一种新型碱激发矿渣‑粉煤灰胶凝材料缓凝剂及制备方法与流程

技术领域：
：本发明公开一种新型碱激发矿渣-粉煤灰胶凝材料缓凝剂，是一种碱激发矿渣-粉煤灰胶凝材料改性剂，同时还提供了其制备方法，属于建筑材料
技术领域：
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背景技术：
：：碱激发矿渣-粉煤灰胶凝材料是地聚合物胶凝材料，这种材料在制造产品时可利用矿物废物作为原料，在一定条件下养护短时间内即可达到较高强度，同时其产品具有优良的机械性能和耐酸碱、耐火、耐高温的性能，在建筑材料、高强材料、固核固废材料、密封材料、和耐高温材料等方面均有应用。虽然如此，由于这种材料的浆料凝结时间太短，不能达到国家规定的标准，在应用过程中不利于浆料的成型操作，难以保证制品的强度及其他性能要求，同时碱激发矿渣-粉煤灰胶凝材料具有脆性大的缺点，在一定程度上也限制它的应用。碱激发矿渣-粉煤灰胶凝材料常用的缓凝剂还有BF、TH、FQ复合缓凝剂，能使碱矿渣-粉煤灰胶凝材料缓凝时间在19h内任意调节，但这种缓凝剂配制工艺相当复杂，原料价格也相当高，且不环保；其他缓凝剂例如CBM、CBA系列、YP系列缓凝剂都存在用量少缓凝效果不明显，用量多强度显著下降，用量难以控制，同时制备工艺复杂，价格昂贵，在实际工程中难以应用；石膏、酒石酸等缓凝剂在标准养护条件下缓凝效果较明显，蒸养快速养护条件下并无实际缓凝效果；采用有机硅表面活性剂在矿渣颗粒表面建立薄膜阻止或延缓水化进程虽有效果，但是不能达到《通用硅酸盐水泥》GB175-2007/XG2-2015中规定的初凝时间不得小于45min以及终凝时间不得大于390min的要求，影响其实际应用。有人利用秸秆提取糖溶液通过催化剂催化作用与一定物质发生氧化反应，生成葡萄糖酸钠作为缓凝剂，但其制备工艺复杂，生产难度大，成本高，而且并未提及它的缓凝效果，而葡萄糖酸钠会影响碱激发矿渣-粉煤灰胶凝材料的后期强度使其产生强度倒缩。秸秆在我国资源丰富，但再生利用率较低，大量的秸秆被焚烧，产生雾霾，严重污染环境，造成了秸秆资源的极大浪费。技术实现要素：：本发明提供了一种新型碱激发矿渣-粉煤灰胶凝材料缓凝剂，在于解决碱激发矿渣-粉煤灰胶凝材料的闪凝问题，同时解决后期强度下降问题并改善其脆性。本发明进一步提供了一种新型碱激发矿渣-粉煤灰胶凝材料缓凝剂的制备方法，生产工艺简单，绿色环保，成本低廉，适用于工业化生产。本发明提供一种新型碱激发矿渣-粉煤灰胶凝材料缓凝剂，其特征在于是由以下重量份数比的原料制成的：秸秆50-95份，硅灰5-50份。本发明提供的一种新型碱激发矿渣-粉煤灰胶凝材料缓凝剂，所述的秸秆为玉米秸秆茎，长度为1-5mm。本发明提供的一种新型碱激发矿渣-粉煤灰胶凝材料缓凝剂的制备方法，其特征在于具体步骤如下：1）将秸秆分离及破碎：将秸秆茎、叶分离并干燥，取秸秆茎切成段用球磨机粗略破碎成长度1-5mm待用；2）将步骤1）破碎的秸秆按比例与硅灰混合均匀后，放入球磨机中粉磨10-60min，至400-1000目粉末，即得本发明。本发明是以秸秆为主要原材料生产新型碱激发矿渣-粉煤灰胶凝材料缓凝剂，从秸秆结构组成来看，其含有大量的纤维素、木质素以及半纤维素等物质，加入到碱激发矿渣-粉煤灰胶凝材料中可以起到纤维作用，从而改善其脆性。当秸秆遇碱溶液后可以使以醚键相连的木质素结构单元断开，同时连接木质素与半纤维素的酯键因皂化反应而断裂以及纤维素与半纤维之间的氢键断裂，分解为单糖，糖类含有许多-OH官能团，在碱性介质中与游离的Ga2+生成不稳定的的络合物，控制了水化初期液相中Ga2+的浓度产生缓凝作用，与此同时，羟基易与水分子通过氢键缔合，使碱激发矿渣-粉煤灰胶凝材料颗粒表面形成一层溶剂化水膜，阻碍了水化进程，从而具有缓凝的作用。硅灰主要成分是二氧化硅，具有极高的活性，平均粒径在0.1～0.3µm，比表面积为20～28m2/g。其细度和比表面积约为水泥的80～100倍，粉煤灰的50～70倍，属于超细粉，能够填充碱激发矿渣-粉煤灰胶凝材料材料颗粒间的孔隙，从而提高其后期强度。同时，硅灰可以起到助磨剂作用，解决秸秆粉磨时容易团聚的的问题。图1为新型碱激发矿渣-粉煤灰胶凝材料缓凝剂扫描电镜图。本发明的积极效果在于：本发明以秸秆为主要原材料制备新型碱激发矿渣-粉煤灰胶凝材料缓凝剂，玉米秸秆资源丰富且廉价，代替价格高昂、生产工艺繁琐、不环保的常用缓凝剂，缓凝效果明显，同时秸秆又可以起到纤维的作用，改善其脆性。