本發(fā)明屬于固廢綜合利用和建筑材料，尤其涉及一種用于低活性礦粉基全固廢膠凝材料的改性劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、硅酸鹽水泥作為應(yīng)用最為廣泛的膠凝材料之一，面臨原材料緊缺、天然礦石日益枯竭、生產(chǎn)需高能耗高碳排放的困局。同時(shí)，水泥行業(yè)因生產(chǎn)過程中高能耗、高排放以及高污染的特點(diǎn)，已成為低碳化發(fā)展急需解決的問題。利用固廢制備水泥類膠凝材料，既可節(jié)約大量的天然礦石，又能降低水泥焙燒生產(chǎn)過程中的碳排放和粉塵污染，具有顯著的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。

2、全固廢膠凝材料以鋼鐵企業(yè)和燃煤發(fā)電等國(guó)家支柱企業(yè)所產(chǎn)生的粒化高爐礦渣、粉煤灰、脫硫石膏以及鋼渣等工業(yè)固體廢棄物為原料，通過適當(dāng)?shù)募庸ず吞幚?，形成具有膠凝性能的新型材料，可用于建筑、道路建設(shè)等領(lǐng)域，具有環(huán)保和資源利用的雙重優(yōu)勢(shì)。低活性礦粉基全固廢膠凝材料是以低活性礦粉為主要膠凝材料的一類全固廢膠凝材料，由于采用了活性低的礦粉，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品28d強(qiáng)度無(wú)法達(dá)到42.5等級(jí)，不利于施工和遠(yuǎn)距離運(yùn)輸。

3、雖然，現(xiàn)有技術(shù)中也公開了利用礦渣或礦粉制備全固廢膠凝材料的方法，如專利cn202311100831.1公開了一種高強(qiáng)度全固廢膠凝材料及其制備方法和應(yīng)用，該專利以礦渣粉、鋼渣粉、石膏為原料，礦渣粉中包括二氧化硅、氧化鎂、氧化鈣，氧化鎂由鎂渣提供，氧化鈣由電石渣提供；通過分別對(duì)鎂渣、電石渣和鋼渣粉進(jìn)行改性，從而得到了高強(qiáng)度的全固廢膠凝材料。但是，對(duì)于如何通過額外添加單獨(dú)的改性劑制備出以低活性礦粉為主要膠凝材料的符合42.5等級(jí)膠凝材料要求的低活性礦粉基全固廢膠凝材料還沒有相關(guān)報(bào)道。

4、因此，亟需一種能夠提高以低活性礦粉為主要膠凝材料的全固廢膠凝材料的力學(xué)性能的改性劑以解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種用于低活性礦粉基全固廢膠凝材料的改性劑及其制備方法。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供了一種用于低活性礦粉基全固廢膠凝材料的改性劑，以在低活性礦粉基全固廢膠凝材料中的添加量計(jì)，所述改性劑包括以下組分：熟石灰0.5～1.2％，鋁酸鹽1％～5.8％和聚合氯化鋁0.5％～1.4％。

4、優(yōu)選的，所述熟石灰中氫氧化鈣的含量為95％以上。

5、優(yōu)選的，所述鋁酸鹽包括硫鋁酸鹽水泥、鐵鋁酸鹽水泥中的一種或幾種。

6、優(yōu)選的，所述聚合氯化鋁的聚合度為4～8，鹽基度為40～90。

7、本發(fā)明提供了一種上述技術(shù)方案所述用于低活性礦粉基全固廢膠凝材料的改性劑的制備方法，包括以下步驟：按比例稱取熟石灰、鋁酸鹽和聚合氯化鋁后將三者混勻，得到所述用于低活性礦粉基全固廢膠凝材料的改性劑。

8、本發(fā)明提供了一種低活性礦粉基全固廢膠凝材料，按重量份數(shù)計(jì)，包括以下組分：

9、活性礦粉247.5～288份、脫硫石膏67.5～90份、粉煤灰58.5～81份和上述技術(shù)方案所述的改性劑31.5～36份。

10、本發(fā)明提供了一種低活性礦粉基全固廢砂漿，按重量份數(shù)計(jì)，包括以下組分：低活性礦粉247.5～288份、脫硫石膏67.5～90份、粉煤灰58.5～81份、上述技術(shù)方案所述的改性劑31.5～36份、砂1350份和水225份。

11、本發(fā)明提供了一種上述技術(shù)方案所述低活性礦粉基全固廢砂漿的制備方法，包括以下步驟：

12、(1)將低活性礦粉、脫硫石膏和粉煤灰混合后進(jìn)行攪拌，得到底料；

13、(2)將熟石灰、鋁酸鹽和聚合氯化鋁混合均勻，得到改性劑；

14、(3)將步驟(1)得到的底料與步驟(2)得到的改性劑混合均勻后加入砂，再加入水?dāng)嚢杈鶆颍缓蠼?jīng)成型和養(yǎng)護(hù)，得到所述低活性礦粉基全固廢砂漿。

15、優(yōu)選的，步驟(1)中，所述低活性礦粉、脫硫石膏和粉煤灰在混合前還包括粉磨步驟；所述低活性礦粉的粉磨時(shí)間為3h，脫硫石膏的粉磨時(shí)間為1h，粉煤灰的粉磨時(shí)間為0.5h。

