石灰+碳酸钠为新型激发剂的单组份碱激发胶凝材料.docx

申请类型发明实用新型外观发明名称石灰+碳酸钠为新型激发剂的单组份碱激发胶凝材料 的配制及使用方法 请 人名称或姓名组织机构代码或 身份证号码地址邮编第一发明人姓名第一发明人身份证号码其它发明人姓名联系人联系人电话联系人Email联系人地址权利要求书1、采用石灰+碳酸钠为新型激发剂的单组份碱激发胶凝材料，其特征在于：所述的碱激发胶凝 材料由两部分组成，其中石灰+碳酸钠作为激发剂部分，剩余部分为火山灰活性材料。2、根据权利要求1所述的采用石灰+碳酸钠为新型激发剂的单组份碱激发胶凝材料，其特征在 于：作为激发剂的石灰与碳酸钠摩尔量为1:1；火山灰活性材料包括粒化高炉矿渣、粉煤灰、偏 高岭土、微晶硅灰、火山灰等，示例火山灰活性材料可单独使用或者多种按一定比例混合使用。 3、根据权利要求2所述的采用石灰+碳酸钠为新型激发剂的单组份碱激发胶凝材料，其特征在 于：所述石灰为生石灰或熟石灰，两者可等摩尔量替代，替代比例0%100%.4、根据权利要求1所述的采用石灰+碳酸钠为新型激发剂的单组份碱激发胶凝材料，其激发剂 石灰+碳酸钠的掺量可进行调整，增大或减小。5、根据权利要求1所述的采用石灰+碳酸钠为新型激发剂的单组份碱激发胶凝材料，其特征在 于：本胶凝材料为单组份材料，作为激发剂的石灰（生石灰或熟石灰）、碳酸钠以及火山灰活性 材料都直接以固体粉状形式进行混合和搅拌，制成单组份材料。6、一种如权利要求15所述的采用石灰+碳酸钠为新型激发剂的单组份碱激发胶凝材料的使用 方法，其特征在于：（1）称量：选定一种特定的配制方案，称量各种材料待用，称量误差为不超过设计重量值 + l%o（2）干拌：将各材料加入搅拌设备中，并充分搅拌至充分均匀。（3）加水并湿拌：将称量完待用的水加入盛有已搅拌均匀的粉料的搅拌设备中，随后进行 湿拌至充分均匀。（4）浇筑及养护：湿拌后将浆体倒入模具内，并随即采用进行养护（推荐使用塑料薄膜覆 盖密封），一定时间后（推荐35天）后可拆模，并进行其他方式养护至合适龄期方 可使用。说明书摘要本发明公开了一种采用石灰+碳酸钠为新型激发剂的单组份碱激发胶凝材料的配制及使用 方法，其由激发剂和火山灰活性材料两部分组成。配制方法：固定石灰（生石灰或熟石灰，两 者可进行等摩尔量替代，替代比例为0%100%）和碳酸钠摩尔比1:1并作为激发剂，剩余部分 为火山灰活性材料；通过调整激发剂掺量来获得不同力学性能的胶凝材料。使用方法：称量、 干拌、加水并湿拌、养护。该胶凝材料具有（1）优异的力学性能，同等配合比下砂浆抗压强度 为PQ 42.5水泥的1.21.3倍；（2）单组份，方便使用，直接加水使用，无需其他碱激发胶凝 材料的配制碱性溶液步骤；（3）拌合初期碱性低，同等碱掺量（Na2O wt.%）下,比以氢氧化钠 或水玻璃为激发剂时早期同期PH值更低；（4）凝结时间适中且可调，可通过调整碱掺量或生/ 熟石灰比例调节初/终凝结时间在6020Omin和10030Omin。综上，该胶凝材料具有良好的 工程应用前景。说明书技术领域本发明属于无机胶凝建筑材料技术领域，更具体涉及一种石灰+碳酸钠为新型激发剂的单组 份碱激发胶凝材料的配制及使用方法。背景技术目前，全球经济迅速发展，建筑行业的发展尤为迅猛，混凝土使用量巨大，其中更涉及到 硅酸盐水泥的大量使用。