一種赤泥基堿激發(fā)膠凝材料制備的紅色飾面砂漿的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及建筑工程用膠凝材料，主要涉及以赤泥為主要原料制備的堿激發(fā)膠凝 材料及運用這種膠凝材料制備的外墻裝飾用飾面砂漿。
【背景技術】
[0002] 堿激發(fā)膠凝材料是一種以硅鋁質廢棄物為主要制備原料、在堿的作用下而具有水 硬性的新型膠凝材料。該材料因制備過程能耗低、排放低，且能提供與硅酸鹽水泥基膠凝材 料相似的性能，其被認為是一種低碳膠凝材料。目前，適合于該材料的原材料主要有赤泥、 粉煤灰、鋼渣等廢棄物。
[0003] 飾面砂漿是一種由無機膠凝材料、填料、添加劑和（或）骨料所組成的用于建筑墻 體表面裝飾的材料。該材料特別適用于圓柱、弧形等異形墻面的涂刷，且能根據用戶要求而 改變顏色，具有集安全、抗裂、透氣、憎水、裝飾于一體的優(yōu)點，已在發(fā)達國家廣泛代替涂料 和瓷磚應用于建筑物的內、外墻裝飾。目前，飾面砂漿的無機膠凝材料主要為白水泥。
[0004] 飾面砂漿要求無基膠凝材料強度發(fā)展快、耐溫變及耐水性好、粘接力強，而堿激 發(fā)膠凝材料恰恰具有上述性能特性。相關研究表明，堿激發(fā)膠凝材料6小時強度可超過 20.0 MPa，經歷300次凍融循環(huán)（_20°C~20°C )后質量損失小于1 %，粘接強度大于2. OMPa。 因此，發(fā)揮堿激發(fā)膠凝材料的性能優(yōu)勢，利用其制備飾面砂漿將使得產品的性能進一步提 升。
[0005] 另外需要指出的是，赤泥基堿激發(fā)膠凝材料本色為紅色，而目前大量用于外墻的 飾面砂漿多為紅色，也就是說以赤泥基堿激發(fā)作為膠凝材料制備飾面砂漿不需調色就能滿 足當前產品要求，這無疑降低了該產品成本。
[0006] 綜上述所，以赤泥為原料制備的堿激發(fā)膠凝材料作為飾面砂漿的膠凝組分，將突 破以價格高、需高溫煅燒的白水泥為主要膠凝組分的飾面砂漿制備工藝。這種突破不僅具 有廢棄物資源化利用、節(jié)能減排的效果，而且還會使砂漿性能提升、成本降低。
[0007] 經檢索，未見以堿激發(fā)膠凝材料為無機膠凝組分制備飾面砂漿的相關專利公開， 更未見以紅色的赤泥基堿激發(fā)膠凝材料制備紅色飾面砂漿的專利公開。
【發(fā)明內容】
[0008] 本發(fā)明的目的在于研究一種赤泥基堿激發(fā)膠凝材料制備的紅色飾面砂漿，基于赤 泥呈紅色的事實，借助赤泥基堿激發(fā)膠凝材料強度發(fā)展快、耐久性好、粘接力強的性能優(yōu) 勢，實現高性能紅色飾面砂衆(zhòng)的制備。
[0009] 本發(fā)明提供一種以赤泥基堿激發(fā)膠凝材料為無機膠凝組分的紅色飾面砂漿，由赤 泥基堿激發(fā)膠凝材料、石英砂、乳膠粉、纖維素醚、憎水膠粉組成。其中，所述赤泥基堿激發(fā) 膠凝材料由60~70%赤泥+30%礦渣粉+0~10%偏高嶺土組成粉料，該粉料由3~5% 水玻璃（以Na 2O計，占粉料的質量百分比，下同）激發(fā)。該膠凝材料在水灰比0. 5、膠砂比 1/3條件下成型，在標準條件（20°C，95% RH)下養(yǎng)護6小時，抗壓強度大于20.0 MPa ;其砂漿 流動度為170±5mm ;所述赤泥為燒結法赤泥，其細度為45 ym方孔篩篩余不大于20.0 %;所 述礦渣粉的比表面積不小于400m2/kg，活性等級不低于S95 ;所述偏高嶺土的活性指數不小 于100 ;所述液體水玻璃的模數不高于2. 2,不低于1. 6 ;所述石英砂的細度為30~60目， SiO2含量不低于98. 8 %，含粉量不高于0. 2 %。飾面砂漿膠砂比設定為1/4 ;所述乳膠粉為 水溶性可再分散粉末，可以是乙烯/醋酸乙烯酯的共聚物、醋酸乙烯/叔碳酸乙烯的共聚 物以及丙烯酸的共聚物，其固含量不低于98%，其他諸性能滿足《可再分散性乳膠粉》（GB/ T 29594-2013)要求，用量不大于2% ;所述纖維素醚可以是甲基纖維素、羥丙基甲基纖維 素、羥乙基纖維素的醚化物，其對膠凝材料凝結時間的影響不超過± 10分鐘，用量不大于 0.2% ;所述憎水膠粉是通過聚氧化乙烯樹脂、有機硅對醋酸乙烯/乙烯乳液改性而成的一 種憎水型聚合物功能膠粉，其用量不大于0. 2% ;偏高嶺土、液體水玻璃、石英砂、乳膠粉、纖 維素醚、憎水膠粉均可商購獲得。
