一种利用花岗岩石粉和燃煤渣制备一体化胶凝材料的方法

1.本发明涉及胶凝材料的制备技术领域，尤其涉及一种利用花岗岩石粉和燃煤渣制备一体化胶凝材料的方法。


背景技术：

2.胶凝材料，又称胶结料，其在物理、化学作用下，能从浆体变成坚固的石状体，并能胶结其他物料，制成有一定机械强度的复合固体的物质。水泥作为胶凝材料的典型代表之一，随着全球经济的不断发展，需求量日益增加。但是，水泥的制备过程具有高能耗、高碳排放的缺点，急需要寻找更加环保的胶凝材料来部分或完全替代水泥。与制备普通硅酸盐水泥过程相比，碱激发胶凝材料的原材料处理方法简单，制备过程具有低能耗、低排放、低成本的特点。碱激发胶凝材料以工业固废为原料，在一定程度上已成为绿色环保胶凝替代材料之一。
3.花岗岩石粉是花岗岩石材在工业利用的过程中产生的粉末废料，若不经过收集、处理就随意排放，会对农作物的生长产生抑制，板结农田，使人和动物产生呼吸道疾病，危害极大。目前我国花岗岩石粉主要用于制造建筑用砖等小规模利用，仍然急需大规模、高消耗的利用技术。中国专利cn 108821758 a公开了一种用花岗岩石材废料制备的透水砖及其制备方法，但该方法中烧成温度达到了1000℃以上，能耗过高，极大限制了该应用的推广；而且花岗岩石粉只是简单的被用作填料，硅铝组分没有得到较好的利用。
4.燃煤渣是工业燃煤锅炉行业中煤在燃煤锅炉中燃烧后残余的废渣。随着工业燃煤锅炉行业的装机容量的递增，伴随产生了大量未燃尽的固体废渣，为节约资源，保护环境实现我国的可持续发展战略，必须考虑合理利用。目前，由于利用途径有限，许多未被利用的燃煤渣露天堆放。如果不进行资源化处理，不仅需要占用大量的土地，甚至会引起火灾，也给周边的环境带来了危害和安全隐患。如何大量消耗掉堆积的燃煤渣，成为当前固体废弃物资源化利用领域研究的重难点。中国专利cn 109694219 a公开了一种透水煤渣砖，但该利用方式的外加药剂种类繁多，而且燃煤渣只用作骨料起到结构支撑的作用，几乎不参与任何化学反应，因此很大程度上限制了燃煤渣的掺加量。
5.尽管花岗岩石粉和燃煤渣均含有较高的硅铝组分，但由于其大多稳定存在于各自的晶格结构中不具有碱激发活性，无法参与到硅铝组分的溶解、缩聚反应中去，仅作为填料使用，极大程度地限制了花岗岩石粉和燃煤渣的掺量。


技术实现要素：

6.有鉴于此，有必要提供一种利用花岗岩石粉和燃煤渣制备一体化胶凝材料的方法，用以解决现有技术中花岗岩石粉或燃煤渣仅能作为少量填料使用的技术问题。
7.本发明的第一方面提供一种利用花岗岩石粉和燃煤渣制备一体化胶凝材料的方法，包括以下步骤：
8.将花岗岩石粉和燃煤渣混合后粉磨，得到混合料a；
9.将氢氧化钠k1、氧化钙k2、碳酸钠k3和/或碳酸氢钠k4、氢氧化钙k5、氢氧化镁k6、氢氧化铝k7、硅酸钠k8混合均匀，配制成化学药剂h；
10.将混合料a与化学药剂h混合均匀，得到混合料b，
11.将混合料b在有氧气氛下焙烧，得到胶凝材料前驱粉体；
12.将胶凝材料前驱粉体与水混合均匀，得到净浆；
13.将净浆进行成型养护，得到固化成型的胶凝材料。
14.本发明的第二方面提供一种胶凝材料，该胶凝材料通过本发明第一方面提供的利用花岗岩石粉和燃煤渣制备一体化胶凝材料的方法制备得到。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
