阅读说明：本技术 一种制备粉煤灰/矿渣地聚物的化学激发剂 (Chemical excitant for preparing coal ash/slag geopolymer ) 是由 姚嘉斌 袁洁 宋学峰 巨建涛 于 2019-10-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种制备粉煤灰/矿渣地聚物的高性能化学激发剂。所述高性能化学激发剂按物质组成为：固体碱组分、钙质调节组分、增强组分、调凝组分；所述高性能化学激发剂按质量份数组成为：固体碱组分45-65份、钙质调节组分25~45份、增强组分0.05~0.2份、调凝组分0.5~2.0份；所述高性能化学激发剂掺量为5%~7%。本发明的技术优势：克服了传统液体水玻璃激发剂与粉煤灰/矿渣前驱体必须分装的技术问题；克服了传统液体水玻璃激发剂制备粉煤灰/矿渣地聚物收缩大易开裂及地聚过程难以控制的性能缺陷；克服了传统碳酸钠固体激发剂制备粉煤灰/矿渣地聚物强度偏低的性能缺陷。(The invention discloses a high-performance chemical excitant for preparing a fly ash/slag geopolymer, which comprises a solid alkali component, a calcareous regulating component, a reinforcing component and a coagulation regulating component, wherein the high-performance chemical excitant comprises 45-65 parts by mass of the solid alkali component, 25 ~ 45 parts by mass of the calcareous regulating component, 0.05 ~ 0.2.2 parts by mass of the reinforcing component and 0.5 ~ 2.0.0 parts by mass of the coagulation regulating component, and the mixing amount of the high-performance chemical excitant is 5% to ~ 7% to 7%.)

一种制备粉煤灰/矿渣地聚物的化学激发剂

技术领域

本发明所属新型生态建筑材料领域，涉及一种制备粉煤灰/矿渣地聚物胶凝材料的高性能化学激发剂。

背景技术

地质聚合物或地聚物（Geopolymer)是以工业固体废弃物、冶金渣或烧黏土为前驱体，以苛性碱、碳酸盐、硫酸盐、水玻璃等为激发剂，通过铝硅酸盐矿物在碱性环境下的解聚-缩聚过程形成的一类无机聚合物材料。矿物聚合物具有凝结硬化快、早强、高强、耐高温、耐腐蚀、环境友好等特点，被誉为21世纪最具发展前景的新型胶凝材料。

目前，制备地聚物的前驱体主要有粉煤灰、粒化高炉矿渣、偏高岭土、赤泥等铝硅酸盐类固体废弃物，化学激发剂则主要是苛性钠、钠水玻璃、碳酸钠等。利用不同前驱体与化学激发剂组合可以制备不同的地聚物，其中以钠水玻璃激发粉煤灰/矿渣制备地聚物研究最为广泛且应用最为普遍。

以钠水玻璃制备粉煤灰/矿渣地聚物能够充分体现地聚物的早强、高强特性，但存在的问题是：地聚过程难以控制、硬化体干燥收缩大易开裂；水玻璃为液体，必须与粉煤灰/矿渣分开包装，只能双组分实施地聚物的制备过程，工程应用难度大、过程繁琐。利用固体碱组分（如苛性碱、碳酸钠）激发粉煤灰/矿渣地聚物虽能解决地聚物施工难度大、过程繁琐等技术问题，亦存在强度发展慢、绝对强度低等性能问题。因此，在保证粉煤灰/矿渣地聚物优异性能的前提下，实现其安全生产、制备工艺简单是推动地聚物胶凝材料工程应用的关键技术问题。

发明内容

本发明结合粉煤灰/矿渣地聚物性能及制备工艺存在的技术难题，通过遴选合适的化学激发剂，实现了性能可靠的粉煤灰/矿渣地聚物简单易行的制备工艺。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种制备粉煤灰/矿渣地聚物的化学激发剂，按物质组成为：固体碱组分、钙质调节组分、增强组分、调凝组分；各组分质量份数为：固体碱组分45-65份、钙质调节组分25~45份、增强组分0.05~0.2份、调凝组分0.5~2.0份；

