一种含粘土矿物的胶凝材料的制作方法

专利2025-12-16  14


本发明涉及胶凝材料,具体涉及一种含粘土矿物的胶凝材料。


背景技术:

1、粘土矿物是粒径小于2μm的层状硅酸盐矿物,也是土壤的主要成分之一,其种类及含量会在很大程度上影响土壤的性能,在混凝土和和充填材料的制造过程中需要使用砂石作为其中的骨料,砂石骨料在形成或者采掘破碎过程中,表面附着有粘土矿物,其在混凝土和和充填材料中会对混凝土和和充填材料的各项性能产生不利的影响。随着粘土矿物中高岭石、蒙脱石和伊利石含量的增加,混凝土和充填材料的抗压强度会显著降低,混凝土和和充填材料的收缩会增大,混凝土和充填材料的电通量和弹性模量会受到影响。

2、在现阶段的主流解决办法是使用低粘土含量的砂石骨料或者对其进行处理减少粘土的含量,但这种做法会提高施工成本和造成资源浪费。因此,如何合理利用粘土矿物是废物回收的一个难题。同时,随着水泥价格不断高涨,企业充填成本占采矿成本比重不断提高。因此,找到适合替代水泥的充填胶凝材料以降低充填法采矿的成本,为当前充填采矿的亟需解决的问题。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种含粘土矿物的胶凝材料,以提高粘土矿物凝胶材料的强度。

2、上述目的可以是通过以下技术方案的实施方式实现:

3、一种含粘土矿物的胶凝材料,包括如下重量份的组分:

4、粘土矿物55-60份;

5、烟气脱硫副产物10-20份;

6、转炉钢渣10-20份

7、改良剂5-10份;

8、所述改良剂包括如下重量份的组分:硅酸钙20-25份,铝酸三钙10-25份,纳米三氧化二铝1-5份,硅酸三钙10-15份,铁铝酸四钙5-15份,甲基聚羧酸2-6份,乙酸乙烯酯1-5份。

9、可选的,所述粘土矿物包括高岭石粘土矿物、蒙脱石粘土矿物、伊利石粘土矿物中的至少一种。

10、可选的,所述胶凝材料的水胶比为0.2-0.4。

11、可选的,所述凝胶材料中改良剂的质量分数为5-10%。

12、可选的,所述高岭石粘土矿物优选包括如下重量份的成分:按重量份计,sio2 50-55份,al2o3 32-41份,k2o 1-4份,fe2o3 0.1-1份,mgo 0.1-1份,cao 0.1-1份,na2o 0-1份和p2o5 0.1-1份。

13、可选的,所述蒙脱石粘土矿物优选包括如下重量份的成分:sio2 60-72份,al2o312-22份,k2o 1-3份,fe2o3 1-4份,mgo 3-6份,cao 3-6份,na2o 0-1份。

14、可选的,所述伊利石粘土矿物优选包括如下重量份的成分:sio2 65-80份,al2o312-20份,k2o 3-8份,fe2o3 1-3份,mgo 0.2-1份,cao 0.1-1份,na2o 1-2份。

15、可选的,所述高岭石的粒度为200目以上;

16、优选的,所述高岭石的粒度为250~300目。

17、可选的,所述蒙脱石的粒度为900目以上;

18、优选的,所述蒙脱石的粒度为1000~1200目。

19、可选的,所述伊利石的粒度为600目以上;

20、优选的,伊利石的粒度为700~1000目。

21、通过限定粘土矿物的粒度一方面可以降低水化难度,另一方面还能够提高材料均匀性。

22、可选的,所述烟气脱硫副产物包括如下重量份的成分:cao 38-52份,sio2 1-8份,al2o3 0-3份,mgo 0-3份,so3 30-52份,cl 0-3份。烟气脱硫副产物是指烟气脱硫产生的固硫副产物。

23、可选的,所述钢渣为转炉钢渣,包括如下重量份的成分:sio2 15-25份,mgo1-8份,al2o3 1-6份,cao 30-52份,fe2o3 10-20份,p2o5 0-3份,mno 0-3份。