16、優(yōu)選的，步驟(3)中，所述養(yǎng)護(hù)的溫度為20℃，養(yǎng)護(hù)的濕度為90％，養(yǎng)護(hù)的時(shí)間為3～28d。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果：

18、本發(fā)明以熟石灰、鋁酸鹽和聚合氯化鋁為原料制備用于低活性礦粉基全固廢膠凝材料的改性劑，其中的聚合氯化鋁和鋁酸鹽可以補(bǔ)充低活性礦粉中占比較少的鋁元素，提升低活性礦粉的28d活性，進(jìn)而提升低活性礦粉基全固廢膠凝材料的力學(xué)性能。本發(fā)明提供的改性劑可作為化學(xué)助劑少量添加至以低活性礦粉為主要膠凝材料的砂漿或混凝土中，可大幅提升低活性礦粉基全固廢膠凝材料的力學(xué)性能，改性后的膠凝材料可應(yīng)用于路面水泥穩(wěn)定碎石層中，也可制備礦井充填膠凝材料應(yīng)用于礦井充填中。

19、本發(fā)明提供的改性劑原料易得且需求種類少，選擇范圍大，普適性強(qiáng)，通過調(diào)整原料之間的比例設(shè)計(jì)出特定的改性劑，可以有效緩解目前低活性礦粉基全固廢膠凝材料28d力學(xué)性能低下的問題和施工過程中和易性差、成本過高等問題，可間接提高低活性礦粉作為地質(zhì)聚合物材料的利用率。

20、本發(fā)明提供的改性劑原料來(lái)源與水泥外加劑相似，成本可控，且制備方法與應(yīng)用方法簡(jiǎn)單高效，無(wú)需增設(shè)專用設(shè)備，節(jié)約人工和能耗成本。并且，具有便捷高效、用量少、改性效果明顯的特點(diǎn)，大大增加了固廢的利用率，提高了低活性礦粉基全固廢膠凝材料的力學(xué)性能，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排的目的。

21、本發(fā)明提供的改性劑既可用于改性低活性礦粉基全固廢膠凝材料，也能夠用于提高低活性礦粉活性的力學(xué)性能，而現(xiàn)有技術(shù)并沒有針對(duì)低活性礦粉基全固廢膠凝材料體系的改性劑。本發(fā)明提供的改性劑既可以單獨(dú)使用，也可以和其他有機(jī)/無(wú)機(jī)多功能外加劑復(fù)配使用，具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)特征：

1.一種用于低活性礦粉基全固廢膠凝材料的改性劑，其特征在于，以在低活性礦粉基全固廢膠凝材料中的添加量計(jì)，所述改性劑包括以下組分：熟石灰0.5％～1.2％，鋁酸鹽1％～5.8％和聚合氯化鋁0.5％～1.4％。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于低活性礦粉基全固廢膠凝材料的改性劑，其特征在于，所述熟石灰中氫氧化鈣的含量為95％以上。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于低活性礦粉基全固廢膠凝材料的改性劑，其特征在于，所述鋁酸鹽包括硫鋁酸鹽水泥、鐵鋁酸鹽水泥中的一種或幾種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于低活性礦粉基全固廢膠凝材料的改性劑，其特征在于，所述聚合氯化鋁的聚合度為4～8，鹽基度為40～90。

5.一種權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的用于低活性礦粉基全固廢膠凝材料的改性劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：按比例稱取熟石灰、鋁酸鹽和聚合氯化鋁后將三者混勻，得到所述用于低活性礦粉基全固廢膠凝材料的改性劑。

6.一種低活性礦粉基全固廢膠凝材料，其特征在于，按重量份數(shù)計(jì)，包括以下組分：低活性礦粉247.5～288份、脫硫石膏67.5～90份、粉煤灰58.5～81份和權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的改性劑31.5～36份。

7.一種低活性礦粉基全固廢砂漿，其特征在于，按重量份數(shù)計(jì)，包括以下組分：低活性礦粉247.5～288份、脫硫石膏67.5～90份、粉煤灰58.5～81份、權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的改性劑31.5～36份、砂1350份和水225份。

8.一種權(quán)利要求7所述的低活性礦粉基全固廢砂漿的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述低活性礦粉、脫硫石膏和粉煤灰在混合前還包括粉磨步驟；所述低活性礦粉的粉磨時(shí)間為3h，脫硫石膏的粉磨時(shí)間為1h，粉煤灰的粉磨時(shí)間為0.5h。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述養(yǎng)護(hù)的溫度為20℃，養(yǎng)護(hù)的濕度為90％，養(yǎng)護(hù)的時(shí)間為3～28d。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種用于低活性礦粉基全固廢膠凝材料的改性劑及其制備方法，屬于固廢綜合利用和建筑材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明以熟石灰、鋁酸鹽和聚合氯化鋁為原料制備用于低活性礦粉基全固廢膠凝材料的改性劑，其中的聚合氯化鋁和鋁酸鹽可以補(bǔ)充低活性礦粉中占比較少的鋁元素，提升低活性礦粉的28d活性，進(jìn)而提升低活性礦粉基全固廢膠凝材料的力學(xué)性能，有效緩解了目前低活性礦粉基全固廢膠凝材料28d力學(xué)性能低下的問題和施工過程中和易性差、成本過高等問題，并且具有便捷高效、用量少、改性效果明顯的特點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：江華平,張大旺,方陸芳,王亞軍,韓逸,劉如意,左文華
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江波普環(huán)境服務(wù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26