一种赤泥基高性能建筑修复材料及其制备方法和应用与流程

本公开属于建筑修复材料制备技术领域，具体涉及一种赤泥基高性能建筑修复材料及其制备方法和应用。

背景技术：

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

土木工程是人们赖以生存的物质基础，然而，当今世界由于各种原因所引起的结构失效或建筑功能失效不仅影响了人们的正常生活而且造成了巨大的经济损失。资料显示，工业发达国家建设总投资的40％以上用于建筑的维修和加固，不足60％才用于新建筑的建设。单在美国，截止到2015年，专家统计用于基础设施必要修复和改善的金额达500万亿美元，它已成为继预算赤字和国际贸易赤字的美国第三大赤字。尤其是在道桥方面，这一现象更加明显。我国截止2017年底，已建成各级水泥混凝土路面约370万公里，据不完全统计，现有的水泥混凝土路面将有20％～30％左右都面临着修补和改善。

目前建筑修复材料以硅酸盐水泥为主，发明人发现，该类材料具有凝结时间长、粘结能力差等缺点，在建筑修复领域具有一定的局限性。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的问题，本公开的一个目的是提供一种赤泥基高性能建筑修复材料。本公开解决了磷酸镁水泥的凝结时间短、放热量大、成本昂贵的问题，提高了它的可操作性及工程适用性。

为了解决以上技术问题，本公开的技术方案为：

一方面，一种赤泥基高性能建筑修复材料，由高碱土金属型固废原料10-90份、磷酸镁水泥20-60份、缓凝剂2-8份、改色剂1-5份组成，高碱土金属型固废原料为赤泥、电石渣、煤矸石、矿粉、铝灰、钢渣、铜渣中的一种或多种。

利用固废中碱土金属参与磷酸镁水泥的反应过程中，因固废活性低，从而延缓了胶凝材料的凝结时间，提高了修复材料的可操作性，并利用固废的胶凝活性、微集料效应提高修复材料的力学性能，并可以大幅度降低产品的成本，利用改色剂对修复材料进行改色，使之可以适用于不同颜色建筑修补。

作用机理为赤泥中的na2o、fe2o3、al2o3可以与磷酸二氢钾反应，生成胶凝矿物，其次，赤泥颗粒较细，在磷酸镁水泥中具有充填作用，提高结石体的密实度。

在一些实施例中，磷酸镁水泥由重烧氧化镁和磷酸盐组成。

本公开选择重烧氧化镁的原因为重烧氧化镁具有较高的活性。

在一些实施例中，重烧氧化镁和磷酸盐的质量比为1-9：1。

重烧氧化镁和磷酸镁的质量比影响磷酸镁水泥的胶凝硬度，同时决定了其与高碱土金属型固废材料混合后的性能，在上述范围内的磷酸镁水泥能够更好的和高碱土金属型固废材料进行配合得到更好的修复材料。

在一些实施例中，重烧氧化镁的比表面积为250-400m²/kg。

重烧氧化镁的比表面积范围保证重烧氧化镁的高活性，并且易于粉磨。

在一些实施例中，磷酸盐为磷酸二氢铵、磷酸二氢钾、磷酸二氢钠中的一种。

在一些实施例中，高碱土金属型固废原料30-65份。

在一些实施例中，缓凝剂为硼酸、硼砂、三聚磷酸钠中的一种。

一种赤泥基高性能建筑修复材料的制备方法，包括将称量好的高碱土金属型固废原料、重烧氧化镁、磷酸盐、缓凝剂混合，混合后进行干燥，粉磨过筛即得到赤泥基高性能建筑修复材料。

在一些实施例中，干燥后的含水率小于1％。

修复材料的各个原料混合后通过干燥到一定的含水率，能够通过后续的粉磨使修复材料的粒径更细。

在一些实施例中，粉磨后过90-110目筛。

第二方面，一种赤泥基高性能建筑修复材料在道路、桥梁、隧道、楼房的建筑领域中的应用。

一种利用多固废制备的透水混凝土材料，由赤泥基高性能建筑修复材料和水组成。

在一些实施例中，赤泥基高性能建筑修复材料与水的质量比为0.2-0.6。

水灰比影响混凝土材料的力学强度，当修复材料与水在上述范围内时，能够得到较好胶凝活性、力学强度、凝胶时间的混凝土材料。

一种利用多固废制备的透水混凝土的制备方法，其特征在于，步骤为将赤泥基高性能建筑修复材料与水混合后搅拌即得到。

在一些实施例中，赤泥基高性能建筑修复材料与水混合搅拌的时间为30-100s。

在一些实施例中，赤泥基高性能建筑修复材料与水的质量比为0.2-0.6。

本公开的有益效果：

本公开利用高铁型固废的胶凝活性，不但可以提高磷酸镁水泥的力学强度，延缓凝结时间，减小水化放热量，使磷酸镁水泥具有更广的工程适用性；

本公开的赤泥基高性能建筑修复材料与磷酸镁水泥、缓凝剂、改色剂混合可以应用于各种建筑领域的修补和完善的过程中，其中赤泥还可以起到红色增色的作用；

本公开的大量利用工业固废作为主要原料，成本低，能耗低，具有显著的经济效益和环境效益，本公开所使用的主要原料钢渣、赤泥等高碱土金属型固废均为数量巨大的废弃资源，因此原料成本低廉。

