本發(fā)明涉及膠結(jié)材料，具體為基于粉煤灰與爐渣的環(huán)保型高性能膠結(jié)材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、膠結(jié)材料是一種能夠?qū)⑸⒘２牧匣驂K狀材料粘結(jié)成整體的材料。它通過自身的物理化學(xué)作用，在材料之間形成粘結(jié)力，使被粘結(jié)的材料能夠共同承受外力，膠結(jié)材料在建筑、道路、礦業(yè)等眾多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，是構(gòu)建各種工程結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵組成部分。
2、現(xiàn)有技術(shù)中，膠結(jié)材料通常采用水泥作為基料進(jìn)行制備，由于水泥的骨料結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較弱，會導(dǎo)致膠結(jié)材料的強(qiáng)度性能較差，同時(shí)水泥的采購成本較高，影響了膠結(jié)材料生產(chǎn)成本的控制。基于此，本發(fā)明提供了基于粉煤灰與爐渣的環(huán)保型高性能膠結(jié)材料及其制備方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供基于粉煤灰與爐渣的環(huán)保型高性能膠結(jié)材料及其制備方法，本發(fā)明所制備的環(huán)保型高性能膠結(jié)材料不僅具有較好的抗壓強(qiáng)度，還具有優(yōu)良的劈裂抗拉強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度，有效提升了環(huán)保型高性能膠結(jié)材料的使用性能。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
3、第一方面，本發(fā)明提供了基于粉煤灰與爐渣的環(huán)保型高性能膠結(jié)材料，包括以下重量份原料：80～100份粉煤灰、16～20份爐渣、10～14份脫硫石膏、4～6份氣化渣、0.6～0.8份復(fù)合激發(fā)劑。
4、進(jìn)一步地，所述粉煤灰選用粒徑為10～20mm，所述粉煤灰選用含水率為8～10％。
5、進(jìn)一步地，所述爐渣選用粒徑為20～30mm，所述爐渣選用煤燃燒產(chǎn)生的廢渣。
6、進(jìn)一步地，所述脫硫石膏選用粒徑為10～30mm，所述氣化渣選用粒徑為30～40mm。
7、進(jìn)一步地，所述脫硫石膏在制備之前進(jìn)行預(yù)處理，所述脫硫石膏送入混料機(jī)中，加入添加劑，所述添加劑質(zhì)量為脫硫石膏質(zhì)量的10～20％，混料機(jī)設(shè)定120～160r/min混合處理20～30min，完成脫硫石膏的預(yù)處理。
8、進(jìn)一步地，所述添加劑選用3-氨基丙基三乙氧基硅烷。
9、進(jìn)一步地，所述氣化渣在制備之前進(jìn)行預(yù)處理，所述氣化渣的預(yù)處理方法為：所述氣化渣送入馬弗爐中，設(shè)定升溫速率10～20℃/min升溫至200～300℃，保溫20～30min，之后設(shè)定升溫速率5～10℃/min升溫至500～600℃，保溫2～4h，待冷卻后取出，完成氣化渣的預(yù)處理。
10、進(jìn)一步地，所述復(fù)合激發(fā)劑由鋼渣、水玻璃和木質(zhì)素磺酸鈣組成，所述鋼渣、水玻璃和木質(zhì)素磺酸鈣的質(zhì)量比為1：(0.4～0.6)：(0.2-0.4)。
11、進(jìn)一步地，所述水玻璃濃度為30～40％，所述鋼渣選用粒徑為5～10mm。
12、第二方面，本發(fā)明提供了基于粉煤灰與爐渣的環(huán)保型高性能膠結(jié)材料的制備方法，包括以下步驟：
13、s1：所述粉煤灰和爐渣以及完成預(yù)處理的脫硫石膏和氣化渣送入混料機(jī)中，混料機(jī)設(shè)定200～300r/min混合處理20～30min，得到拌合料；
14、s2：所述拌合料與復(fù)合激發(fā)劑在混料機(jī)中混合，混料機(jī)設(shè)定400～500r/min混合處理10～20min，得到混合料；
15、s3：所述混合料送入球磨機(jī)，球磨機(jī)選用陶瓷球作為球磨介質(zhì)，所述陶瓷球質(zhì)量為混合料質(zhì)量的30～40％，轉(zhuǎn)速設(shè)定為1200～1400r/min，時(shí)間為10～30min，制得環(huán)保型高性能膠結(jié)材料。
16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
