一种碱激发复合胶凝材料的制备方法

本发明涉及地聚物反应机制，具体为一种碱激发复合胶凝材料的制备方法。

背景技术：

1、地聚物反应是一个复杂的化学过程，主要涉及到硅铝质材料在碱激发作用下的转化。具体来说，地聚物反应是由半结晶状态或无定形的硅铝质材料在碱激发剂的作用下，通过溶解、缩聚等步骤，最终转化为具有三维网状结构的无机聚合物的过程。

2、地聚合物作为一种新型绿色的胶凝材料,凭借原材料丰富,生产能耗小,耐久性强等优良的性能,成为代替水泥最佳材料之一。

3、经检索，申请号为cn202110399914.x的专利公开了一种煤矸石地聚合物的制备方法，属于化学建筑材料技术领域。将煤矸石粉和复合碱激发溶液混合，进行水热合成，得到煤矸石地聚合物；所述的复合碱激发溶液中含有的复合碱激发剂为固体水玻璃和氢氧化钠。所述的水热合成为常压加热水热合成或加压加热水热合成，常压加热为70～90℃反应4～6h，加压加热为0.5～1.2mpa加热至151～187℃反应2～4h。该方法是利用水热合成反应的制备方法，工艺简单、能耗较小。制备的煤矸石地聚合物不仅解决了煤矸石作为固体废弃物的综合利用问题，还产生了有利用价值的产品。

4、当前的碱激发复合胶凝材料多直接采用未改性的生物质电厂灰制备而成，该方式制备的碱激发复合胶凝材料的抗压强度不够，因此我们需要提出一种碱激发复合胶凝材料的制备方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种碱激发复合胶凝材料的制备方法，通过对生物质电厂灰进行改性处理，再通过改性后的生物质电厂灰制备碱激发复合胶凝材料，对其性能检测后可得知，改性后的生物质电厂灰可大幅提升碱激发复合胶凝材料的抗压强度，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种碱激发复合胶凝材料的制备方法，包括以下制备流程：

3、s1、对生物质电厂的废灰进行改性处理，改性处理的方式选用碱性溶液预洗处理配合高温煅烧结合处理，包括以下步骤：

4、碱性溶液预洗处理：

5、s11、干燥生物质电厂灰；

6、s12、制备碱性溶液；

7、s13、混合生物质电厂灰与碱性溶液；

8、s14、对生物质电厂灰与碱性溶液的混合溶液分阶段搅拌；

9、s15、去除反应后材料的上层废液；

10、s16、过滤处理后的生物质电厂灰；

11、s17、充分干燥处理后的生物质电厂灰，获得改性生物质电厂灰；

12、s18、对干燥后的块状改性生物质电厂灰进行研磨破碎；

13、高温煅烧处理：

14、s19、将干燥并研磨后的改性生物质电厂灰放入坩埚中进行高温煅烧处理；

15、s110、等待80分钟煅烧结束后，取出坩埚，令煅烧后的改性生物质电厂灰与空气充分接触实现快速冷却；

16、s111、待改性生物质电厂灰冷却至室温后密封保存；

17、s2、采用改性后的生物质电厂灰制备碱激发复合胶凝材料，包括以下步骤：

18、s21、对s1制备的改性生物质电厂灰粉末进行干燥处理；

19、s22、按比例称量原材料颗粒；

20、s23、将原混合后的原材料放入搅拌锅中按照慢速进行预先搅拌；

21、s24、向充分混合后的原材料中加入配制好的不同模数硅酸钠溶液，再采用慢速搅拌和快速搅拌配合的方式进行搅拌处理；

22、s25、利用搅拌后的混合物浇筑试块；

23、s26、充分振动排除试块中的气泡；

24、s27、在试块上立即裹上可防止水分散失的保鲜膜，制成碱激发复合胶凝材料；

25、s28、将试块放置在标准养护室养护到试验所需的龄期。

26、优选的，在步骤s11中，使用鼓风干燥箱在105摄氏度下干燥24h，充分干燥使得生物质电厂灰内部自由水蒸发；

27、在步骤s12中，碱性溶液的制备依照mol/l量级进行配比制备，制备得到1.00mol/l的ca(oh)2溶液。

28、优选的，在步骤s13中，按照固液比为1.0:2.5的质量比混合生物质电厂灰与碱性溶液；

29、在步骤s14中，使用悬臂式电动搅拌器，并调节转速为1500rpm，固液混合的初期，运行悬臂式电动搅拌器满功率定时搅拌45分钟，而后静置6小时再满功率定时搅拌45分钟，再静置18小时。