本公开修复材料的性能为凝结时间可调、颜色可调、力学强度高、黏结能力强，适用于道路、桥梁、隧道、楼房等建筑修补领域。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为实施例3中的修复材料(rm-50)与单独赤泥(rm)的xrd图；

图2为实施例3、6-9的修复材料与单独赤泥(rm)的红外光谱图；

图3为实施例3中得到的修复材料和未掺杂赤泥的磷酸镁水泥的sem-eds扫描电镜和能谱分析图，a为未掺杂赤泥的磷酸镁水泥，b为实施例3得到修复材料。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

下面结合实施例对本公开进一步说明实施例1

(1)将赤泥、重烧氧化镁、磷酸二氢钾、硼砂烘干至含水率小于1％，粉磨，过100目筛；

(2)称取赤泥60份，磷酸镁水泥重烧氧化镁30份，磷酸二氢钾30份，硼砂6份；玫瑰红改色剂4份，加水至水灰比为0.4，搅拌30s浇筑试模，测试强度、凝结时间等参数。

测试强度采用gbt17671-1999水泥胶砂强度检验方法，按照试验方法获得如表1性能指标：

表1性能测试结果

实施例2

(1)将赤泥、重烧氧化镁、磷酸二氢钾、硼砂烘干至含水率小于1％，粉磨，过100目筛；

(2)称取赤泥40份，磷酸镁水泥重烧氧化镁50份，磷酸二氢钾30份，硼砂10份；普鲁士蓝改色剂1份，加水至水灰比为0.4，搅拌30s浇筑试模，测试强度、凝结时间等参数。

测试强度采用gbt17671-1999水泥胶砂强度检验试验方法获得以下性能指标：

表2性能测试结果

实施例3

(1)将赤泥、重烧氧化镁、磷酸二氢钾、硼砂烘干至含水率小于1％，粉磨，过100目筛；

(2)称取赤泥50份，磷酸镁水泥重烧氧化镁40份，磷酸二氢钾20份，硼砂10份；改色剂1份，加水至水灰比为0.8，搅拌30s浇筑试模，测试强度、凝结时间等参数。该材料可适用于地下工程灾害治理。

测试强度采用gbt17671-1999水泥胶砂强度检验试验方法获得以下性能指标：

表3性能测试结果

实施例4

(1)将电石渣、重烧氧化镁、磷酸二氢钾、硼砂烘干至含水率小于1％，粉磨，过100目筛；

(2)称取赤泥50份，磷酸镁水泥重烧氧化镁40份，磷酸二氢钾20份，硼砂10份；改色剂1份，加水至水灰比为0.8，搅拌30s浇筑试模，测试强度、凝结时间等参数。该材料可适用于地下工程灾害治理。

按照试验方法获得以下性能指标：

表4性能测试结果

实施例5

(1)将赤泥、重烧氧化镁、磷酸二氢钾、硼砂烘干至含水率小于1％，粉磨，过100目筛；

(2)称取赤泥60份，磷酸镁水泥重烧氧化镁30份，磷酸二氢钾10份，硼砂6份；

玫瑰红改色剂4份，加水至水灰比为0.4，搅拌30s浇筑试模，测试强度、凝结时间等参数。

测试强度采用gbt17671-1999水泥胶砂强度检验方法，按照试验方法获得如表5性能指标：

表5性能测试结果

实施例6

与实施例1不同的是赤泥掺杂比例为10份。

实施例7

与实施例1不同的是赤泥掺杂比例为30份。

实施例8

与实施例1不同的是赤泥掺杂比例为70份。

实施例9

与实施例1不同的是赤泥掺杂比例为90份。

对比例1

与实施例3不同的是步骤(2)中不加入赤泥。

测试强度采用gbt17671-1999水泥胶砂强度检验方法，按照试验方法获得如表6性能指标：

表6性能测试结果

如图1所示，其中rm表示单独的赤泥，rm-50表示实施例3中掺入赤泥50份得到的修复材料，由图1和图2可知，掺入赤泥后得到修复材料中的钙霞石及赤铁矿含量减少甚至消失，说明赤泥当中的钙、铝、钠、铁等组分参与了磷酸镁水泥的水化反应(图1中s-鸟粪石；k’-钾鸟粪石；p-方镁石；图2中rm为赤泥的简称)。如图2中所示，rm-10和rm-70的曲线基本走势相同，图中不能对rm-10和rm-70进行区分。

由图3b可知，赤泥中含有的na2o、fe2o3、al2o3参与了磷酸镁水泥的水化历程，且在实施例3中得到的修复材料中含有al、fe、na等元素，图3a中不含有al、fe、na等元素，证实了赤泥与磷酸镁水泥之间存在物理化学作用协同作用。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。