16.本发明通过将花岗岩石粉与燃煤渣共同活化，提高可溶性硅铝组分的含量，不仅实现多固废协同利用，还以花岗岩石粉代替粉磨介质，建立了对原料机械活化时的“自磨体系”，并通过配制化学药剂h实现水硬性胶凝材料的自我加速硬化和强度加速增长，在显著提高粉磨效率和早期强度的同时还能降低经济成本；
17.本发明的方法具有简便安全、成本低、能耗较小、固废利用率高、环境友好以及经济效益高的特点；
18.本发明制备的胶凝材料早期抗压强度较高、抗渗性以及热稳定性好，且对重金属离子有较好的固化效果。
具体实施方式
19.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
20.本发明的第一方面提供一种利用花岗岩石粉和燃煤渣制备一体化胶凝材料的方法，包括以下步骤：
21.s1、机械活化：将花岗岩石粉和燃煤渣混合后粉磨，得到混合料a；
22.s2、配制化学药剂：将氢氧化钠k1、氧化钙k2、碳酸钠k3和/或碳酸氢钠k4、氢氧化钙k5、氢氧化镁k6、氢氧化铝k7、硅酸钠k8混合均匀，配制成化学药剂h；
23.s3、药剂混合：将混合料a与化学药剂h混合均匀，得到混合料b，
24.s4、加热活化：将混合料b在有氧气氛下焙烧，得到胶凝材料前驱粉体；
25.s5、制备净浆：将胶凝材料前驱粉体与水混合均匀，得到净浆；
26.s6、成型养护：将净浆进行成型养护，得到固化成型的胶凝材料。
27.在本发明的一些优选实施方式中，k1+k2≥60wt％，k3+k4+k5+k6+k7+k8≤40wt％。
28.本发明所用化学药剂h中各组分在体系中作用为：
29.氢氧化钠k1+氧化钙k2：氢氧化钠与氧化钙在热活化时产生强的侵蚀作用，侵入晶格内部破坏晶格结构增加活性硅铝的含量；经过热活化后物料中残余的氢氧化钠k1+氧化钙k2在溶解时使水溶液成碱性，为可溶性硅铝成分的溶解提供有利环境；氢氧化钠的溶解以及氧化钙的水化过程都会放出热量，在模具型腔内部形成自加热反应体系，加速水化硬化过程的反应速率，加快反应早期凝胶相的形成；提供的钠、钙离子可作为凝胶结构的形成原料，钙离子的引入可以生成具有速凝性的c
‑
s
‑
h凝胶相，在后期部分转化为聚合度更高的
c
‑
a
‑
s
‑
h凝胶相进一步复杂化凝胶结构，提高凝胶聚合程度从而使得水硬性胶凝材料的各项性能都得到提升。
30.氢氧化钠k1+氧化钙k2的加入在四个环节起到了关键性的作用，为了保证每个环节的作用能够产生，需要防止氢氧化钠k1+氧化钙k2过早被消耗殆尽，根据实验分析得出氢氧化钠和氧化钙的占比在满足不等式k1+k2≥60wt％的条件下对水硬性胶凝材料的性能可产生显著的提高。
31.碳酸钠k3+碳酸氢钠k4：碳酸钠与碳酸氢钠的加入在热活化时可对燃煤渣起到细化孔结构的效果，在后期的加水制备净浆的过程中减少用水量，同时也具有提供钠离子和碱性环境的作用；本发明的体系中，碳酸钠k3与碳酸氢钠k4的作用一致，本领域技术人员可根据需要选择单独加入碳酸钠k3和碳酸氢钠k4，也可将二者同时加入。
32.氢氧化钙k5：氢氧化钙的加入在引入钙离子的同时也提供碱性环境，主要作用是作为新的钙源，与氧化钙的区别在于不会与水反应，降低了制备净浆的过程中的用水量，同时可以保证在钙含量不变的条件下降低自加热反应的放热量起到调节水化硬化速率的作用，防止出现过早硬化、鼓胀和开裂等现象。
33.氢氧化镁k6：氢氧化镁的加入可引入镁离子，形成的部分mg(oh)2胶凝体，可使得水硬性胶凝材料后期的抗压强度得到保证，防止后期的水硬性胶凝材料出现强度反差。