[0010] 本發(fā)明的紅色飾面砂漿的制備方法，涉及如下步驟：
[0011] 1)粉磨：將烘干燒結法赤泥及礦渣粉磨至設定細度。
[0012] 2)均化：按照設定比例，將赤泥、礦渣、偏高嶺土混合均勻，得到復合粉體。
[0013] 3)稱量與混合：按照設定用量，稱取乳膠粉、纖維素醚及憎水膠粉，與復合粉體拌 合均勻，得到飾面砂漿用粉料。
[0014] 4)拌合：在粉料中添加一定量的液體水玻璃，攪拌均勻，得到飾面砂漿。拌合砂漿 需要的水已事先加入到液體水玻璃中，并已攪拌均勻。
[0015] 其中，在步驟3)中可添加其他顏色的添加劑，從而改變砂漿顏色。
[0016] 在步驟3)中可添加纖維等其他改性組分，從而提高砂漿的抗裂性等性能。
[0017] 采用上述技術方案，經驗證以本發(fā)明的制備方法得到的飾面砂漿性能優(yōu)良，可代 替涂料及瓷磚用于外墻裝飾。實施結果表明，飾面砂漿240分鐘吸水率小于2. 0%，抗壓強 度大于25. OMPa，拉伸粘接強度大于I. 75MPa，耐候性達到1級。
[0018] 本發(fā)明以顯紅色的赤泥基堿激發(fā)膠凝材料作為無機膠凝組分，制備紅色飾面砂 漿，既實現了赤泥的資源化利用，又發(fā)揮了堿激發(fā)膠凝材料的性能優(yōu)勢，且提升了飾面砂漿 性能。
[0019] 本發(fā)明所用無機膠凝組分為赤泥基堿激發(fā)膠凝材料。該材料作為膠結組分，粘接 砂漿中各顆粒，并粘接墻體。按照"60~70%赤泥+30%礦渣粉+0~10%偏高嶺土"的配 比，在3~5%水玻璃（以Na 2O計，占粉料的質量百分比）激發(fā)條件下，該膠凝材料具有快 硬早強特點，其6小時抗壓強度大于20.0 MPa。若因赤泥成分變動而使膠凝材料不具備快硬 早強性能，可采取如下措施：
[0020] (1)調整赤泥、礦渣粉、偏高嶺土及水玻璃比例；
[0021] (2)添加石灰作為促凝、增強組分，但添加量不宜過多，否則膠凝材料凝結時間過 短而影響施工。在本發(fā)明中，石灰的摻量不超過5% (占復合粉體的質量百分比）。
[0022] (3)添加熱活化老赤泥作為促凝、增強組分。熱活化老赤泥為堆存時間長達數年的 老赤泥經700°C灼燒1小時后的赤泥，其摻量不超過10% (占復合粉體的質量百分比），否 則膠凝材料凝結過快。
[0023] 本發(fā)明所用赤泥為燒結法赤泥。該赤泥呈紅色，其主要礦物成分為硅酸二鈣。這 種赤泥為新排放赤泥，其膠凝活性較高，只需烘干、粉磨至45 y m方孔篩篩余小于20. 0 %即 可用作膠凝材料制備原材料。本發(fā)明的實施結果表明，采用這種新赤泥制備的堿激發(fā)膠凝 材料在礦渣粉的促凝促硬作用下，其凝結迅速、強度發(fā)展快。對于陳放時間超過數年的老赤 泥，其活性礦物已經水化轉變?yōu)樗杷徕}，從而使赤泥喪失膠凝活性。本發(fā)明的實施結果 表明，采用這種老赤泥制備的堿激發(fā)膠凝材料，盡管試樣能夠正常凝膠，但早期強度很低， 其3天抗壓強度不超過10.0 MPa。為了再活化老赤泥，可采用低溫熱活化的方法：700°C灼 燒1小時。本發(fā)明的實施結果表明，活化老赤泥比新赤泥具有更顯著的膠凝活性，膠凝材料 凝結更為迅速，但前者因多孔而導致膠凝材料需水量變大。為了利用活化老赤泥活性高的 優(yōu)勢，并避免其多孔而影響漿體工作性能的劣勢，本發(fā)明提出以活化老赤泥作為促凝增強 組分。實施結果表明，摻用10%活化老赤泥代替石灰作為促凝、增強組分，膠凝材料的3天、 28天抗壓強度分別提高10.0 MPa和5. OMPa。