17、1、本發(fā)明中，在膠結(jié)材料的制備過程中，通過對氣化渣的預(yù)處理，氣化渣經(jīng)過高溫預(yù)處理后，氣化渣在加熱時(shí)水分快速蒸發(fā)，使得氣化渣表面形成豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，提高了氣化渣的比表面積，之后脫硫石膏與3-氨基丙基三乙氧基硅烷結(jié)合發(fā)生水解縮合反應(yīng)，通過硅烷偶聯(lián)劑的橋接作用，脫硫石膏與其他膠凝材料之間的界面結(jié)合力得到了顯著增強(qiáng)，從而提升了膠結(jié)材料的強(qiáng)度性能。
18、2、本發(fā)明中，作為原料的粉煤灰、爐渣、脫硫石膏和氣化渣均為工業(yè)加工中的固廢產(chǎn)品，利用這些固廢代替其他天然材料，可以有效降低膠結(jié)材料的生產(chǎn)成本，同時(shí)有效減少廢棄物的堆積，實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用，保護(hù)了自然資源。
19、3、本發(fā)明中，通過復(fù)合激發(fā)劑中鋼渣與水玻璃的使用，水玻璃能夠填充孔隙，使膠結(jié)材料的微觀結(jié)構(gòu)更加致密，從而提高抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度，利用鋼渣材料較好的強(qiáng)度和硬度，能夠提升膠結(jié)材料的密實(shí)度，進(jìn)而提升了膠結(jié)材料的強(qiáng)度性能。
1.基于粉煤灰與爐渣的環(huán)保型高性能膠結(jié)材料，其特征在于，包括以下重量份原料：80～100份粉煤灰、16～20份爐渣、10～14份脫硫石膏、4～6份氣化渣、0.6～0.8份復(fù)合激發(fā)劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于粉煤灰與爐渣的環(huán)保型高性能膠結(jié)材料，其特征在于，所述粉煤灰選用粒徑為10～20mm，所述粉煤灰選用含水率為8～10％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于粉煤灰與爐渣的環(huán)保型高性能膠結(jié)材料，其特征在于，所述爐渣選用粒徑為20～30mm，所述爐渣選用煤燃燒產(chǎn)生的廢渣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于粉煤灰與爐渣的環(huán)保型高性能膠結(jié)材料，其特征在于，所述脫硫石膏選用粒徑為10～30mm，所述氣化渣選用粒徑為30～40mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于粉煤灰與爐渣的環(huán)保型高性能膠結(jié)材料，其特征在于，所述脫硫石膏在制備之前進(jìn)行預(yù)處理，所述脫硫石膏送入混料機(jī)中，加入添加劑，所述添加劑質(zhì)量為脫硫石膏質(zhì)量的10～20％，混料機(jī)設(shè)定120～160r/min混合處理20～30min，完成脫硫石膏的預(yù)處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于粉煤灰與爐渣的環(huán)保型高性能膠結(jié)材料，其特征在于，所述添加劑選用3-氨基丙基三乙氧基硅烷。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于粉煤灰與爐渣的環(huán)保型高性能膠結(jié)材料，其特征在于，所述氣化渣在制備之前進(jìn)行預(yù)處理，所述氣化渣的預(yù)處理方法為：所述氣化渣送入馬弗爐中，設(shè)定升溫速率10～20℃/min升溫至200～300℃，保溫20～30min，之后設(shè)定升溫速率5～10℃/min升溫至500～600℃，保溫2～4h，待冷卻后取出，完成氣化渣的預(yù)處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于粉煤灰與爐渣的環(huán)保型高性能膠結(jié)材料，其特征在于，所述復(fù)合激發(fā)劑由鋼渣、水玻璃和木質(zhì)素磺酸鈣組成，所述鋼渣、水玻璃和木質(zhì)素磺酸鈣的質(zhì)量比為1：(0.4～0.6)：(0.2-0.4)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于粉煤灰與爐渣的環(huán)保型高性能膠結(jié)材料，其特征在于，所述水玻璃濃度為30～40％，所述鋼渣選用粒徑為5～10mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1～9任一項(xiàng)所述的基于粉煤灰與爐渣的環(huán)保型高性能膠結(jié)材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：