碱激发混凝土及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种混凝土，具体涉及一种以硅钙渣为原材料的碱激发混凝土及其制 备方法。
【背景技术】
[0002] 我国山西、内蒙古等地区出产高铝粉煤灰，其铝含量高达40%~60%。为充分利用 此种铝矿资源，国内大多采用石灰石烧结法对其进行提铝处理。硅钙渣是高铝粉煤灰提取 氧化铝后的残渣，其富含硅、钙组分，且主要矿物成分为硅酸二钙。由于提铝过程中会有部 分碱液残留，因此硅钙渣通常含有3%~8%的碱。这为硅钙渣的资源化处理带来了极大的 不便。资料表明，采用石灰石烧结法生产氧化铝，从粉煤灰中每提取1吨氧化铝，即排放出约 2.5吨硅钙渣。因此，如果无法得到有效的利用，硅钙渣的堆置不仅会占用大量土地，而且会 对环境造成污染，从而影响到高铝粉煤灰提取氧化铝生产的经济效益。
[0003] 另一方面，20世纪40年代以来，人们通过碱激发剂激发具有潜在胶凝活性的工业 废渣获得了具有胶凝性能的新型无机胶凝材料-碱激发胶凝材料。其中碱激发剂通常为苛 性碱(Μ0Η)和可溶性硅酸盐(M 2Si〇4，M为碱金属)或者非硅酸盐的酸盐(M2C〇3、M2S〇3、M3P〇4、MF 等，Μ为碱金属）；具有潜在胶凝活性的工业废渣来源较为广泛，通常为粒化高炉矿渣、粒化 磷渣、钢渣、粉煤灰、偏高岭土或以上两种或两种以上的硅酸盐矿物混合物。
[0004] 随着水泥工业的不断发展，低能耗、低环境负荷、低碳效果显著的新型胶凝材料越 来越受到人们的青睐。与普通硅酸盐水泥相比，碱激发胶凝材料因以偏高岭土、矿渣、粉煤 灰等工业废渣为主要原料，且制备过程中不须经历高温煅烧过程，因此具有显著的资源能 源消耗低、环境负荷低的优点。除此之外，碱激发胶凝材料还在强度、耐高温、耐酸、固结重 金属离子等方面具有独特的优势，因此自诞生以来便受到了人们的重视。
[0005] 考虑到硅钙渣的主要成分为具有一定胶凝活性的硅酸二钙，且自身含有一定量的 碱，因此利用硅钙渣制备碱激发胶凝材料是其大规模资源化利用的一种有效途径。
[0006] 现有技术中，专利文献CN103351105 Α公开了一种以硅钙渣为主要原料的碱激发 胶凝材料，其通过将质量百分含量70 %的硅钙渣微粉(80μπι筛余26.0%~31.0%)、15%~ 25 %的矿粉(比表面积400m2/kg)和5 %~15 %的超细矿粉(比表面积600m2/kg)进行混合，制 备得到娃钙渣-矿粉-超细矿粉复合粉料(碱激发胶凝材料粉料），再通过掺入Na 20含量占该 复合粉料质量1 %~5 %的液体水玻璃(模数2.00~3.00 )，在常温条件下可制备得到强度性 能优异的碱激发胶凝材料，其中优选配比为70%硅钙渣微粉(80μπι筛余26.0%~28.0%)、 15 %矿粉（比表面积400m2/kg)、15%超细矿粉（比表面积600m2/kg)以及Na 20含量占复合粉 料质量4%~5 %的液体水玻璃(模数2.40)。
【发明内容】
[0007] 本发明的主要目的在于，针对目前硅钙渣制备碱激发胶凝材料在应用技术研究领 域的不足，结合目前硅钙渣制备碱激发胶凝材料的相关研究成果，提供了一种新的以硅钙 渣制备碱激发胶凝材料为原料的碱激发混凝土及其制备方法，从而更加适于实用。
[0008] 本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
[0009] 依据本发明提出的一种碱激发混凝土，其特征在于：
[0010] 所述的碱激发混凝土的组分及各组分质量百分含量为：
[0011]碱激发胶凝材料粉料 12.5%~20.8% 水玻璃（Na20* nSi02) 2.1%~3.5% 粗集料 35.9%~43 5%
[0012] 细集料 2f.4%~35.6% 水 6.3% ~10.4%，