34.氢氧化铝k7+硅酸钠k8：氢氧化铝与硅酸钠主要作为活性硅铝调节组分，用于直接调节原料的活性硅铝含量，使最终产物中硅铝单元结构可调；此外，硅酸钠的水溶液具有粘性，在前期可填补颗粒间的间隙，起到粘接的作用进而提高早期试样的密实度。
35.碳酸钠k3、碳酸氢钠k4、氢氧化钙k5、氢氧化镁k6、氢氧化铝k7和硅酸钠k8在制备胶凝材料的过程中均起到一定的调节、改善和增强的作用，但是k3、k4、k5、k6、k7和k8的组分含量过高会导致k1+k2组分含量的降低，导致热活化的侵蚀效果降低，活性硅铝组分含量较低，调节、改善和增强的作用无法发挥，出现性能不增反降的现象，根据实验分析得出碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钙、氢氧化镁、氢氧化铝和硅酸钠占比在满足不等式k3+k4+k5+k6+k7+k8≤40wt％的条件下对胶凝材料的性能可产生显著的提高。
36.本发明在粉磨过程中进行了机械活化，由于花岗岩石粉本身粒度较细且硬度高，相比于粒度大、易磨性好的燃煤渣起到了粉磨介质的作用。在花岗岩石粉的碾磨、挤压下，燃煤渣的晶格缺陷明显增多，暴露的硅铝活性位点增加，使其更容易在化学活化阶段让化学药剂h侵入晶格内破坏晶体结构。通过加入刚性的花岗岩石粉固体废弃物可以在不添加助磨剂的情况下，显著提高磨矿效率并降低磨矿成本。
37.本发明在化学活化与热活化同时进行的阶段，化学药剂h的侵蚀及高温的协同破坏作用使燃煤渣中晶格的缺陷进一步增多，更多的非活性硅铝成分转变为活性的可溶性硅铝成分，使得在水溶液中可溶解出更多的硅铝原料，为后期水化产物的增加奠定物质基础。
38.本发明在制备净浆以及成型养护阶段残余的氢氧化钠与氧化钙成为碱性激发剂，使水溶液成为碱性，促进可溶性硅铝成分的溶解。同时，氢氧化钠的溶解以及氧化钙的水化过程都会放出热量，在模具型腔内部形成自加热反应体系，加速水化硬化过程的反应速率，增加反应早期n
‑
a
‑
s
‑
h凝胶相。钙离子的引入可以生成具有速凝性的c
‑
s
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h凝胶，复杂化凝胶结构并在后期部分转化为聚合度更高的c
‑
a
‑
s
‑
h凝胶相，显著提高凝胶聚合程度从而使得胶凝材料的各项性能得到提升。
39.机械活化、化学活化以及热活化的效果对于燃煤渣都明显大于花岗岩石粉，因此残留的未被活化的组分是以花岗岩石粉为主，该部分作为填料来填补胶凝材料的孔隙结构，使得胶凝材料中含有了抗渗性以及热稳定性好的成分从而使得整体性能有所提高。同时，花岗岩石粉因其密度很高而且不会因温度及空气成份的改变而发生变化，这样被花岗岩石粉填补的孔隙不会因环境的变化而失效，降低了胶凝材料内部与空气接触的概率，有效抑制了泛霜的现象。综合效益最直观的表现为使得到的胶凝材料具有较好的早期抗压强度，各项综合性能均有所提高，并降低了养护条件。
40.在本发明的一些优选实施方式中，化学药剂h中各组分质量百分比满足：60％≤k1+k2≤90％，10％≤k3+k4+k5+k6+k7+k8≤40％。进一步为：65％≤k1+k2≤80％，20％≤k3+k4+k5+k6+k7+k8≤35％。在该比例范围内，所得固化后的胶凝材料具有最优的性能。
