一种复合胶凝材料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及建筑材料领域，更具体地，涉及一种复合胶凝材料及其制备方法和应用。
背景技术：
：随着工业化的迅猛发展，钢铁、能源、矿山等行业每年都会产生大量的工业废弃物，大量的工业废弃物不能得到有效的利用，一是占用体积，二是污染环境，甚至带来安全隐患。因此，如何实现工业废渣的有效利用是促进经济发展、环境保护的关键因素之一。水泥混凝土对工业固体废弃物具有吸附量大、适应性强的优势，专利cn2015103821743公开了一种利用水泥、钢渣微粉、矿渣微粉、粉煤灰制备水泥基复合凝胶材料的方法，该复合凝胶材料的强度能级满足国家要求，但存在凝结时间长、对工业废渣的利用率低的缺点。专利cn2017101905067公开了一种海工混凝土专用的复合凝胶材料，该复合混凝材料对工业废渣的利用率有一定提高，而且通过调整水胶比和单方凝胶材料用量可得到满足多种强度等级的海工混凝土，强度能够达到s95级别，但该凝胶材料的原料需要较高配比的熟料，增加制备成本，且应用范围窄，仅对于生产高抗蚀海工混凝土具有较好的力学性能。因此，经济高效的处理工业废渣具有重要意义。技术实现要素：针对现有技术存在的上述问题，本发明的首要目的是提供一种复合胶凝材料，该复合凝胶材料以特定比例的水泥、工业废渣和偏高岭土制备得到，具备优异的力学性能，早期强度高，凝结时间短，实现低水泥成本的同时，提高了工业废渣的利用率，将固废物应用于制备水泥复合凝胶材料，真正实现了废弃物的再次利用，实现了资源的高效回收。本发明的又一目的是提供一种复合胶凝材料的制备方法。本发明的再一目的是提供一种复合胶凝材料的应用。本发明的技术方案如下：一种复合胶凝材料，所述复合凝胶材料包括如下重量份数的原料：水泥10~30份；工业废渣50~85份；偏高岭土5~15份；其中所述工业废渣中磷渣含量为15~35%、钢渣含量为1~20%、粉煤灰含量为10~20%、瓜米石含量为8~12%。通常而言，要想获得强度较高的复合凝胶材料，必须加足够的水泥，这势必会提高生产成本，不利于产业化。为实现低水泥掺杂获得高强度复合凝胶材料，本申请的发明人经过大量的实验探索发现，通过合理配置水泥、工业废渣和偏高岭土间的配比，同时控制工业废渣中的磷渣、钢渣、粉煤灰和瓜米石含量时，得到的复合凝胶材料具有较好的强度，且能够明显降低初凝时间和终凝时间，同时实现了低水泥掺杂和工业废渣的高效利用。优选地，所述复合凝胶材料包括如下重量份数的原料：水泥23份；工业废渣65份；偏高岭土10份；其中所述工业废渣中磷渣含量为30%、钢渣含量为10%、粉煤灰含量为15%、瓜米石含量为10%。优选地，所述粉煤灰中不规则和多孔玻璃体的含量为35~45%，磷渣中玻璃体含量为85~90%。优选地，所述磷渣中sio2含量为42~44%、al2o3含量为4~5%、cao含量为50~52%。优选地，所述工业废渣的粒径≤0.1mm。一种复合胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：将水泥、工业废渣、偏高岭土分别粉磨后混合，按固液比5~6:1加水搅拌，得到所述复合胶凝材料，其中工业废渣分批次加入混合。优选地，所述工业废渣分三次加入混合。分批次加入可有效促进物料间的混合均匀，提升复合凝胶材料的力学性能。一种复合凝胶材料在制备建筑材料中的应用也在本发明的保护范围内。本发明制备得到的复合凝胶材料具备高强度、低初凝和终凝时间，其中抗压强度高达29.2mpa以上，且制备成本较低，周期短，完全适用于建筑材料的制备与工业化生产。本发明有益的技术效果在于：本发明提供了一种复合凝胶材料，该复合凝胶材料以低水泥、高工业废渣为基础，再加入适量的偏高岭土，通过特比例的水泥、高工业废渣和偏高岭土之前的相互协同作用，得到的胶凝材料28d抗压强度高达29.2mpa以上，且凝结时间短，其中初凝和终凝时间分别为181~302min和332~410min。本发明所述复合凝胶材料无二次污染，实现了工业废渣的无害化和资源化利用，制备工艺简单，工业废弃物利用高，易于规模化生产及实际应用，具有良好的应用前景。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简要地介绍。图1为实施例1制备的复合凝胶材料扫描电子显微镜照片。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本发明进行具体描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例1一种复合胶凝材料，所述复合凝胶材料包括如表1重量份数的原料：表1项目水泥工业废渣偏高岭土实施例1236510实施例2106510实施例3306510实施例4235010实施例5238510实施例623655实施例7236515其中实施例1~7中所述工业废渣中磷渣含量为30%、钢渣含量为10%、粉煤灰含量为15%、瓜米石含量为10%；所述粉煤灰中不规则和多孔玻璃体的含量为40%，磷渣中玻璃体含量为87%；所述磷渣中sio2含量为43%、al2o3含量为4.5%、cao含量为51%；所述工业废渣的粒径均≤0.1mm；其中实施例1所述复合凝胶材料的制备方法，包括以下步骤：将原料分别粉磨后混合，按固液比5:1加水搅拌，得到所述复合胶凝材料，其中工业废渣分三次加入混合，每次加入的量均相同。实施例2~7所述复合凝胶材料的制备方法与实施例1相同。对比例1~6一种复合胶凝材料，与实施例1基本相同，其区别在于，由如下表2所列质量份数的原料制备得到：表2项目水泥工业废渣偏高岭土对比例156510对比例2356510对比例3234510对比例4239010对比例523652对比例6236520对比例7一种复合胶凝材料，与实施例1基本相同，其区别在于，所述工业废渣中磷渣含量为10%、钢渣含量为25%、粉煤灰含量为8%。性能测试及结果评价对实施例1制得的复合凝胶材料进行了扫描电子显微镜检测，扫描结果如图1。对实施例和对比例中的复合胶凝材料按照gb/t17671-1999标准进行性能测试，结果如表3所示。表3项目28d抗压强度（mpa）初凝时间（min）终凝时间（min）实施例129.2181332实施例224.0289358实施例324.2292405实施例422.9300401实施例522.5302410实施例627.7276301实施例726.5282350对比例116.1345422对比例217.5337413对比例315.2374526对比例414.9379533对比例519.3335411对比例619.1339462对比例718.4352467从实施例和对比例中可以看出，实施例的强度远高于对比例，且初凝时间和终凝时间均小于对比例，说明当改变水泥、工业废渣、偏高岭土中任一组分的配比时，复合凝胶材料的强度均有明显下降，其中，工业废渣中的磷渣偏和粉煤灰含量低、钢渣含量偏高时，复合凝胶的性能显著降低，其原因可能在于，磷渣和粉煤灰均含有玻璃体，能够促进原料间的融合，进而提高复合凝胶的性能。尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。当前第1页12