本發(fā)明涉及建筑材料制造技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種快硬早強(qiáng)、也可利用海水和海沙拌合的一種無(wú)機(jī)聚合物膠凝材料及混凝土。

背景技術(shù)：

我國(guó)地域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展格局是沿海經(jīng)濟(jì)十分興旺，內(nèi)陸經(jīng)濟(jì)發(fā)展較慢，沿海城市的發(fā)展大多靠公路、水路、鐵路、航空等，尤其水路十分發(fā)達(dá)，水路運(yùn)輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)是成本低，因此，港口、碼頭的建設(shè)規(guī)模越來(lái)越大，貨物通航世界各地，為經(jīng)濟(jì)的騰飛添磚加瓦。近年我國(guó)的海島建設(shè)也日新月異，最為出名的是南海種島，為國(guó)家的國(guó)防建設(shè)做出了很大的貢獻(xiàn)。然而，建設(shè)港口、碼頭和海島，需要大量的水泥混凝土，而普通的水泥混凝土是不耐海水侵濁的，需要在混凝土表面和內(nèi)部采取防護(hù)措施，這樣就增加建設(shè)成本，延長(zhǎng)了工期。

人們經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究，提出了多種可使用海水和海沙進(jìn)行拌合的特種水泥混凝土，從國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局網(wǎng)站了解到，專利《一種可使用海水海砂拌合的無(wú)機(jī)聚合物膠凝材料及混凝土》（CN 103304159B）,其采用氧化鈣、二氧化硅、三氧化二鋁、氧化鎂、氧化鈉、氧化鉀、三氧化硫、二氧化碳，與海砂、海水及碎石按照一定比例拌合制備的混凝土，滿足海洋工程建設(shè)的需要。其存在的問(wèn)題是，原材料大都是工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，成本高，重要的是含有氧化鈣等，存在與碎石、海沙等骨料再反應(yīng)的可能，因此，混凝土耐海水侵濁的能力下降。

現(xiàn)有的無(wú)機(jī)聚合物膠凝材料，為了達(dá)到快硬早強(qiáng)，大部分用鋁硅酸鹽廢渣、粉煤灰、煤矸石、礦渣等工業(yè)廢料生產(chǎn)，由于各原材料來(lái)源不同，成份參差不齊，導(dǎo)致產(chǎn)品的質(zhì)量不穩(wěn)定，給建設(shè)工程造成隱患，專利《堿礦渣粉煤灰無(wú)機(jī)聚合物膠凝材料及制造方法》（CN 100450949C）正是其代表之一, 它由氫氧化鈉、鈣、碳酸鈉，加入礦渣、粉煤灰、水拌合，經(jīng)過(guò)高壓水熱反應(yīng)，再加入硫酸鈉、沸石粉、鋁礬土，磨細(xì)后進(jìn)行高溫煅燒而成，用于路面工程，此專利存在原材料來(lái)源眾多，成本高，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，長(zhǎng)期強(qiáng)度不高，不適合于使用期較長(zhǎng)的基礎(chǔ)工程。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供成本低、效果顯著的一種無(wú)機(jī)聚合物膠凝材料及混凝土。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種無(wú)機(jī)聚合物膠凝材料，其以重量百分?jǐn)?shù)為氧化硅50－68%，氧化鋁9.6－14.4%，氧化鎂5.4－8.0%，氧化鋇4.2－6.2%，氧化鐵8.2－12.4%，氧化鉀2.4－3.6%的各種原材料，經(jīng)過(guò)破碎和細(xì)磨，在600℃-800℃的常規(guī)煅燒窯中煅燒20－40分鐘，生成玻璃體72－88%，再經(jīng)過(guò)細(xì)磨為比表面積378－462㎡/㎏，密度2.50－2.76g/㎝³的無(wú)機(jī)聚合物膠凝材料。