41.在本发明的一些优选实施方式中，氢氧化钠k1与氧化钙k2的质量比为1：(0.25～0.875)，进一步为1：(0.5～0.625)，该比例范围内具有最优的活化效果。
42.在本发明的一些更优选实施方式中，氢氧化镁k6的加入量占化学药剂h总量的1％～6％，进一步为2％～5％，更进一步为3％～4％。
43.在本发明的一些优选实施方式中，碳酸钠k3+碳酸氢钠k4的加入量占化学药剂h总量的1％～10％，进一步为3％～6％。
44.在本发明的一些优选实施方式中，氢氧化钙k5的加入量占化学药剂h总量的2％～10％，进一步为4％～8％。
45.在本发明的一些优选实施方式中，氢氧化铝k7+硅酸钠k8的加入量占化学药剂h总量的5％～20％，进一步为9％～17％。
46.在本发明的一些具体实施方式中，化学药剂h中各组分质量百分比为：氢氧化钠k
1 40％～50％、氧化钙k
2 25％～30％、碳酸钠k3+碳酸氢钠k
4 3％～6％、氢氧化钙k
5 4％～8％、氢氧化镁k
6 3％～4％、氢氧化铝k72％～5％、硅酸钠k
8 7％～12％。
47.本发明中，花岗岩石粉和燃煤渣分别为石材行业在花岗岩石材的开采、加工、利用等过程中产生的粉末废料以及工业燃煤锅炉行业中煤在燃煤锅炉中燃烧后残余的废渣。
48.在本发明的一些具体实施方式中，花岗岩石粉的主要化学成分是：co2烧失量为0wt％～2wt％，sio2含量为60wt％～80wt％，al2o3含量为10wt％～25wt％，na2o含量为2wt％～6wt％，k2o含量为2wt％～6wt％，fe2o3含量为1wt％～3wt％，cao含量为1wt％～3wt％。
49.在本发明的一些具体实施方式中，燃煤渣的主要化学成分是：co2烧失量为4wt％～10wt％，sio2含量为43wt％～64wt％，al2o3含量为20wt％～40wt％，fe2o3含量为2wt％～6wt％，cao含量为1wt％～3wt％。
50.本发明中，按质量百分比计，混合料a包括以下组分：燃煤渣70％～90％、花岗岩石粉10％～30％。进一步为：70％～80％、花岗岩石粉20％～30％。
51.本发明中，所得混合料a的d90粒径为400目及以下。
52.本发明中，按质量百分比计，混合料b包括以下组分：混合料a70％～90％、化学药剂h10％～30％；进一步为：混合料a 80％～85％、化学药剂h15％～20％。
53.本发明中，焙烧的温度为450～650℃，进一步为500～550℃；焙烧的时间1～3h，进一步为2h。
54.本发明中，焙烧后还包括冷却至室温后振磨机振磨过程。进一步地，振磨时间为10～60s。
55.本发明中，胶凝材料前驱粉体与水的固液比为1g：0.25～0.40ml，进一步为1g：0.3～0.35ml。
56.本发明中，成型的方式为将净浆导入模具中振动成型。
57.本发明中，养护的方式为：将浇注有净浆的模具密封后置于室温下养护1～2天后脱模，脱模后继续养护至规定期龄，得到胶凝材料。
58.在本发明的一些优选实施方式中，规定期龄为3～28天。
59.本发明的第二方面提供一种胶凝材料，该胶凝材料通过本发明第一方面提供的利用花岗岩石粉和燃煤渣制备一体化胶凝材料的方法制备得到。
60.为避免重复，先将本发明具体实施方式中所涉及部分原料的或工艺参数统一描述如下，具体实施例中不再赘述：
