[发明专利]一种纤维增强碱激发胶凝材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型胶凝材料，特别涉及一种具有良好抗拉强度的纤维增强碱激发胶凝材料及其制备方法。

背景技术

偏高岭土(MK)是高岭土在高温下脱水形成的产物。在硅酸盐工业中，对于偏高岭土这种人工火山灰烧结粘土材料的研究起步较晚。国外从20世纪80年代起开始增多，90年代中后期研究力度不断增大，主要集中于将其作为矿物掺合料时对水泥及混凝土性能的影响上，也有将其制成胶凝材料制品的研究。国内有关偏高岭土研究的起步很晚，近几年才陆续有一些偏高岭土作为矿物掺合料研究的报道。偏高岭土作为新一代胶凝材料材料，在国外的研究与应用已取得了较大的发展。而目前，国内研究与利用偏高岭土火山灰活性的文献还很少。这说明国内对偏高岭土的认识不足，没有引起足够的重视。由于它在制造胶凝材料中具有优良的性能，有必要对其进行研究与利用，实现其资源化利用的最高目标。

据不完全统计，每生产1吨生铁，将排渣0.3～1.0吨。每年我国铁厂的矿渣排放量高达6000万吨以上，通常用于筑路、回填、作水泥生产的原材料及混合材等，利用量不到80%，分布在我国的17个省、市、自治区。这些废渣的排放、堆积，不仅消耗大量人力、财力，占用了大量的农田，阻碍交通、河流，而且还对环境造成了污染，危害了生态平衡。我国非常重视矿渣的综合利用，在水泥工业中得到了广泛的应用，但矿渣的应用大部分是与熟料一起混磨生产水泥。ISO标准实施以前，P·S 52.5水泥中矿渣的掺入量在20%左右，P·S 42.5水泥中矿渣掺量在30%左右，不到国家标准中矿渣水泥允许最高掺量70%的一半。考虑到矿渣是一种铝硅酸盐原料，具有用来制备硅酸盐胶凝材料的条件，将具有更好的经济效益及环境效益。

在碱的作用下，偏高岭土和矿渣都具有胶凝性质，内部硅氧键和铝氧键发生断裂，再通过缩聚反应，重新形成硅氧四面体和铝氧四面体组成的三维网络结构，从而产生强度。由于矿渣的含钙量很高，同时也部分生成水化硅酸钙凝胶。当体系中存在其他金属离子时，尤其是碱金属离子，网络结构会吸附这些离子，有些离子甚至可以参加网络的形成，这种网络结构是无定形体，所以有人称其为凝胶体。正是由于具有上述的特殊结构组成，该材料兼有有机高聚物、陶瓷、水泥的特点。

发明内容

本发明的目的是为了制备出一种具有良好力学强度，尤其是抗拉强度的新型胶凝材料。本发明提供一种以偏高岭土和工业固体废弃物矿渣为主要原料，以玻纤增强PVA纤维为结构增强剂制备的纤维增强碱激发胶凝材料及其制备方法。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

本发明所述的纤维增强碱激发胶凝材料的原料包括胶凝材料，碱激发剂、聚乙烯醇纤维PVA和水。所述的胶凝材料为偏高岭土和矿渣，所述的碱激发剂为水玻璃和氢氧化钠。其组分为：

原料                      质量g

（1）胶凝材料

     偏高岭土                   250~400

     矿渣                       750~600

（2）碱激发剂

水玻璃                     200~240

氢氧化钠                    40~85

（3）水                         200～250

（4）PVA                        0.8~2.5

所述偏高岭土的化学成分（质量百分数）：SiO₂（52.65%），Al₂O₃（43.20%），Fe₂O₃（0.25%），TiO₂（0.56%），MgO（0.01%），CaO（0.004%），H₂O（0.02%）。

所述矿渣的化学成分（质量百分数）：CaO（26.54%），SiO₂（24.37%），TiO₂（23.83%），Al₂O₃（13.76%），MgO（8.48%），V₂O₅（0.34%）。

所述水玻璃的模数3.2～3.4，Na₂O含量不少于8.2%，SiO₂含量不少于26%。

所述氢氧化钠为化学纯，含量不低于99%。