本发明为秸秆综合利用提供了新的途径，而且生产工艺简单，绿色环保，成本低廉，经济效益和社会效益十分显著。附图说明：图1为本发明新型碱激发矿渣-粉煤灰胶凝材料缓凝剂扫描电镜图：图2为本发明新型碱激发矿渣-粉煤灰胶凝材料缓凝剂；图3为本发明折压比与缓凝剂掺量关系曲线。具体实施方式：通过以下实施例进一步举例描述本发明，并不以任何方式限制本发明，在不背离本发明的技术解决方案的前提下，对本发明所作的本领域普通技术人员容易实现的任何改动或改变都将落入本发明的权利要求范围之内。实施例1：1、玉米秸秆分离及破碎：将玉米秸秆茎、叶分离并干燥，本发明取秸秆茎切成段用球磨机粗略破碎成长度1-5mm待用。2、称取0.95千克玉米秸秆以及0.05千克硅灰助磨剂与玉米秸秆混合均匀，搅拌2-3min，混合完成后，放入球磨机粉磨30min，用0.02毫米（700目）筛子过筛，即制得一种新型碱激发矿渣-粉煤灰胶凝材料缓凝剂。实施例2：1、玉米秸秆分离及破碎：将玉米秸秆茎、叶分离并干燥，本发明取秸秆茎切成段用球磨机粗略破碎成长度1-5mm待用。2、称取0.8kg玉米秸秆以及0.2kg硅灰助磨剂与玉米秸秆混合均匀，搅拌2-3min，混合完成后，放入球磨机粉磨30min，用0.02毫米（700目）筛子过筛，使其细度达到700目以下，即制得一种新型碱激发矿渣-粉煤灰胶凝材料缓凝剂。实施例3：1、玉米秸秆分离及破碎：将玉米秸秆茎、叶分离并干燥，本发明取秸秆茎切成段用球磨机粗略破碎成长度1-5mm待用。2、称取0.7kg玉米秸秆以及0.3kg硅灰助磨剂与玉米秸秆混合均匀，搅拌2-3min，混合完成后，放入球磨机粉磨30min，用0.02毫米（700目）筛子过筛，使其细度达到700目以下，即制得一种新型碱激发矿渣-粉煤灰胶凝材料缓凝剂。实施例4：1、玉米秸秆分离及破碎：将玉米秸秆茎、叶分离并干燥，本发明取秸秆茎切成段用球磨机粗略破碎成长度1-5mm待用。2、称取0.6kg玉米秸秆以及0.4kg硅灰助磨剂与玉米秸秆混合均匀，搅拌2-3min，混合完成后，放入球磨机粉磨30min，用0.02毫米（700目）筛子过筛，使其细度达到700目以下，即制得一种新型碱激发矿渣-粉煤灰胶凝材料缓凝剂。实施例5：1、玉米秸秆分离及破碎：将玉米秸秆茎、叶分离并干燥，本发明取秸秆茎切成段用球磨机粗略破碎成长度1-5mm待用。2、称取0.5kg玉米秸秆以及0.5kg硅灰助磨剂与玉米秸秆混合均匀，搅拌2-3min，混合完成后，放入球磨机粉磨30min，用0.02毫米（700目）筛子过筛，使其细度达到700目以下，即制得一种新型碱激发矿渣-粉煤灰胶凝材料缓凝剂。试验例对实施例1-5制备的缓凝剂与激发矿渣-粉煤灰胶凝材料进行性能实验。凝结时间检测方法按照《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》GB/T1346-2011国家标准进行；强度检测方法按照《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》GB/T17617-1999进行；试块养护分为两阶段：第一阶段养护条件为蒸养养护，温度为60℃，养护时间24h，第二阶段为自然养护，养护温度20℃，湿度95%，养护时间48h，实验结果如表1及图3。表1.缓凝剂对激发矿渣-粉煤灰胶凝材料性能影响实施例掺量（%）缓凝剂比表面积(m2/g)初凝时间(min)终凝时间(min)抗折强度(MPa)抗压强度(MPa)实施例10-------10411496.3实施例230.79554815614.696.6实施例340.83265220714.695.9实施例450.86738925314.896.3实施例560.926110238914.996.2综上，从表1中凝结时间可以看出，随着秸秆掺量的增加，秸秆中的糖类物质在不停地溶出，使初、终凝时间逐渐延长，当掺量在3%-6%时，缓凝效果最好，完全满足《通用硅酸盐水泥》GB175-2007/XG2-2015中规定的初凝时间不得小于45min、终凝时间不得大于390min的要求；从表1中比表面积可以看出，缓凝剂中硅灰组分含量越高粉磨后缓凝剂比表面积越大，即助磨作用越明显，但是硅灰含量过多时，由于含有活性二氧化硅会对缓凝效果带来负面影响，因此，玉米秸秆组分最佳含量在50-95份，硅灰组分最佳含量在5-50份。从图3可以看出，随着缓凝剂掺量的增加，折压比逐渐增大，说明缓凝剂对碱激发矿渣-粉煤灰胶凝材料的脆性有较大的改善。当前第1页1 2 3