61.花岗岩石粉是指花岗岩石材在工业利用的过程中产生的粉末废料，主要化学成分是：co2烧失量为0.98wt％，sio2含量为70.01wt％，al2o3含量为16.32wt％，na2o含量为4.19wt％，k2o含量为4.28wt％，fe2o3含量为1.78wt％，cao含量为1.27wt％。
62.燃煤渣是指工业燃煤锅炉行业中煤在燃煤锅炉中燃烧后残余的废渣，主要化学成分是：co2烧失量为6.68wt％，sio2含量为53.98wt％，al2o3含量为30.31wt％，fe2o3含量为4.20wt％，cao含量为1.77wt％。
63.实施例1
64.实施例1提供了一种利用花岗岩石粉和燃煤渣制备一体化胶凝材料的方法，包括以下步骤：
65.(1)机械活化：将花岗岩石粉(初始粒径为50目以下)和燃煤渣(初始粒径为5目以下)放在烘箱中，烘至质量不再变化，冷却至室温后按m(花岗岩石粉)：m(燃煤渣)＝2:8混合放入振磨机中粉磨4min至d90粒径为400目，得到混合料a；
66.(2)配制化学药剂：按质量百分比计k1＝50％，k2＝25％，k3＝3％，k4＝2％，k5＝5％，k6＝3％，k7＝2％，k8＝10％，配制得到化学药剂h；
67.(3)药剂混合：将20wt％化学药剂h加入80wt％混合料a中，振磨10s混匀，得到混合料b；
68.(4)加热活化：将混合料b在500℃温度下焙烧2h，自然冷却后，振磨10s，得到胶凝材料前驱粉体；焙烧气氛为空气；
69.(5)制备净浆：向上述胶凝材料前驱粉体中加入自来水，搅拌均匀，得到净浆；其中，水溶液的体积(ml)与胶凝材料前驱粉体的质量(g)比为0.35；
70.(6)成型养护：将上述净浆浇注到模具中振动成型，得到试样，随后将振动成型后的试样用自封袋密封后在室温下养护1天，脱模后将试样置于自封袋密封后在室温下继续养护至第7天，即可得到固化后的胶凝材料。
71.实施例2
72.实施例2提供了一种利用花岗岩石粉和燃煤渣制备一体化胶凝材料的方法，包括以下步骤：
73.(1)机械活化：将花岗岩石粉(初始粒径为50目以下)和燃煤渣(初始粒径为5目以
下)放在烘箱中，烘至质量不再变化，冷却至室温后按m(花岗岩石粉)：m(燃煤渣)＝3:7混合放入振磨机中粉磨4min至d90粒径为400目，得到混合料a；
74.(2)配制化学药剂：按质量百分比计k1＝50％，k2＝30％，k3＝3％，k4＝0％，k5＝4％，k6＝4％，k7＝2％，k8＝7％，配制得到化学药剂h；
75.(3)药剂混合：将15wt％化学药剂h加入85wt％混合料a中，振磨10s混匀，得到混合料b；
76.(4)加热活化：将混合料b在550℃温度下焙烧2h，自然冷却后，振磨10s，得到胶凝材料前驱粉体；焙烧气氛为空气；
77.(5)制备净浆：向上述胶凝材料前驱粉体中加入自来水，搅拌均匀，得到净浆；其中，水溶液的体积(ml)与胶凝材料前驱粉体的质量(g)比为0.30；
78.(6)成型养护：将上述净浆浇注到模具中振动成型，得到试样，随后将振动成型后的试样用自封袋密封后在室温下养护1天，脱模后将试样置于自封袋密封后在室温下继续养护至第7天，即可得到固化后的胶凝材料。
79.实施例3
80.实施例3提供了一种利用花岗岩石粉和燃煤渣制备一体化胶凝材料的方法，包括以下步骤：
81.(1)机械活化：将花岗岩石粉(初始粒径为50目以下)和燃煤渣(初始粒径为5目以下)放在烘箱中，烘至质量不再变化，冷却至室温后按m(花岗岩石粉)：m(燃煤渣)＝2:8混合放入振磨机中粉磨4min至d90粒径为400目，并得到混合料a；
