[发明专利]一种基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料及制备方法，属于建筑材料技术领域，解决水硬性石灰/天然水硬性石灰生产天然矿石耗量高、能耗高、CO₂排放量大以及碳化硬化体强度低、应用范围窄的问题。本发明的基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料的原料包括25～30％水泥熟料，20～25％的预处理电石渣，1.5～2.0％的工业副产石膏，3～5％的膨润土，0.5～1.0％的水化碳化促进剂，余量为钢渣。本发明方法包括：配料，选铁，研磨成粉，即得。本发明的基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料兼具良好的水化硬化和碳化硬化性能，硬化体在水中、空气中、CO₂气氛中均表现出良好的力学性能，拓宽了应用领域。

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，更具体地讲，涉及一种基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料及其制备方法。

背景技术

水泥是水化硬化性胶凝材料，其水化硬化时间适宜，硬化体力学性能好、刚度高，适用于强度要求较高的建筑结构和非结构部位。但水泥硬化体易收缩、韧性差、易开裂。石灰是碳化硬化性胶凝材料，其硬化体韧性好、孔隙发达、透气性好、收缩低、裂缝能够碳化自修复，但碳化硬化速率低、强度形成慢，硬化体最终刚度和强度低，耐水性差。水化碳化复合硬化性胶凝材料兼具水化硬化性和碳化硬化性，能够改善水泥的收缩开裂以及石灰的耐水性，这类胶凝材料中代表性的是水硬性石灰和天然水硬性石灰。但是，当前开发的水化碳化复合硬化性胶凝材料与水泥相比，仍存在凝结时间长，碳化反应速率慢，强度发展缓慢，最终强度低等问题，只适用于力学性能要求较低的装饰砂浆、古建筑或古文物的修复等方面，应用范围较窄。另外，天然水硬性石灰原料中石灰石含量相比水泥熟料生产原料更高，煅烧生产过程中能源消耗和石灰石分解产生的CO₂仍比较高，且煅烧生产制备的天然水硬性石灰熟料需要较长的消解过程，进一步限制了天然水硬性石灰的产量。

钢渣是炼钢过程产生的固体废弃物，由钙、铁、硅、镁等的氧化物组成，主要矿物相为硅酸三钙、硅酸二钙、钙镁橄榄石、钙镁蔷薇辉石、铁酸钙、所谓“死烧”游离态的氧化钙(f-CaO)和氧化镁(f-MgO)以及各种氧化物形成的固溶体组成。钢渣的矿物相与硅酸盐水泥熟料矿物相相似，但由于钢渣产生温度更高，故钢渣的类似水泥熟料的矿物相均表现为水化惰性，但水化惰性的硅酸二钙(γ -C₂S)、f-CaO、f-MgO则具有一定的碳化活性。尽管如此，钢渣的碳化反应速率仍较慢，一般需要在高压CO₂气氛中碳化反应才能充分发挥。目前，钢渣作为水泥混合材、混凝土矿物掺合料存在水化活性低问题，作为碳化硬化性胶凝材料则仅适用于水泥制品生产。

因此，有必要提供一种兼具良好水化硬化强度和碳化硬化强度的水化碳化复合硬化性胶凝材料，该胶凝材料能充分发挥钢渣的碳化硬化特性，解决现有技术中水硬性石灰/天然水硬性石灰生产天然矿石耗量高、能耗高、CO₂排放量大以及硬化体强度低、应用范围窄等问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料，解决现有技术中水硬性石灰/天然水硬性石灰生产天然矿石耗量高、能耗高、CO₂排放量大以及碳化硬化体强度低、应用范围窄的问题。

本发明的另一个目的在于，提供该基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:

本发明提供的一种基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料，由包括以下质量百分含量的原料制成：25～30％的水泥熟料，20～25％的预处理电石渣， 1.5～2.0％的工业副产石膏，3～5％的膨润土，0.5～1.0％的水化碳化促进剂，余量为钢渣。

由包括以下质量百分含量的原料制成：

本发明的部分实施方案中，所述水泥熟料为硅酸盐水泥熟料；符合GB/T 21372《硅酸盐水泥熟料》要求；