一种单组份地质聚合物水泥净浆及其制备方法

技术领域

本发明属于矿渣处理技术领域，具体涉及一种单组份地聚物水泥净浆及其制备方法。

背景技术

高炉矿渣是一种高火山灰度的矿物掺合料，通常矿渣长期堆积，其大量堆存对空气、土壤、水系造成极大的污染和危害，尤其是矿渣对于空气有明显的污染，多年于矿井工作的人员容易由矿渣引起呼吸道疾病，为了减小这种危害，可以将这些矿渣可以作为一种掺合料制作单组份地聚物水泥。

而地聚物水泥具有快硬早强、耐久性好、低碳环保，能耗低、生产工艺简单等优点，被称为“绿色水泥”，是水泥最具潜力的替代者之一，应用前景广阔。与水泥胶结机理不同，在地聚物水泥体系中，高碱拌合液是促使粉煤灰和矿渣等胶凝组分发生解聚反应的关键材料，通过胶凝组分断裂的Si-O和Al-O键重新聚合，最终形成具有三维网络结构的石状体。其中，高碱拌合液通常为NaOH、水玻璃、Na2SO4、Na2CO3、Ca(OH)2、KOH等中强碱溶液。由于上述高碱溶液对人体具有强腐蚀性，使得地聚物水泥的制备和施工过程危险性高。

为此，本发明提出制备一种新型单组份地聚物水泥净浆的方法，将强碱MgO粉末与矿渣预拌，直接掺入水进行胶结制备结构材料。当MgO粉末的掺量为矿渣质量的15％时，试块在23℃的温度下养护28天的抗压强度可达到38.50Mpa。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种单组份地聚物水泥净浆及其制备方法，解决了现有地聚物水泥的制备和施工过程危险性高的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种单组份地聚物水泥，包括以下原料的重量份组成：矿渣62.5-67.6％、水28.1-30.4％、MgO粉末的质量为矿渣质量的3-15％。

进一步的，所述水泥与水的水灰比控制在0.45。

进一步的，所述矿渣选用粒化高炉矿渣粉，其表观密度为2700-2900kg/m

所述的单组份地聚物水泥净浆的制备工艺，包括以下步骤：

S1、按照原料按照重量份称取，并将原料中的矿渣、MgO粉末放入搅拌机中干搅拌，至矿渣与MgO粉末均匀；

S2、将所称取的水加入搅拌机中，浆体搅拌5min至充分均匀即可；

S3、待搅拌物料结束后，转移至模具中振捣成型，随后将模具移放至养护箱养护后进行脱模，得到成品。

进一步的，所述S3步骤中养护箱养护的温度控制在23-80℃。

进一步的，所述S3步骤中养护箱养护的湿度控制在90-92％。

本发明的有益效果：

1.通过将矿渣与强碱MgO粉末进行预拌，再加入水制成单组份地聚物水泥净浆，大大降低了制备过程中的危险性。

2.该制备工艺操作简单，选用的材料成本及能耗均较低，流程清晰，适用于工业化生产。这种方法所生产的单组份地聚物水泥净浆具有高强、高耐久性、高耐火性、绿色环保等优点，在土木工程材料中可以有力替代掉硅酸盐水泥的主体地位。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例1的不同碱掺量下碱激发矿渣净浆试块抗压强度数据图。

图2是本发明实施例2的不同养护温度下碱激发矿渣净浆试块抗压强度数据图。

图3是本发明实施例3不同水灰比下碱激发矿渣净浆试块抗压强度数据图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1所示，本发明提供一种单组份地聚物水泥净浆，包括矿渣、MgO粉末以及自来水。具体配比如表1所示，

表1

一种单组份地聚物水泥净浆的制备工艺，包括以下步骤：

S1、按照原料按照重量份称取，并将原料中的矿渣、MgO粉末放入搅拌机中干搅拌，至矿渣与MgO粉末均匀；

S2、将所称取的水加入搅拌机中，浆体搅拌5min至充分均匀即可；

S3、待搅拌物料结束后，转移至模具中振捣成型，随后将模具移放至养护箱养护后进行脱模，养护箱养护的温度控制在23℃，湿度控制在90-92％，得到成品。

下表1.1为成品的抗压强度测定(单位：MPa)

表1.1

其中3％、5％、7％、9％、11％、13％、15％分别表示MgO粉末与矿渣的质量百分比。

实施例2：

如图2所示，本发明提供一种单组份地聚物水泥净浆，包括矿渣、MgO粉末以及自来水，水灰比为0.45。具体配比如表2所示，

表2

采用如实施例1相同的制备方法获得成品。

下表2.1为成品的抗压强度测定(单位：MPa)

表2.1

其中：表中3％、5％、7％、9％分别表示MgO粉末与矿渣的质量百分比；23℃、40℃、60℃、80℃分别表示不同的养护温度。

实施例3：

如图3所示，本实施例中，利用矿渣与MgO粉末制备单组份地聚物水泥净浆包括矿渣、MgO粉末以及自来水。具体配方如表3所示，表3中各部分为重量份含量。

表3

采用如实施例1相同的制备方法获得成品。

下表3.1为成品的抗压强度测定(单位：MPa)

表3.1

其中：表中的3％、5％、7％表示MgO粉末与矿渣的质量百分比；23℃、40℃、60℃分别表示不同的养护温度；0.45、0.55、0.35分别表示不同的水灰比。

本申请中使用的矿渣的参数如下所示：

综上所述，本发明提供的单组份地聚物水泥净浆及其制备工艺，通过采用MgO粉末作为碱性激发剂，可以在成品中起激发矿渣活性，提高成型净浆的可塑性能与强度性能。从实施例1可以看出，试块在23℃的养护温度下养护28天后的抗压强度随着MgO粉末的含量增加试块的抗压强度也在增加。当MgO粉末掺入量为矿渣质量的15％时的抗压强度可以比掺入量为3％时的抗压强度提升147％；从实施例2可以看出随着养护温度的增加，在40℃的养护温度下28天抗压强度提升最为明显，可以提升89％；通过将实施例2与实施例3比较可以看出在相同的矿渣掺入量和养护温度下，随着水灰比的增加，试块的28天抗压强度也会相应降低。

该制备工艺操作简单，选用的材料成本及能耗均较低，流程清晰，适用于工业化生产。这种方法所生产的单组份地聚物水泥净浆具有高强、高耐久性、高耐火性、绿色环保等优点，在土木工程材料中可以有力替代掉硅酸盐水泥的主体地位。在当今提倡环保节能的时代，此种制备单组份地聚物水泥净浆的方法正应运而生，将会大规模投入到生产当中，广泛用于民用与商用建筑。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上显示描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。