82.(2)配制化学药剂：按质量百分比计k1＝40％，k2＝25％，k3＝4％，k4＝2％，k5＝8％，k6＝4％，k7＝5％，k8＝12％，配制得到化学药剂h；
83.(3)药剂混合：将15wt％化学药剂h加入85wt％混合料a中，振磨10s混匀，得到混合料b；
84.(4)加热活化：将混合料b在550℃温度下焙烧2h，自然冷却后，振磨10s，得到胶凝材料前驱粉体；焙烧气氛为空气；
85.(5)制备净浆：向上述胶凝材料前驱粉体中加入自来水，搅拌均匀，得到净浆；其中，水溶液的体积(ml)与胶凝材料前驱粉体的质量(g)比为0.30；
86.(6)成型养护：将上述净浆浇注到模具中振动成型，得到试样，随后将振动成型后的试样用自封袋密封后在室温下养护1天，脱模后将试样置于自封袋密封后在室温下继续养护至第7天，即可得到固化后的胶凝材料。
87.实施例4～9
88.实施例4～9与实施例1相比，区别仅在于，化学药剂h中各组分含量不一致，具体见表1。
89.实施例10
90.实施例10与实施例1相比，区别仅在于，药剂混合过程不一致，具体如下：
91.将10wt％化学药剂h加入90wt％混合料a中，振磨10s混匀，得到混合料b。
92.实施例11
93.实施例11与实施例1相比，区别仅在于，药剂混合过程不一致，具体如下：
94.将30wt％化学药剂h加入70wt％混合料a中，振磨10s混匀，得到混合料b。
95.对比例1
96.对比例1与实施例1相比，区别仅在于，机械活化过程不一致，具体如下：
97.(1)机械活化：将花岗岩石粉(初始粒径为50目以下)和燃煤渣(初始粒径为5目以下)放在烘箱中，烘至质量不再变化，冷却至室温后按m(花岗岩石粉)：m(燃煤渣)＝0:1混合放入振磨机中粉磨7min至d90粒径为400目，得到混合料a。
98.对比例2
99.对比例2与实施例1相比，区别仅在于，机械活化过程不一致，具体如下：
100.(1)机械活化：将花岗岩石粉(初始粒径为50目以下)和燃煤渣(初始粒径为5目以下)放在烘箱中，烘至质量不再变化，冷却至室温后按m(花岗岩石粉)：m(燃煤渣)＝1:1混合放入振磨机中粉磨4min至d90粒径为400目，得到混合料a。
101.对比例3～6
102.对比例3～6与实施例1相比，区别仅在于，化学药剂h中各组分含量不一致，具体见表1。
103.表1
[0104][0105]
采用《gb 175
‑
2007通用硅酸盐水泥》、《gb 50164
‑
2011混凝土质量控制标准》中规定的测试标准对上述实施例1～11及对比例1～6所得水硬性胶凝材料进行性能测试，并将试样在1000℃的高温中保温30min取出，冷却至室温后测其抗压强度的损失率判断其热稳定性，结果见表2。
[0106]
表2
[0107]
[0108][0109]
通过以上数据可以看出，采用本实施例1～3中的方法，均能得到早期强度较高的花岗岩石粉和燃煤渣一体化胶凝材料，且在抗渗性以及热稳定性等方面均有明显提高。
[0110]
与实施例1对比，实施例4和实施例5表示氢氧化镁的掺量在偏低和偏高时的影响。实施例4中未掺氢氧化镁虽然对早期强度几乎没有影响，但是28d后期时的强度出现了显著降低，早期的迅速反应导致试样后期强度没有保障，氢氧化镁的引入可以形成的部分mg
(oh)2胶凝体，该部分反应缓慢可使得水硬性胶凝材料后期的抗压强度得到保证，防止后期的水硬性胶凝材料出现强度反差。但是实施例5中氢氧化镁掺量占比达到6％后开始对早期的抗压强度出现抑制作用，使得早期抗压强度显著降低。
