[发明专利]一种基于光养护的钙铝水滑石结构地聚水泥及其制备方法

说明书

本发明提供一种基于光养护的钙铝水滑石结构地聚水泥及其制备方法，所述具有钙铝水滑石结构的地聚水泥的制备方法为：将铝酸三钙、硝酸钙、氮化碳和硅铝相材料按照一定比例混合，再加入碱性激发剂搅拌，凝结硬化后脱模，将脱模的试块置于全光谱模拟灯下进行光养护，所制得的材料即为硬化后具有钙铝水滑石结构的地聚水泥。本发明所述具有钙铝水滑石结构的地聚水泥，既能实现对硅铝相固废材料的大宗利用，又能够固化氯离子，提升混凝土服役过程中的耐久性与抗侵蚀能力，所述地聚水泥原料来源广泛，可操作性强，可作为替代水泥的绿色胶凝材料。

技术领域

本发明涉及绿色胶凝材料制备技术领域，特别涉及一种基于光养护的钙铝水滑石结构地聚水泥及其制备方法。

背景技术

目前，我国水泥年产量约25亿吨，这些水泥生产过程中要消耗大量矿产资源和煤炭资源，同时，烧结和水解过程中还要排放大量的CO₂温室气体(约30亿吨)，而我国钢铁、电力、地矿产业每年排放的各类工业废渣、废料多达10亿吨，占地10万多亩，而在混凝土中的利用率却平均不足15％。

地聚水泥是一种新型的胶凝材料，由硅氧四面体和铝氧四面体组成且具有三维网架结构。地聚水泥的生产可以消耗大量的固体废弃物，如矿渣、粉煤灰等，能够减少二氧化碳的排放，是一种环境友好型材料。此外，它还具有早期抗压强度高、低渗透性、良好的耐化学性和优良的耐火性能等，由于这些优越的性能，地聚水泥作为普通硅酸盐水泥的替代品具有良好的应用前景，也符合我国节能减排的目标。

基于此，本发明提出一种新型的具有钙铝水滑石结构地聚水泥及其制备方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于光养护的钙铝水滑石结构地聚水泥及其制备方法，以解决现有硅酸盐水泥存在的能耗高、污染严重及耐久性差等缺点，并为在钢筋混凝土服役过程中遇到的氯离子侵蚀，导致耐久性差的问题提供新的技术方案。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于光养护的钙铝水滑石结构地聚水泥，按照质量百分比，其原料组成为：20％～24％铝酸三钙，6％～12％硝酸钙，4％～7％氮化碳，60％～70％硅铝相材料。

进一步地，所述铝酸三钙为斜方晶型，是通过固相烧结法，以四水硝酸钙和九水硝酸铝为原材料，按照钙铝原子摩尔比为3:2混合，并在1200～1300℃煅烧，冷却后粉磨制备而成。

进一步地，所述氮化碳为利用热聚合反应法，将三聚氰胺或双氰胺前驱体在560℃制备而得的石墨相氮化碳(g-C₃N₄)。

进一步地，所述硅铝相材料为富含活性硅、铝元素的材料，按照质量百分比，硅含量大于35％，铝含量大于25％，具体为矿渣、粉煤灰、高岭土中的一种或多种。

本发明另一方面提供了上述钙铝水滑石结构的地聚水泥的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)将铝酸三钙、硝酸钙、氮化碳和硅铝相材料按比例混合均匀成多元复合粉体；

(2)对复合粉体采用碱性激发剂进行化学激发，得到地聚水泥浆体；

(3)地聚水泥浆体硬化后，置于全光谱模拟灯下养护，养护后即得具有钙铝水滑石结构的地聚水泥。

进一步地，步骤(1)中多元复合粉体的粒度小于150μm。

进一步地，步骤(2)中的碱激发剂为模数为0.8～1.4的氢氧化钠与水玻璃的复合激发剂。

进一步地，步骤(2)中进行化学激发时，加入复合粉体质量5％～10％的水。

进一步地，步骤(2)中的碱激发剂的用量为复合粉体质量的40％～55％。

进一步地，步骤(3)中地聚水泥浆体的硬化时间为12～24小时。