[0013] 所述的碱激发胶凝材料粉料的组分及各组分的质量百分含量分别为:硅钙渣微粉 70 %、矿粉15%~25%和超细矿粉5%~15%，所述的硅钙渣微粉是将原状硅钙渣粉磨至80 4111筛余26.0%~28.0% ;所述的水玻璃(恥20.1^02)，模数11为2.00~3.00。
[0014] 本发明的目的及其解决技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
[0015]优选的，前述的碱激发混凝土，其中所述的碱激发胶凝材料粉料中的矿粉的比表 面积为400m2/kg，所述的矿粉占碱激发胶凝材料粉料的质量百分比为15%。
[0016]优选的，前述的碱激发混凝土，其中所述的碱激发胶凝材料粉料中的超细矿粉的 比表面积为600m2/kg，所述的超细矿粉占碱激发胶凝材料粉料的质量百分比为15%。 [0017]优选的，前述的碱激发混凝土，其中所述的水玻璃(他2〇*113;[02)的模数11为2.40。 [0018]优选的，前述的碱激发混凝土，其中所述的细集料为中粗河砂，细度模数为2.8。 [0019]优选的，前述的碱激发混凝土，其中所述的粗集料为碎石，采用连续级配、粒径分 别为5~10mm和10~20mm的碎石配制而成质量比为4:6。
[0020]优选的，前述的碱激发混凝土，其中所述的水包括水玻璃溶液中的水。
[0021 ]前述的碱激发混凝土，其制备方法包括
[0022] (1)将硅钙渣烘干后粉磨至80μπι筛余26.0%~28.0%，得到硅钙渣微粉；
[0023] (2)将硅钙渣微粉、矿粉和超细矿粉混合均匀，得到碱激发胶凝材料粉料；
[0024] (3)将所述的碱激发胶凝材料粉料、粗集料、细集料和水加入混凝土搅拌机中搅拌 均匀；
[0025] (4)加入液体水玻璃(Na20 · nSi02)，搅拌均匀，得到所述的碱激发混凝土。
[0026]借由上述技术方案，本发明一种碱激发混凝土及其制备方法至少具有下列优点： [0027] 1、本发明提供了一种以硅钙渣制备碱激发胶凝材料为原料制备的碱激发混凝土 及其制备方法，所制得的碱激发混凝土具有优异的工作性能及强度性能。这弥补了现有技 术中硅钙渣制备碱激发胶凝材料在应用领域研究的空白，是对现有碱激发胶凝材料应用技 术领域的有效拓展。
[0028] 2、与硅酸盐水泥混凝土相比，本发明提供的碱激发混凝土具有更为优异的抗冻融 循环性能，可适用于严寒区混凝土建筑物的制备。
[0029] 3、与硅酸盐水泥混凝土相比，本发明提供的碱激发混凝土具有更为优异的抗硫酸 盐侵蚀性能，可适用于海洋环境下混凝土建筑物的制备。
[0030] 4、硅钙渣是高铝粉煤灰提取氧化铝后排放的残渣。本发明所述的碱激发混凝土所 用胶凝材料为以硅钙渣为主要原料制备的碱激发胶凝材料，这有利于硅钙渣的资源化利用 及高铝粉煤灰提取氧化铝产业的可持续发展。
[0031] 上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段， 并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
【具体实施方式】
[0032] 为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合 较佳实施例，对依据本发明提出的一种碱激发混凝土及其制备方法其【具体实施方式】、结构、 特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的"一实施例"或"实施例"指的不一定是 同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。
[0033] 实施例1
[0034]本实施例提供一种碱激发混凝土的制备方法：
[0035] (1)制备硅钙渣微粉:将原状硅钙渣烘干后，在球磨机中粉磨至80μπι筛余26.0 %~ 28.0 %，制备得到硅钙渣微粉；
[0036] (2)制备碱激发胶凝材料粉料：以硅钙渣微粉、比表面积400m2/kg的矿粉、比表面 积600m2