[0111]
与实施例1对比，实施例6和实施例7表示(k1+k2)：(k3+k4+k5+k6+k7+k8)的比值在偏高和偏低时的影响。当比值偏高时即k3、k4、k5、k6、k7、k8的添加量降低，各个药剂起到的功能会被限制，特别地，当实施例6中的氢氧化镁的添加量只有1.2％后，试样28d的抗压强度出现了轻微的回降的现象为18.3mpa。由于k1、k2在整个制备环节中多次产生作用因此当比值偏低时也就是k1、k2的量不足以实现各个环节的有益效应，导致试样的最终抗压强度出现降低。
[0112]
实施例8和实施例9表示k1:k2的比值在偏高和偏低时的影响。当比值偏高时增多了氢氧化钠的用量导致药剂成本增加，氧化钙的减少不仅减少了钙源而且导致加水时的放热效应变差，降低了早期的水化速度以及抗压强度；当比值偏低时，氢氧化钠用量减少弱化了热活化时的侵蚀作用降低热活化的效果，氧化钙的用量增加导致放热效应显著，会使得水化速度失控，造成剧烈反应引起产品出现鼓包、开裂等有害现象，特别地，当实施例9中的氧化钙占比达到35％后出现轻微的鼓胀现象，用氢氧化钙替代部分氧化钙后可以保证在钙含量不变的条件下降低放热量避免上述负面现象的产生。
[0113]
实施例10和实施例11分别表示化学药剂h的掺量在偏低和偏高时的影响。化学药剂h的加入量过多后，将导致固体废弃物利用率下降增加经济成本，而且减少了被活化的原料使得过量的化学药剂h作为无用组分留在试样内部，试样的抗压强度会有所下降；化学药剂h的加入量过少，将导致混合料a无法被完全活化，混合料a中还含有大量未被活化的组分，以及后续工艺中化学药剂h的量不足无法发挥作用，导致试样抗压强度降低。
[0114]
与实施例1相比，对比例1中未掺加花岗岩石粉，无法产生花岗岩石粉的助磨效应以及填料效应，导致研磨到相同的粒径范围需要的时间延长，且无法与燃煤渣和化学药剂h协同提高所得胶凝材料的性能。
[0115]
与实施例1相比，对比例2中掺加花岗岩石粉的量过多，导致活性更高的燃煤渣含量过低，原料中的活性硅铝组分减少，生成的胶凝材料量显著降低，在大量的花岗岩石粉作为填料需要胶结的情况下，最终产品的结构十分不牢固，在受压时易产生变形，进而导致抗压强度显著降低。
[0116]
与实施例1相比，对比例3的化学药剂h仅由氢氧化钠k1和氧化钙k2组成，除了7天抗压强度和渗透等级低外，还出现了后期强度倒退到17.5mpa的现象，其原因在于：不添加任何其他功能性药剂的条件下，氢氧化钠和氧化钙的各项效应得到强化使得早期水化反应的迅速进行，生成的凝胶包裹原料颗粒使得后期反应停止，同时氢氧化钠的添加量相对增加导致过多的氢氧化钠残留在试样内部，在空气中出现“泛霜”现象破坏了试样的结构，导致抗压强度和抗渗性降低。
[0117]
与实施例1相比，对比例4中未添加碳酸钠和碳酸氢钠，因此缺少碳酸钠/碳酸氢钠在热活化时对燃煤渣起到的细化孔结构作用，在后期的加水制备净浆的过程中大量水进入孔洞结构中无法起到溶液的作用，导致在相同的液固比条件下加水搅拌后形成黏聚团而非净浆，流动性差，可操作性差。
[0118]
与实施例1相比，对比例5中采用相同质量的氧化钙替代氢氧化钙，导致过多的氧
化钙与水反应，增加了制备净浆过程中的用水量，同时在钙含量不变的条件下增加自加热反应的放热量使得试样出现了鼓胀、开裂等负面现象。