24、本发明还提出了上述含粘土矿物的胶凝材料在制备胶结胶凝材料中的应用。

25、根据本领域的公知常识,本发明所述的粘土矿物和脱硫副产物的化学组成指将各种金属或矿物元素以氧化物计的含量,并非指其在粘土矿物、钢渣或脱硫副产物中以氧化物存在的化合物含量。另外,可以通过本领域现有的常规检测方法获得以上化学组成结果,例如典型的烧失后或未烧失的荧光检测方法。

26、发明技术方案,具有如下优点:

27、本发明提供的含粘土矿物的胶凝材料与现有的水泥熟料或者含固废基胶凝材料相比,本发明的胶凝材料的原料采用粘土矿物、脱硫副产物、钢渣和改良剂等成分组成,不添加水泥熟料和矿渣,极大的降低了原料成本。本发明中各组份由于协同作用的发挥仍能显示出良好的胶结性能和流变性能,包括抗压强度和流动度。根据gb17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》,将本发明的胶凝材料制备净浆试块,试块尺寸30mm×30mm×50mm,在温度为20℃,湿度99.5%以上进行养护,显示出良好的抗压强度。

28、并且与现有胶凝材料相比,本发明的粘土矿物占比高,充分提高了粘土矿物的利用率,合理解决了粘土矿物堆存的难题。本发明提供的含粘土矿物的胶凝材料激发粘土矿物的活性,使之成为混凝土或充填体系中的有用组分,使粘土矿物的效用发挥到最大。



技术特征:

1.一种含粘土矿物的胶凝材料,其特征在于,包括如下重量份的组分:

2.根据权利要求1所述的含粘土矿物的胶凝材料,其特征在于,所述粘土矿物包括高岭石粘土矿物、蒙脱石粘土矿物、伊利石粘土矿物中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的含粘土矿物的胶凝材料,其特征在于,所述含粘土矿物的胶凝材料的水胶比为0.2-0.4。

4.根据权利要求1所述的含粘土矿物的胶凝材料,其特征在于,所述含粘土矿物的胶凝材料中改良剂的质量分数为5-10%。

5.根据权利要求2所述的含粘土矿物的胶凝材料,其特征在于,所述高岭石的粒度为200目以上;

6.根据权利要求2所述的含粘土矿物的胶凝材料,其特征在于,所述蒙脱石的粒度为900目以上;

7.根据权利要求2所述的含粘土矿物的胶凝材料,其特征在于,所述伊利石的粒度为600目以上;

8.根据权利要求1所述的含粘土矿物的胶凝材料,其特征在于,所述烟气脱硫副产物包括如下重量份的成分:cao 38-52份,sio2 1-8份,al2o3 0-3份,mgo 0-3份,so3 30-52份,cl0-3份。

9.根据权利要求1所述的含粘土矿物的胶凝材料,其特征在于,所述钢渣为转炉钢渣,包括如下重量份的成分:sio2 15-25份,mgo1-8份,al2o3 1-6份,cao 30-52份,fe2o310-20份,p2o5 0-3份,mno 0-3份。

10.权利要求1~9任意一项所述的含粘土矿物的胶凝材料在制备胶结胶凝材料中的应用。


技术总结
本发明公开了一种含粘土矿物的胶凝材料,包括如下重量份的组分:粘土矿物55‑60份;烟气脱硫副产物10‑20份;转炉钢渣10‑20份;改良剂5‑10份;所述改良剂包括如下重量份的组分:硅酸钙20‑25份,铝酸三钙10‑25份,纳米三氧化二铝1‑5份,硅酸三钙10‑15份,铁铝酸四钙5‑15份,甲基聚羧酸2‑6份,乙酸乙烯酯1‑5份。本发明提供的含粘土矿物的胶凝材料与现有的水泥熟料或者含固废基胶凝材料相比,本发明的胶凝材料的原料采用粘土矿物、脱硫副产物、钢渣和改良剂等成分组成,不添加水泥熟料和矿渣,极大的降低了原料成本,且具有良好的抗压强度。

技术研发人员:耿碧瑶,李浩宇,温震江,吴世剑,付建勋,霍思
受保护的技术使用者:中国恩菲工程技术有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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