[0024] 本發(fā)明所用礦渣粉由粒狀水淬礦渣粉磨得到，其比表面積大于400m2/kg，其起促 凝增強作用。本發(fā)明的實施結果表明，僅以赤泥、水玻璃兩組分制備堿激發(fā)膠凝材料，其在 常溫下凝結緩慢，且強度發(fā)展慢。為了促進上述膠凝材料的凝結，必須提高養(yǎng)護溫度。例 如，將養(yǎng)護溫度從常溫（20°C)提高至60°C，膠凝材料在數十分鐘內即凝結，且6小時強度 可達到25. OMPa以上。但飾面砂漿的施工及使用環(huán)境均為自然環(huán)境，不可能采取高溫養(yǎng)護 措施，故這種膠凝材料不適用于飾面砂漿的無機膠凝組分。在上述膠凝材料中摻用一定量 礦渣粉，其凝結硬化行為將大不同。實施結果表明，摻用30%礦渣粉，膠凝材料可在1小時 內凝結，且6小時強度可達到20.0 MPa以上。
[0025] 本發(fā)明所用偏高嶺土的活性指數大于100,其主要發(fā)揮活性組分及微集料效應的 雙重作用。在常溫下，偏高嶺土的活性不及赤泥及礦渣，其反應較慢，因此偏高嶺土發(fā)揮的 是長期效應。在早期，赤泥及礦渣參與堿激發(fā)反應，生成低鈣硅比的C-S-H凝膠和（或） C-A-S-H凝膠。這種凝膠雖然具有一定的Na +鍵合能力，但Na +易迀移，進而造成砂漿泛白。 在摻用偏高嶺土的情況下，砂漿的泛堿得到有效抑制，這是因為顆粒極細的偏高嶺土不僅 充當微集料而密實砂漿，而且其反應產物為N-A-S-H凝膠，從而實現對Na +的鍵合。
[0026] 本發(fā)明所用堿激發(fā)劑為液體水玻璃，其質量滿足《工業(yè)硅酸鈉》（GB/T4209-2008) 的要求，其模數為1. 6到2. 2,固含量為35. 0~50. 0%。
[0027] 本發(fā)明所用乳膠粉起增強粘接力作用，以提高飾面砂漿的粘結能力；所用纖維素 醚起增稠、保水作用，增強飾面砂漿的抗泛堿能力；所用憎水膠粉起疏水作用，以有效改善 飾面砂衆(zhòng)的泛堿性能。
【具體實施方式】
[0028] 實施例1
[0029] 按照配比"70%赤泥+30%礦渣粉+5%水玻璃（以Na2O計）"制備赤泥基堿激發(fā) 膠凝材料。采用30~60目的石英砂為骨料，膠砂比1:4,水灰比根據新拌砂漿的流動度確 定，所有砂漿的流動度均控制在170±5mm。按照JC/T 1024- 2007《墻體飾面砂漿》中的相 關要求進行砂漿的物理力學性能測試。
[0030] 由表1知，以赤泥基堿激發(fā)膠凝材料作為膠凝材料，所制備的飾面砂漿具有優(yōu)異 的強度性能及良好的耐沾污性能，但其抗泛堿性能較差。眾所周知，抗泛堿性能是決定飾面 砂漿品質的重要性能，因此有必要以砂漿的抗泛堿性能為主要考核指標，進行赤泥基飾面 砂漿的性能優(yōu)化。
[0031]表 1
[0034] 實施例2
[0035] 本實施例中，膠凝材料所用粉體由70 %赤泥與30 %礦渣粉組分，分別以1 %、2 %、 3%、4%、5%的水玻璃（以Na2O計）作為激發(fā)劑制備赤泥基堿激發(fā)膠凝材料。采用30~ 60目的石英砂為骨料，膠砂比1:4,水灰比根據新拌砂漿的流動度確定，所有砂漿的流動度 均控制在170±5mm。按照JC/T1024- 2007《墻體飾面砂漿》中的相關要求進行砂漿的物 理力學性能測試。
[0036] 在白水泥水泥基飾面砂漿中，水泥水化過程中產生的Ca(OH) 2在砂漿干燥過程中 隨著H2O迀移至砂漿表面，并與空氣中的CO2發(fā)生反應生成CaCO3，從而在砂漿表面呈現泛堿 現象。本發(fā)明的飾面砂漿其膠凝材料為堿激發(fā)膠凝材料，其產生泛堿現象主要是干燥過程 中其內部的可溶性堿隨H