[0119]
与实施例1相比，对比例6中缺少外加的活性硅铝组分，该部分起到的是提供参与聚合反应的硅铝原料，以及增加浆体的粘度的作用，因此缺少了该组分的补强作用后试样的早期强度以及抗渗性均出现一定程度的降低。
[0120]
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0121]
(1)本发明以花岗岩石粉和燃煤渣为制备胶凝材料的原料，使难以利用的惰性花岗岩石粉可以被大规模、高效益的利用，同时为研究较少的花岗岩石粉和燃煤渣固体废弃物的综合利用提供了新的方向。
[0122]
(2)本发明在燃煤渣中添加花岗岩石粉后，可使制备出的胶凝材料的抗渗性以及热稳定性能显著提升，抗渗性达到《gb 50164
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2011混凝土质量控制标准》中规定的p6抗渗等级，在周期性热作用下试样的强度损失率低于10％；花岗岩石粉因其密度很高而且不会因温度及空气成份的改变而发生变化，因此未参与反应的花岗岩石粉作为填料在胶凝材料中用于填补孔隙后性质稳定，能有效防止空气进入胶凝材料内部产生负面影响。
[0123]
(3)本发明在机械活化粉磨过程中混入了高硬度花岗岩石粉，在粉磨时起到微细粒钢球的作用，碾磨、挤压作用对燃煤渣的结构破坏更加明显，显著提高粉磨效率，降低了粉磨成本；在相同的粉磨时间里晶格的结构缺陷明显增加，即增加了可溶性活性硅铝的含量。
[0124]
目前为了提高物料粉磨效果，普遍采用外加助磨剂或者延长粉磨时间的方式。在本发明中添加高硬度的花岗岩石粉，充当了粉磨介质的作用，无需外加助磨剂，即可在较短的时间内达到同样的粉磨效果，不仅提高了能量的利用效率，还降低了经济成本。
[0125]
(4)本发明以配制的化学药剂h作为化学活化剂，利用高温与化学活化剂的协同活化作用，显著破坏晶体的结构，增加花岗岩石粉和燃煤渣中非晶态的活性硅铝组分含量。得到的胶凝材料前驱粉体，在后期的制备过程中只需加入水作为溶剂即可实现胶凝材料前驱粉体的水化硬化反应，无需配制碱性激发剂溶液简化了制备工艺。
[0126]
(5)本发明在搅拌、注模养护阶段粉体中残留的氢氧化钠溶解和氧化钙水化时会产生两个有益环境：
[0127]
第一个是碱性有益环境，溶解后的氢氧化钠与水化后的氢氧化钙使得加水后的整个环境呈碱性，有利于胶凝材料前驱粉体中的硅铝组分的溶解，为生成更多的水化产物提供原料。
[0128]
第二个是放热有益环境，氢氧化钠溶解以及氧化钙水化时会放出大量热量，使试样内部的温度升高，加速内部水化反应的进行，促进浆体硬化使得胶凝材料试样的早期强度有很大的提升。
[0129]
(6)本发明在室温下养护一定时间后脱模，7d地聚物抗压强度最高可达43.1mpa，达到了《gb 175
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2007通用硅酸盐水泥》中规定的42.5r强度等级。相比于目前普遍采用养护箱加热养护的方式来加速水化和硬化的速度，本方法在模具型腔内部形成了自加热反应体系，即在室温下试样内部自放热升温，不仅提高了能量的利用效率，还简化了养护方式。
[0130]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，
都应涵盖在本发明的保护范围之内。