M為堿金屬)或者非硅酸鹽的酸鹽(M2C〇3、M2S〇3、M3P〇4、MF 等，Μ為堿金屬）；具有潛在膠凝活性的工業廢渣來源較為廣泛，通常為粒化高爐礦渣、粒化 磷渣、鋼渣、粉煤灰、偏高嶺土或以上兩種或兩種以上的硅酸鹽礦物混合物。
[0004] 隨著水泥工業的不斷發展，低能耗、低環境負荷、低碳效果顯著的新型膠凝材料越 來越受到人們的青睞。與普通硅酸鹽水泥相比，堿激發膠凝材料因以偏高嶺土、礦渣、粉煤 灰等工業廢渣為主要原料，且制備過程中不須經歷高溫煅燒過程，因此具有顯著的資源能 源消耗低、環境負荷低的優點。除此之外，堿激發膠凝材料還在強度、耐高溫、耐酸、固結重 金屬離子等方面具有獨特的優勢，因此自誕生以來便受到了人們的重視。
[0005] 考慮到硅鈣渣的主要成分為具有一定膠凝活性的硅酸二鈣，且自身含有一定量的 堿，因此利用硅鈣渣制備堿激發膠凝材料是其大規模資源化利用的一種有效途徑。
[0006] 現有技術中，專利文獻CN103351105 Α公開了一種以硅鈣渣為主要原料的堿激發 膠凝材料，其通過將質量百分含量70 %的硅鈣渣微粉(80μπι篩余26.0%~31.0%)、15%~ 25 %的礦粉(比表面積400m2/kg)和5 %~15 %的超細礦粉(比表面積600m2/kg)進行混合，制 備得到娃鈣渣-礦粉-超細礦粉復合粉料(堿激發膠凝材料粉料），再通過摻入Na 20含量占該 復合粉料質量1 %~5 %的液體水玻璃(模數2.00~3.00 )，在常溫條件下可制備得到強度性 能優異的堿激發膠凝材料，其中優選配比為70%硅鈣渣微粉(80μπι篩余26.0%~28.0%)、 15 %礦粉（比表面積400m2/kg)、15%超細礦粉（比表面積600m2/kg)以及Na 20含量占復合粉 料質量4%~5 %的液體水玻璃(模數2.40)。
【發明內容】
[0007] 本發明的主要目的在于，針對目前硅鈣渣制備堿激發膠凝材料在應用技術研究領 域的不足，結合目前硅鈣渣制備堿激發膠凝材料的相關研究成果，提供了一種新的以硅鈣 渣制備堿激發膠凝材料為原料的堿激發混凝土及其制備方法，從而更加適于實用。
[0008] 本發明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。
[0009] 依據本發明提出的一種堿激發混凝土，其特征在于：
[0010] 所述的堿激發混凝土的組分及各組分質量百分含量為：
[0011]堿激發膠凝材料粉料 12.5%~20.8% 水玻璃（Na20* nSi02) 2.1%~3.5% 粗集料 35.9%~43 5%
[0012] 細集料 2f.4%~35.6% 水 6.3% ~10.4%，
[0013] 所述的堿激發膠凝材料粉料的組分及各組分的質量百分含量分別為:硅鈣渣微粉 70 %、礦粉15%~25%和超細礦粉5%~15%，所述的硅鈣渣微粉是將原狀硅鈣渣粉磨至80 4111篩余26.0%~28.0% ;所述的水玻璃(恥20.1^02)，模數11為2.00~3.00。
[0014] 本發明的目的及其解決技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。
[0015]優選的，前述的堿激發混凝土，其中所述的堿激發膠凝材料粉料中的礦粉的比表 面積為400m2/kg，所述的礦粉占堿激發膠凝材料粉料的質量百分比為15%。
[0016]優選的，前述的堿激發混凝土，其中所述的堿激發膠凝材料粉料中的超細礦粉的 比表面積為600m2/kg，所述的超細礦粉占堿激發膠凝材料粉料的質量百分比為15%。 [0017]優選的，前述的堿激發混凝土，其中所述的水玻璃(他2〇*113;[02)的模數11為2.40。 [0018]優選的，前述的堿激發混凝土，其中所述的細集料為中粗河砂，細度模數為2.8。 [0019]優選的，前述的堿激發混凝土，其中所述的粗集料為碎石，采用連續級配、粒徑分 別為5~10mm和10~20mm的碎石配制而成質量比為4:6。
[0020]優選的，前述的堿激發混凝土，其中所述的水包括水玻璃溶液中的水。
[0021 ]前述的堿激發混凝土，其制備方法包括
[0022] (1)將硅鈣渣烘干后粉磨至80μπι篩余26.0%~28.0%，得到硅鈣渣微粉；
[0023] (2)將硅鈣渣微粉、礦粉和超細礦粉混合均勻，得到堿激發膠凝材料粉料；
[0024] (3)將所述的堿激發膠凝材料粉料、粗集料、細集料和水加入混凝土攪拌機中攪拌 均勻；
[0025] (4)加入液體水玻璃(Na20 · nSi02)，攪拌均勻，得到所述的堿激發混凝土。
[0026]借由上述技術方案，本發明一種堿激發混凝土及其制備方法至少具有下列優點： [0027] 1、本發明提供了一種以硅鈣渣制備堿激發膠凝材料為原料制備的堿激發混凝土 及其制備方法，所制得的堿激發混凝土具有優異的工作性能及強度性能。這彌補了現有技 術中硅鈣渣制備堿激發膠凝材料在應用領域研究的空白，是對現有堿激發膠凝材料應用技 術領域的有效拓展。
[0028] 2、與硅酸鹽水泥混凝土相比，本發明提供的堿激發混凝土具有更為優異的抗凍融 循環性能，可適用于嚴寒區混凝土建筑物的制備。
[0029] 3、與硅酸鹽水泥混凝土相比，本發明提供的堿激發混凝土具有更為優異的抗硫酸 鹽侵蝕性能，可適用于海洋環境下混凝土建筑物的制備。
[0030] 4、硅鈣渣是高鋁粉煤灰提取氧化鋁后排放的殘渣。本發明所述的堿激發混凝土所 用膠凝材料為以硅鈣渣為主要原料制備的堿激發膠凝材料，這有利于硅鈣渣的資源化利用 及高鋁粉煤灰提取氧化鋁產業的可持續發展。
[0031] 上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段， 并可依照說明書的內容予以實施，以下以本發明的較佳實施例詳細說明如后。
【具體實施方式】
[0032] 為更進一步闡述本發明為達成預定發明目的所采取的技術手段及功效，以下結合 較佳實施例，對依據本發明提出的一種堿激發混凝土及其制備方法其【具體實施方式】、結構、 特征及其功效，詳細說明如后。在下述說明中，不同的"一實施例"或"實施例"指的不一定是 同一實施例。此外，一或多個實施例中的特定特征、結構或特點可由任何合適形式組合。
[0033] 實施例1
[0034]本實施例提供一種堿激發混凝土的制備方法：
[0035] (1)制備硅鈣渣微粉:將原狀硅鈣渣烘干后，在球磨機中粉磨至80μπι篩余26.0 %~ 28.0 %，制備得到硅鈣渣微粉；
[0036] (2)制備堿激發膠凝材料粉料：以硅鈣渣微粉、比表面積400m2/kg的礦粉、比表面 積600m2