硅酸盐水泥的生产原材料主要为高品质的石灰石及黏土矿物，需对自 然矿物资源大量开采，且硅酸盐水泥生产需“两磨一烧”工艺，期间涉及大量煤炭资源以及电力 资源消耗和二氧化碳等有害气体排放，整个硅酸盐水泥生产过程造成极大的环境污染和资源损 耗，且该问题日渐显著。碱激发胶凝材料的使用极大地降低对环境的不利影响，其由各种具火山灰活性的工业废料 以及高碱性的激发剂制成，具备低能耗、工业废料再利用、低排放、力学及耐久性能优异等显 著特点。然而，目前碱激发胶凝材料常用激发剂为水玻璃、氢氧化钠或两者混合使用，其面临着激 发剂价格昂贵、需单独配制溶液不便使用、拌合初期高碱性溶液对人体的高伤害、凝结时间过 快等种种问题，致使其长久以来难以在工程中推广，采用石灰+碳酸钠作为激发剂可有效缓解其 至解决以上所述问题。目前尚未有采用石灰+碳酸钠作为碱激发剂来获得碱激发胶凝材料并进行使用的专利，故本 发明的出现将为碱激发胶凝材料推广应用产生重大推重作用。发明内容本发明旨在提供一种采用石灰+碳酸钠为新型激发剂的单组份碱激发胶凝材料的配制及使 用方法，它具有显著的方便使用、低碱性、适宜且可调的凝结时间、力学性能优良、低成本以 及绿色环保等优点。为实现上述目的，本发明采用如下配制方法：一种采用石灰+碳酸钠为新型激发剂的单组份碱激发胶凝材料由激发剂和火山灰活性材料 两部分组成，其中激发剂为石灰（生石灰或熟石灰）+碳酸钠。初始配制中固定石灰（生石灰）与碳酸钠摩尔量1:1,剩余部分为火山灰活性材料（包括粒 化高炉矿渣、粉煤灰、偏高岭土、微晶硅灰、火山灰等，示例火山灰活性材料可单独使用或者 多种按一定比例混合使用）。用熟石灰对生石灰进行等摩尔量替代，替代率0%100%,并保持其他组份量不变。可通过改变激发剂的掺量来获得具有不同力学性能、凝结时间的胶凝材料。该采用新型碱激发剂的碱激发胶凝材料的使用方法为：（1）称量：选定一种特定的配制方案，称量各种材料待用，称量误差为不超过设计重量值 ±l%o（2）干拌：将各材料加入搅拌设备中，并充分搅拌至充分均匀。（3）加水并湿拌：将称量完待用的水加入盛有已搅拌均匀的粉料的搅拌设备中，随后进行湿拌至充分均匀。（4）浇筑及养护：湿拌后将浆体倒入模具内，并随即采用进行养护（推荐使用塑料薄膜覆 盖密封），一定时间后（推荐35天）后可拆模，并进行其他方式养护至合适龄期方 可使用。本发明配方中各组份的选择依据和作用：本新型激发剂为石灰（生石灰或熟石灰）与碳酸 钠，与火山灰活性材料（包括粒化高炉矿渣、粉煤灰、偏高岭土、微晶硅灰、火山灰等，示例 火山灰活性材料可单独使用或者多种按一定比例混合使用）充分搅拌均匀并加水搅拌后，发生 如下反应 CaO + Na2CO3 + H2O = 2 NaOH + CaC03（l）fiJc Ca（OH）2 + Na2CO3 = 2 NaOH + CaCO3（I）,既激发剂的两部分逐渐发生反应生成高碱性的NaOH,提供后期足够的高碱性环境 以完成对火山灰活性材料的激发，形成C-（A）-S-H凝胶，产生结构强度。采用生石灰+碳酸钠为 激发剂时，生石灰先与水反应生成熟石灰，熟石灰再与碳酸钠反应生成氢氧化钠和碳酸钙，生 成氢氧化钠的速度慢，孔隙液PH值增长慢，反应周期长，凝结速度慢；采用熟石灰+碳酸钠时, 熟石灰直接与碳酸钠反应生成氢氧化钠和碳酸钙,生成氢氧化钠的速度快,孔隙液PH值增长快, 反应周期短，凝结速度快；当使用熟石灰50%摩尔量替代生石灰时，其中和了直接使用生石灰+ 碳酸钠以及熟石灰+碳酸钠的效果，生成氢氧化钠的速度适中，孔隙液PH值增长适中，反应周 期适中，凝结速度适中。采用石灰+碳酸钠为激发剂时，拌合初期碱性不高，对使用者人身伤害 较小。