作為優(yōu)化，一種無(wú)機(jī)聚合物膠凝材料，其以重量百分?jǐn)?shù)為氧化硅56－62%，氧化鋁11.1－12.9%，氧化鎂6.0－7.4%，氧化鋇4.7－5.7%，氧化鐵9.5－11.1%，氧化鉀2.7－3.3%的各種原材料，經(jīng)過(guò)破碎和細(xì)磨，在660℃-760℃的常規(guī)煅燒窯中煅燒22－30分鐘，生成玻璃體76－84%，再經(jīng)過(guò)細(xì)磨為比表面積400－441㎡/㎏，密度2.56－2.70g/㎝³的無(wú)機(jī)聚合物膠凝材料。

一種無(wú)機(jī)聚合物膠凝材料混凝土，取上述的無(wú)機(jī)聚合物膠凝材料409－452公斤，激發(fā)劑溶液238－263公斤，中粗河沙770－820公斤，5-20mm碎石一和20-40mm碎石二各680－720公斤，用雙臥軸強(qiáng)制式攪拌機(jī)攪拌反應(yīng)生成無(wú)機(jī)聚合物膠凝材料混凝土；所述激發(fā)劑溶液的重量百分比為：Na₂SiO和NaOH各占35%，余下為水。

作為優(yōu)化，一種無(wú)機(jī)聚合物膠凝材料混凝土，取上述的無(wú)機(jī)聚合物膠凝材料480－520公斤，激發(fā)劑干粉95－102公斤，海沙780－820公斤，5-20mm碎石一和20-40mm碎石二各580－620公斤、海水168－178公斤，用雙臥軸強(qiáng)制式攪拌機(jī)，攪拌，反應(yīng)生成成品混凝土；所述激發(fā)劑干粉的重量百分比為：NaSiO3和NaOH各占50%。

本發(fā)明上述重量百分?jǐn)?shù)為氧化硅50－68%，氧化鋁9.6－14.4%，氧化鎂5.4－8.0%，氧化鋇4.2－6.2%，氧化鐵8.2－12.4%，氧化鉀2.4－3.6%的原材料，為單一的自然高嶺石礦，成本低，開(kāi)采方便。

本發(fā)明的有益效果是：

（1）使用自然高嶺石礦，成本低，各種成分符合要求，達(dá)到快硬早強(qiáng)目的；

（2）不含碳酸鈣元素，不存在與碎石、海沙等骨料再反應(yīng)降低強(qiáng)度的風(fēng)險(xiǎn)，制成的混凝土耐久性優(yōu)良；

（3）本發(fā)明煅燒溫度僅600℃-800℃，能耗低，僅為硅酸鹽水泥的40%，激發(fā)劑的生產(chǎn)能耗僅為硅酸鹽水泥的15%；

（4）本發(fā)明快凝、早強(qiáng)、高致密、高耐久性、抗凍、防火、耐火、耐化學(xué)腐蝕、可用海水施工等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為快硬早強(qiáng)混凝土技術(shù)參數(shù)。

圖2為海沙和海水拌合的混凝土技術(shù)參數(shù)。

圖3為氯離子擴(kuò)散系數(shù)和抗?jié)B等級(jí)。

圖4為本發(fā)明膠凝材料抗折強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果。

圖5為本發(fā)明膠凝材料抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果。

圖6為本發(fā)明膠凝材料與水泥酸蝕試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比。

圖7為本發(fā)明膠凝材料與水泥耐久性試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比。

圖8為本發(fā)明膠凝材料抗?jié)B性檢測(cè)報(bào)告。

圖9為本發(fā)明膠凝材料抗?jié)B性檢測(cè)報(bào)告。

具體實(shí)施方案

實(shí)施例1：制備快硬早強(qiáng)混凝土。

第一步，自然高嶺石礦，其各成份重量比為：氧化硅59%、氧化鋁12%、氧化鎂6.7%、氧化鋇5.2%、氧化鐵10.3%、鉀3%，將其進(jìn)行破碎、細(xì)磨，在常規(guī)煅燒窯中以700℃溫度煅燒25分鐘，生成玻璃體成份材料約占80%，再經(jīng)過(guò)細(xì)磨為比表面積420㎡/㎏，密度2.63g/㎝³，制成無(wú)機(jī)聚合物膠凝材料。