30、优选的，在步骤s15中，生物质电厂灰经过碱液处理后，固液会有明显的分层现象，同时液体表面出现黑色气泡固结层，此时先去除表面固结层再去除上层废液；

31、在步骤s16中，使用快速定量滤纸对溶液进行过滤，取得生物质电厂灰固液混合样品。

32、优选的，在步骤s17中，再次利用鼓风干燥箱在105摄氏度下干燥24h，充分干燥使得改性后的块状生物质电厂灰固液混合样品内部自由水蒸发；

33、在步骤s18中，利用不锈钢粉碎机对改性后的生物质电厂灰进行10分钟的粉碎，并且不锈钢粉碎机每运行2分钟暂停30秒。

34、优选的，在步骤s21中，再次利用鼓风干燥箱在105摄氏度下干燥24h，充分干燥使得改性后的粉末状生物质电厂灰内部自由水蒸发；

35、在步骤s22中，再称量生物质电厂灰和高炉矿渣材料，按照质量比例为1:9、3:7、5:5、7:3、9:1的比例分别称取混合。

36、优选的，在步骤s23中，利用行星式砂浆搅拌机搅拌混合物，先慢速搅拌30秒，使得原材料充分均匀混合；

37、在步骤s24中，加入各模数的硅酸钠溶液，继续利用行星式砂浆搅拌机搅拌混合物，慢速搅拌30秒后，停止行星式砂浆搅拌机的工作，并用配套刮刀将锅壁上的物料刮落到搅拌锅内，最后快速搅拌1分钟后取出搅拌锅进行浇筑试块工作。

38、优选的，在步骤s25中，分三次完成浇筑工作；

39、在步骤s26中，将浇筑好的试块放置在振动台上继续振动1分钟，除试块中的气泡。

40、优选的，在步骤s27中，试块振动完毕后，将试块移至背光处，使用食品级保鲜膜将试块表面完全包裹，用于降低水分散失情况；

41、在步骤s28中，包裹后的多个试块及时放置到标准养护室内，保证温度保持一致，以免因环境温度造成试验数据差异。

42、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

43、本发明通过碱性溶液预洗处理配合高温煅烧结合处理的方式对生物质电厂灰进行改性处理，先得到改性生物质电厂灰，使得生物质电厂灰原材料的物化性质得到一定改善，再通过改性后的生物质电厂灰制备碱激发复合胶凝材料，其中对制备的碱激发复合胶凝材料进行力学性能检测后可得知，改性后的生物质电厂灰可大幅提升碱激发复合胶凝材料的抗压强度，并使得复合胶凝材料的多项性能得到有效改善。

技术特征：

1.一种碱激发复合胶凝材料的制备方法，其特征在于：包括以下制备流程：

2.根据权利要求1所述的一种碱激发复合胶凝材料的制备方法，其特征在于：在步骤s11中，使用鼓风干燥箱在105摄氏度下干燥24h，充分干燥使得生物质电厂灰内部自由水蒸发；

3.根据权利要求1所述的一种碱激发复合胶凝材料的制备方法，其特征在于：在步骤s13中，按照固液比为1.0:2.5的质量比混合生物质电厂灰与碱性溶液；

4.根据权利要求1所述的一种碱激发复合胶凝材料的制备方法，其特征在于：在步骤s15中，生物质电厂灰经过碱液处理后，固液会有明显的分层现象，同时液体表面出现黑色气泡固结层，此时先去除表面固结层再去除上层废液；

5.根据权利要求1所述的一种碱激发复合胶凝材料的制备方法，其特征在于：在步骤s17中，再次利用鼓风干燥箱在105摄氏度下干燥24h，充分干燥使得改性后的块状生物质电厂灰固液混合样品内部自由水蒸发；

6.根据权利要求1所述的一种碱激发复合胶凝材料的制备方法，其特征在于：在步骤s21中，再次利用鼓风干燥箱在105摄氏度下干燥24h，充分干燥使得改性后的粉末状生物质电厂灰内部自由水蒸发；

7.根据权利要求1所述的一种碱激发复合胶凝材料的制备方法，其特征在于：在步骤s23中，利用行星式砂浆搅拌机搅拌混合物，先慢速搅拌30秒，使得原材料充分均匀混合；

8.根据权利要求1所述的一种碱激发复合胶凝材料的制备方法，其特征在于：在步骤s25中，分三次完成浇筑工作；

9.根据权利要求1所述的一种碱激发复合胶凝材料的制备方法，其特征在于：在步骤s27中，试块振动完毕后，将试块移至背光处，使用食品级保鲜膜将试块表面完全包裹，用于降低水分散失情况；

技术总结本发明涉及地聚物反应机制技术领域，公开了一种碱激发复合胶凝材料的制备方法，包括以下制备流程：S1、对生物质电厂的废灰进行改性处理，S2、采用改性后的生物质电厂灰制备碱激发复合胶凝材料，本发明通过碱性溶液预洗处理配合高温煅烧结合处理的方式对生物质电厂灰进行改性处理，先得到改性生物质电厂灰，使得生物质电厂灰原材料的物化性质得到一定改善，再通过改性后的生物质电厂灰制备碱激发复合胶凝材料，改性后的生物质电厂灰自身性能也存在较大的提升，并对制备的碱激发复合胶凝材料进行性能检测后可得知，改性后的生物质电厂灰可大幅提升碱激发复合胶凝材料的抗压强度，并使得复合胶凝材料的多项性能得到有效改善。技术研发人员：郭奥飞,苏一帆,冯虎,黄昊,于振云,代旷宇,丁冲,马浩伟,耿友乾,夏双双受保护的技术使用者：郑州大学技术研发日：技术公布日：2024/12/2