一种掺自胶凝性底泥的水泥砂浆及其制备方法

本发明涉及建筑技术材料，尤其涉及一种掺自胶凝性底泥的水泥砂浆及其制备方法。

背景技术：

1、水泥砂浆是由水泥、骨料、外加剂和矿物掺合料等原料生产的混料，目前广泛应用于基础施工、墙体砌筑、水工建筑等多种工程环境。

2、随着基础建设进程的加速，高速铁路与高速公路建设进程加快，每年用于生产建设的水泥、河沙用量逐渐增加，从而导致石灰石、粘土资源紧缺，环境污染，工程建设速度缓慢，经济建设发展滞后等问题的出现。矿石、河沙资源的开采也直接导致水土流失、生态破坏问题的出现，河道淤积治理问题也因此尤为突出。为缓解这一矛盾，由河湖淤泥制备凝胶材料的想法应运而生。

3、目前已有多项专利针对资源短缺、环境污染等问题提出解决方法。专利(cn114988769 a)公开一种垃圾焚烧灰烬制备水泥基材料的制备方法，该方法将垃圾焚烧灰烬作为凝胶材料替代水泥，虽然可以满足强度要求，但是需要使用大量的液体激发剂，同时垃圾焚烧灰烬也不能满足低碳、河湖地区使用的要求，同时垃圾灰烬含有大量有害元素可能导致河湖水体污染。专利(cn 115321849 a)公开一种添加硅锰渣低碳凝胶材料，该方法将硅锰渣作为凝胶材料替代水泥，虽然与同等级普通硅酸盐水泥相比，可大幅减少硅酸盐水泥用量，体现绿色、低碳的特点，但是由于沿河、湖区域此类矿物制品场稀少，导致材料运输距离较长，同时硅锰渣中的重金属可能溶蚀进入河湖水体中，最终导致环境污染。综合上述技术发现，现有技术仅考虑如何保证强度要求，未考虑到环境条件，也就不能解决在沿河、湖流域工程施工的绿色低碳、性价比高的问题。

4、为了服务沿河、湖流域工程建设，有必要采用河湖流域天然废弃物进行工程施工的方法，设计并开发用于河、湖地区工程施工的掺自制自胶凝性底泥的水泥砂浆及其制备方法，使用具有凝胶性的河湖底泥不仅能解决河道淤积和环境污染等问题，便于河道周围工程施工的同时，也能保护水泥产地的生态环境，同时具有显著的经济效益与广阔的应用场景。

5、因此，研究得到一种掺自胶凝性底泥的水泥砂浆及其制备方法，具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有技术的不足提供了一种掺自胶凝性底泥的水泥砂浆及其制备方法。

2、为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明提供了一种掺自胶凝性底泥的水泥砂浆，包括以下质量份的组分：

4、

5、优选的，所述自胶凝性底泥包含硅藻土、生石灰和河湖底泥，所述硅藻土、生石灰和河湖底泥的质量比为10～45:10～35:5～40，所述河湖底泥的质量小于等于所述硅藻土与生石灰总质量的50％。

6、优选的，所述河湖底泥的堆积密度为1.41～1.46g/cm3，粒径为0.005～0.075mm，ph值为8.5～8.8。

7、优选的，所述河湖底泥中化学成分的质量分数为：sio260～70％、al2o38～20％、cao 4～17％、fe3o41.5～8％。

8、优选的，所述自胶凝性底泥的制备方法包括以下步骤：

9、将硅藻土、生石灰和河湖底泥混合后进行反应，得到自胶凝性底泥；所述反应的温度为80～120℃，反应的时间为3～9h。

10、优选的，所述水泥的比表面积≥350m2/kg。

11、优选的，所述分散剂为聚羧酸、十二烷基硫酸钠、脂肪酸聚乙二醇酯和柠檬酸钠中的一种或几种。

12、本发明还提供了所述掺自胶凝性底泥的水泥砂浆的制备方法，包括以下步骤：

13、(1)将水泥、自胶凝性底泥和细集料混合，得到的混合物与水、分散剂混合，得到拌合料；

14、(2)将拌合料顺次进行成型和养护，得到水泥砂浆。

15、优选的，步骤(2)中，所述成型为振动成型；所述养护为先标准养护20～24h，脱模后再浸泡养护26～30d。

16、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明有益效果如下：

17、1)本发明所制备的掺自胶凝性底泥的水泥砂浆具有良好的物理力学性能，使用中不易破坏，具有抗折、抗变形的能力；本发明所述掺自胶凝性底泥的水泥砂浆的制备方法能够合理利用废弃资源，对于创造环境友好型社会具有积极效果，且本发明所述制备方法具有取材简单，原料来源广泛，成本低廉，制备方便的特点。