所述固体碱组分为硅酸钠、碳酸钠或二者的混合物，；

所述钙质调节组分为硅酸盐水泥熟料，其矿物组成及性能满足《硅酸盐水泥熟料》（GB/T21372-2008）标准要求；

所述增强组分为碳酸锂；

所述调凝组分为葡萄糖酸钠。

所述化学激发剂掺量，以固体碱组分中Na2O计，为5%~7%。

上述硅酸钠为工业级无水偏硅酸钠粉末，纯度不小于98%，模数为1.0；碳酸钠为工业级无水碳酸钠粉末，纯度不小于99%。

上述碳酸锂为工业级，纯度不小于99%。

上述葡萄糖酸钠为工业级，纯度不小于98%。

该粉煤灰/矿渣地聚物的化学激发剂的制备方法，步骤一，将满足《硅酸盐水泥熟料》（GB/T21372-2008）标准要求的硅酸盐水泥熟料采用球磨机粉磨至比表面积为350±10m²/kg，作为钙质调节组分；

步骤二，根据前述质量份数组成要求，依次将固体碱组分、钙质调节组分、增强组分、调凝组分加入粉磨设备（雷蒙磨）中共磨30min；

步骤三，将步骤二磨细微粉采用防水包装，即为粉煤灰/矿渣地聚物化学激发剂。

使用时，按设定的化学激发剂掺量，将制备的化学激发剂掺入粉煤灰/矿渣前驱体中并混匀，即可得粉煤灰/矿渣地聚胶凝材料。

本发明的有益效果：（1）本发明化学激发剂克服了传统液体水玻璃激发剂与粉煤灰/矿渣前驱体必须分装的技术问题。

（2）本发明的化学激发剂性能高，克服了传统液体水玻璃激发剂制备粉煤灰/矿渣地聚物收缩大易开裂及地聚过程难以控制的性能缺陷；克服了传统碳酸钠固体激发剂制备粉煤灰/矿渣地聚物强度偏低的性能缺陷。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明。以下所述，仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明其他形式的限制。凡是未脱离本发明方案内容，依据本发明的技术实质对以下实例所做的任何简单修改或等同变化，均落在本发明的保护范围内。

实施例1

高性能化学激发剂的组成如表1。以矿渣为前驱体，以5%化学激发剂掺量（以固体碱组分中Na₂O计）制备矿渣地聚物，其性能如表2所示。

实施例2

高性能化学激发剂的组成如表3。以矿渣为前驱体，以5%化学激发剂掺量（以固体碱组分中Na₂O计）制备矿渣地聚物，其性能如表4所示。

实施例3

高性能化学激发剂的组成如表5。以粉煤灰为前驱体，以5%化学激发剂掺量（以固体碱组分中Na₂O计）制备粉煤灰地聚物，其性能如表6所示。

实施例4

高性能化学激发剂的组成如表7。以矿渣为前驱体，以6%化学激发剂掺量（以固体碱组分中Na₂O计）制备矿渣地聚物，其性能如表8所示。

实施例5

高性能化学激发剂的组成如表9。以矿渣为前驱体，以6%化学激发剂掺量（以固体碱组分中Na₂O计）制备矿渣地聚物，其性能如表10所示。

实施例6

高性能化学激发剂的组成如表11。以粉煤灰为前驱体，以6%化学激发剂掺量（以固体碱组分中Na₂O计）制备粉煤灰地聚物，其性能如表12所示。

实施例7

高性能化学激发剂的组成如表13。以粉煤灰为前驱体，以7%化学激发剂掺量（以固体碱组分中Na₂O计）制备粉煤灰地聚物，其性能如表14所示。

实施例8

高性能化学激发剂的组成如表15。以矿渣为前驱体，以7%化学激发剂掺量（以固体碱组分中Na₂O计）制备矿渣地聚物，其性能如表16所示。

实施例9

高性能化学激发剂的组成如表17。以粉煤灰为前驱体，以7%化学激发剂掺量（以固体碱组分中Na₂O计）制备粉煤灰地聚物，其性能如表18所示。