同时逐步产生的碳酸钙晶体不仅自身拥有优异力学性能，且其晶粒生长可提高材料密实 性，提高碱激发材料的晶胶比，对该胶凝材料的力学系性能和耐久性多有裨益。本发明的显著优点在于：（1）成本低：相对采用氢氧化钠、水玻璃或混合使用，该发明中的石灰+碳酸钠激发剂成 本更低。（2）单组份，方便使用：可先将石灰、碳酸钠、火山灰活性材料固体粉料进行混合，待使 用时直接加水搅拌即可。（3）拌合阶段碱性低：拌合阶段，其浆体碱性较弱，不会对使用者人身产生较大伤害，更 加安全可靠。（4）凝结时间适宜并可控：采用该激发剂所得碱激发胶凝材料凝结时间适宜，适合工程使 用。通过调整碱掺量或生/熟石灰比例调节初/终凝结时间在60200 min和100300 min（5）力学性能优异：在同等碱掺量情况下，采用该新型激发剂制备的碱激发胶凝材料砂浆的抗压强度高出使用氢氧化钠为激发剂制备的碱激发胶凝材料砂浆的10%15%° （6）绿色环保：充分使用各种工业废渣，资源再利用，保护环境。具体实施方式1 .石灰+碳酸钠为新型激发剂的单组份碱激发胶凝材料具体组份及其质量百分数为：碱激发剂碱 当量（NazO wt.%） 3%5%,熟石灰替代生石灰的摩尔量替代率为0%100%,既碳酸钠掺量为 5.13%8.55%,生石灰与熟石灰总重量为2.8%6.48%,火山灰活性材料为91.9%85.82%.2 .使用方法的具体步骤（1）称量：选定一种特定的配制方案，称量各种材料待用，称量误差为不超过设计重量值 ±l%o（2）干拌：将各材料加入搅拌设备中，并充分搅拌至充分均匀。（3）加水并湿拌：将称量完待用的水加入盛有已搅拌均匀的粉料的搅拌设备中，随后进行 湿拌至充分均匀。（4）浇筑及养护：湿拌后将浆体倒入模具内，并随即采用进行养护（推荐使用塑料薄膜覆 盖密封），一定时间后（推荐35天）后可拆模，并进行其他方式养护至合适龄期方 可使用。最佳实施例石灰+碳酸钠为新型激发剂的单组份碱激发胶凝材料具体组份及其质量百分数为：碱激发剂 碱当量（Na2O wt.%） 3.87%,熟石灰替代生石灰的摩尔量替代率为50%,既碳酸钠掺量为6.62%, 生石灰为1.75%,熟石灰为2.31%,火山灰活性材料为89.87%。使用方法的具体步骤（1）称量：选定一种特定的配制方案，称量各种材料待用，称量误差为不超过设计重量值 ±l%o（2）干拌：将各材料加入搅拌设备中，并充分搅拌至充分均匀。（3）加水并湿拌：将称量完待用的水加入盛有已搅拌均匀的粉料的搅拌设备中，随后进行 湿拌至充分均匀。（4）浇筑及养护：湿拌后将浆体倒入模具内，并随即采用进行养护（推荐使用塑料薄膜 覆盖密封），一定时间后（推荐35天）后可拆模，并进行其他方式养护至合适龄 期方可使用。该石灰+碳酸钠新型碱激发剂碱激发胶凝材料制备的砂浆力学性能、配合比及初终凝时间见表1, 河砂级配参数见表2。表1石灰+碳酸钠新型碱激发剂碱激发胶凝材料制备的砂浆力学性能、配合比及初终凝时间测试项目龄期3d7d14d28d抗压强度（MPa）20.7227.2332.4737.2抗折强度（MPa）5.037.28.889.88配合比水：灰：河砂=0.45:1:2初/终凝时间 （水灰比0.29）71/126 min表2河砂级配参数砂颗粒级配（mm）>4.752.36-4.751.18-2.360.6-1.180.3-0.60.15-0.3<0.15(wt.%)00.201.6219.6471.115.422.01细度模数2.08