[发明专利]一种低碳型改性生土水泥及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性生土水泥及其制备方法，属于建筑材料技术领域。

背景技术

生土建筑材料以土为主要原料，经过不同方法处理后可以广泛用于建筑工程。生土建筑材料的原材料分布广泛，取用方便，成本低廉；生土建材最大的优点在于对于节能环保的贡献，其废弃后粉碎即可撒入土中，进入自然循环系统中。它在做为资源被利用的同时，不对环境造成任何污染隐患和后遗症，这种优势是其他建材都不可能实现的。

生土材料的强度和抗水性较低，以往人们主要采用夯实方法来制备生土建筑材料；后来又出现了以水泥胶结沙石取代部分粘土制备粘土混凝土用于弹模、强度要求均不高的大坝防渗墙，这种建材的强度一般是10MPa左右。

目前，国内外学者正在研究对生土进行无机改性、有机改性以增加生土的强度。如《新型建筑材料》2010年第10期中的“生土活化胶凝材料的制备及性能研究”一文，采用碱激发材料的技术途径来配置生土水泥，其比例为生土：矿渣：胶砂：激发剂：水：稻草＝4:6:30:1:4.5：0.2，28d胶砂强度可达45.34MPa，软化系数为0.96。该生土水泥主要不足之处是：①生土利用率较低，并需消耗大量的的胶结材料资源；②含有大量的强碱性材料，对环境有影响且不利于循环再利用；③未解决新拌生土材料的低流动性问题；④生产成本较高。

本发明人利用现代水泥基复合材料制备技术，制备出一种高强度的低碳型改性生土水泥，将古老的生土建材改进成为具有较高强度和良好耐久性的建材，可以广泛应用于乡村建设中。

发明内容

本发明人凭着自己的实践经验，经大量试验后开发了一种低碳型改性生土水泥。本发明生土水泥具有材料体积稳定性好、强度高、抗裂性好，生土利用率高的特点。

本发明低碳型改性生土水泥，由以下重量比的组分组成：40～60％粘土，20～45％水泥，0～15％石膏，0～12％膨胀剂及这些组分总量1～2％的减水剂。

所述粘土可以是一般粘土，也可以是劣质土；劣质土如城市污泥、盐渍土、砂化土、河道淤泥等。

所述减水剂为木质素减水剂、萘系减水剂、聚羧酸减水剂中的一种或它们的混合物；

所述水泥为42.5强度等级硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥；

所述石膏为废石膏经煅烧而成。

为了获得更好的效果，优选：重量比组分为：40～60％粘土，20～45％水泥，5～15％石膏，5～12％膨胀剂及这些组分总量1～2％的减水剂。

同时，可以根据生土水泥建材具体使用环境及标准要求，以粉煤灰水泥、矿渣水泥、火山灰水泥替代组分中的水泥。

本发明低碳型改性生土水泥可以通过下面的方法制备，步骤包括：

1)备料

按所述比例取粘土、水泥、石膏、膨胀剂、减水剂各组分；将粘土过0.075mm筛，除去杂质，备用。

2)制备混合料

将各组分放入容器中，搅拌混合均勻后，向其中加入水及减水剂，继续搅拌均勻，制成混合料，水料比为0.2～0.3；然后浇注振动成型。

3)制备生土水泥

将步骤2)制备出的浇注成型的混合料，浇注到模具内；以振动的方式使模具内的混合料密实成型，再经4小时静停后拆模，即得本发明生土水泥。

本发明的机理：

生土分散机理：土的活性与粘土矿物也有着密不可分的关系,粘土矿物是土壤固相的主体物质,占土壤固相总质量的90％以上，粘土矿物具有高度的分散度和极性,因而存在有大量的表面自由能,它们使土获得胶体分散系的特征，而粘土矿物表面由于晶格取代、水化解离作用、破键作用和选择性吸附作用等,常常带有未补偿的电荷,它们被处在较游离状态的离子所饱和,对多数粘土来说主要是阳离子。为了维持体系的电中性,粘土胶体微粒表面往往被游离的离子所饱和而形成反离子层,于是带负电荷的粘土矿物表面和紧邻其的带正电荷的离子扩散层构成了双电层，其分布是随距离的增大而逐渐减少的,一部分与定势离子层相连接,形成不活动的吸附层,另一部分与颗粒间的溶液合起来,形成离子的扩散层。木质素减水剂、萘系减水剂和聚羧酸减水剂是一类阴离子表面活性剂，其解离出来的阴离子可以将土粒上的阳离子中和并使其表面带同种电荷，增加土粒之间的排斥力，可以使土的微粒分散，其分散作用取决于静电作用。