第二步，激發(fā)劑溶液制作，將Na₂SiO和NaOH加入水中，充分?jǐn)嚢瓒桑琋a₂SiO、NaOH、水三者配比，按重量比35%：35%：30%。

第三步，制備快硬早強(qiáng)混凝土，取上述無(wú)機(jī)聚合物膠凝材料430公斤，中粗河沙800公斤，5-20mm碎石一和20-40mm碎石二各700公斤，用滾筒式攪拌機(jī)攪拌5分鐘，然后進(jìn)入雙臥軸強(qiáng)制式攪拌機(jī)，再注入激發(fā)劑溶液250公斤進(jìn)行攪拌，制造成功快硬早強(qiáng)混凝土，圖1為快硬早強(qiáng)混凝土技術(shù)參數(shù)。

結(jié)果與分析：

根據(jù)機(jī)場(chǎng)跑道面搶修技術(shù)要求：坍落度≧160mm，4h抗折強(qiáng)度≧2.5MPa，本發(fā)明的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)已達(dá)到或超過(guò)了該項(xiàng)指標(biāo)，所以本發(fā)明能用于機(jī)場(chǎng)跑道的搶修道面。

實(shí)施例2：制備能用海沙做骨料海水拌合的無(wú)機(jī)聚合物膠凝材料混凝土。

1、取實(shí)施例1第一步制成的無(wú)機(jī)聚合物膠凝材料500公斤，與海沙800公斤，碎石一和碎石二各600公斤，用滾筒式攪拌機(jī)攪拌5分鐘，得到干攪拌料。將海水173公斤，加入激發(fā)劑干粉200公斤中，攪拌成激發(fā)劑溶液。

2、將上述的干攪拌料，加入雙臥軸強(qiáng)制式攪拌機(jī)，再將激發(fā)劑溶液注入攪拌機(jī)中攪拌至反應(yīng)完成，得到海沙和海水拌合的混凝土，各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)見(jiàn)：圖2為海沙和海水拌合的混凝土技術(shù)參數(shù)，圖3為氯離子擴(kuò)散系數(shù)和抗?jié)B等級(jí)，圖4為本發(fā)明膠凝材料抗折強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果，圖5為本發(fā)明膠凝材料抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果，圖6為本發(fā)明膠凝材料與水泥酸蝕試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，圖7為本發(fā)明膠凝材料與水泥耐久性試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，圖8為本發(fā)明膠凝材料抗?jié)B性檢測(cè)報(bào)告，圖9為本發(fā)明膠凝材料抗?jié)B性檢測(cè)報(bào)告。

結(jié)果與分析：

本發(fā)明始于設(shè)計(jì)用于海洋建設(shè)工程，為解決海洋建設(shè)建筑成本高，原材料運(yùn)輸難的問(wèn)題，研究出用海水、海沙拌合無(wú)機(jī)聚合物混凝土，可就地取材，用海沙做骨料，用海水拌合，大幅降低建筑成本，縮短建筑周期，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)防建設(shè)做出貢獻(xiàn)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)配方不同，見(jiàn)背景技術(shù)《一種可使用海水海砂拌合的無(wú)機(jī)聚合物膠凝材料及混凝土》（CN 103304159B），專利號(hào)：201310186175.1，本發(fā)明原料中不存在氧化鈣、碳酸鈣、氫氧化鈣等鈣元素。由于鈣元素的活躍性，在成品中有再反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)，生成的氫氧化鈣會(huì)腐蝕鋼筋，嚴(yán)重威脅混凝結(jié)構(gòu)的耐久性，所以在原材料中排除鈣元素成分。因此高嶺石礦的自然成分非常適合大規(guī)模工業(yè)化量產(chǎn)聚合物膠凝材料。