18、2)河湖底泥存在潜在的胶凝性，通过硅藻土、生石灰和河湖底泥组合制备不同钙硅比的自胶凝性底泥，激发河湖底泥潜在胶凝性，使河湖底泥与水泥、水发生水化反应产生具有较高强度的化学分子键，使水泥砂浆获得较高的力学强度。同时，分散剂优化自胶凝性底泥在水泥砂浆中的分散性，可对水泥砂浆的力学性能与整体密度进行微调。

19、3)本发明所提供的掺自胶凝性底泥的水泥砂浆中，河湖底泥在与生石灰、硅藻土的处理中进一步提升其火山灰活性，使之同时使硅酸盐水泥用量最大减少20％，但28d砂浆抗压强度≥9mpa，相比同级别水泥砂浆，其水泥用量大幅减少。使用河湖底泥可在减少二氧化碳排放的同时，便于河湖环境治理，充分体现绿色、低碳、环保的特点。

技术特征：

1.一种掺自胶凝性底泥的水泥砂浆，其特征在于，包括以下质量份的组分：

2.根据权利要求1所述的一种掺自胶凝性底泥的水泥砂浆，其特征在于，所述自胶凝性底泥包含硅藻土、生石灰和河湖底泥，所述硅藻土、生石灰和河湖底泥的质量比为10～45:10～35:5～40，所述河湖底泥的质量小于等于所述硅藻土与生石灰总质量的50％。

3.根据权利要求2所述的一种掺自胶凝性底泥的水泥砂浆，其特征在于，所述河湖底泥的堆积密度为1.41～1.46g/cm3，粒径为0.005～0.075mm，ph值为8.5～8.8。

4.根据权利要求2或3所述的一种掺自胶凝性底泥的水泥砂浆，其特征在于，所述河湖底泥中化学成分的质量分数为：sio260～70％、al2o38～20％、cao4～17％、fe3o41.5～8％。

5.根据权利要求2所述的一种掺自胶凝性底泥的水泥砂浆，其特征在于，所述自胶凝性底泥的制备方法包括以下步骤：

6.根据权利要求1或2所述的一种掺自胶凝性底泥的水泥砂浆，其特征在于，所述水泥的比表面积≥350m2/kg。

7.根据权利要求5所述的一种掺自胶凝性底泥的水泥砂浆，其特征在于，所述分散剂为聚羧酸、十二烷基硫酸钠、脂肪酸聚乙二醇酯和柠檬酸钠中的一种或几种。

8.权利要求1～7任一项所述的一种掺自胶凝性底泥的水泥砂浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种掺自胶凝性底泥的水泥砂浆的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述成型为振动成型；所述养护为先标准养护20～24h，脱模后再浸泡养护26～30d。

技术总结
本发明属于建筑技术材料技术领域，本发明公开了一种掺自胶凝性底泥的水泥砂浆及其制备方法。水泥砂浆制备原料中包括硅酸盐水泥、自胶凝性底泥、细集料、分散剂和水；所述自胶凝性底泥由硅藻土、生石灰和河湖底泥制备得到。本发明所提供的掺自胶凝性底泥的水泥砂浆中，河湖底泥在与生石灰、硅藻土的处理中进一步提升其火山灰活性，使之同时使硅酸盐水泥用量最大减少20％，但28d砂浆抗压强度≥9MPa。使用河湖底泥可在减少二氧化碳排放的同时，便于河湖环境治理，充分体现绿色、低碳、环保的特点。

技术研发人员：王海龙,郭皓隆,张盟佼
受保护的技术使用者：内蒙古农业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11