本發(fā)明涉及超硫酸鹽水泥制備，具體涉及一種玄武巖纖維增韌固廢基超硫酸鹽水泥材料的制備工藝。

背景技術(shù)：

1、公開該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對(duì)本發(fā)明的總體背景的理解，而不必然被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已經(jīng)成為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

2、超硫酸鹽水泥（super?sulphated?cement，ssc）是一種以工業(yè)固廢?；郀t礦渣為主要膠凝材料，添加硫酸鹽類激發(fā)劑和堿激發(fā)劑等助劑后粉磨形成的綠色環(huán)保、低碳水硬性膠凝材料。所述堿激發(fā)劑與?；郀t礦渣中的活性sio2和al2o3生成水化硅酸鈣與水化鋁酸鈣，硫酸鹽類激發(fā)劑與所述水化鋁酸鈣進(jìn)一步反應(yīng)形成水化硫鋁酸鈣。所以石膏礦渣水泥的主要水化產(chǎn)物為鈣礬石和水化硅酸鈣，其次還含有水化鋁酸鈣(c2ah8)、水化鋁硅酸鈣(c2ash8)等組分。這種水泥具有抗硫酸鹽性能好，水化熱低，抗?jié)B性好、強(qiáng)度高等方面的優(yōu)點(diǎn)，可用于建筑、公路、橋梁等工程領(lǐng)域。

3、雖然超硫酸鹽水泥的強(qiáng)度較高，但存在韌性不足的問題。玄武巖纖維是以玄武巖礦石為原料，經(jīng)高溫熔融后快速拉制而形成的以sio2為主要成分的纖維材料，其礦物組分主要為石英、正長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、輝石、剛玉、霞石等。玄武巖纖維具有高彈性模量、高抗拉伸強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)。因此，通過(guò)在超硫酸鹽水泥中添加玄武巖纖維有助于提高其韌性、抗裂能力等各項(xiàng)力學(xué)性能。然而，玄武巖纖維在超硫酸鹽水泥的強(qiáng)堿性環(huán)境下容易受到破壞而出現(xiàn)性能下降，導(dǎo)致玄武巖纖維對(duì)超硫酸鹽水泥的韌性的提升效果受到限制，未能發(fā)揮出應(yīng)有的效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述的問題，本發(fā)明提供一種玄武巖纖維增韌固廢基超硫酸鹽水泥材料的制備工藝，其能夠有效提升玄武巖纖維的抗堿侵蝕能力，提高對(duì)超硫酸鹽水泥韌性的增強(qiáng)效果。具體地，本發(fā)明的技術(shù)方案如下所示。

2、一種玄武巖纖維增韌固廢基超硫酸鹽水泥材料的制備工藝，包括如下步驟：

3、（1）將玄武巖纖維置于飽和石灰水中，然后在2~5℃靜置。完成后分離出纖維，清洗后分散到清水中進(jìn)行水熱反應(yīng)，完成后分離出纖維干燥，得到表面改性玄武巖纖維。

4、（2）將所述表面改性玄武巖纖維置于熱石蠟油中超聲處理，完成后取出該纖維與碳酸鋰或硫酸鋰粉混勻，得到抗堿改性玄武巖纖維。

5、（3）取110~125重量份粒化高爐礦渣、40~60重量份鋼渣細(xì)骨料、16~24重量份硫酸鹽激發(fā)劑、2~5重量份堿激發(fā)劑、10~14重量份所述抗堿改性玄武巖纖維、1.8~2.6重量份減水劑為原料。所述鋼渣細(xì)骨料經(jīng)過(guò)了消除游離氧化鈣處理。將上述原料混勻后按水灰比0.35~0.45加水?dāng)嚢杈鶆?，即得所述玄武巖纖維增韌鋼渣超硫酸鹽水泥。

6、進(jìn)一步地，步驟（1）中，所述玄武巖纖維與飽和石灰水的料液比為1g：10~40ml?？蛇x地，所述玄武巖纖維的長(zhǎng)度為5~30mm。

7、進(jìn)一步地，步驟（1）中，所述靜置時(shí)間為12~24小時(shí)，以對(duì)所述玄武巖纖維進(jìn)行表面處理。

8、進(jìn)一步地，步驟（1）中，所述纖維與清水的比例為1g：20~40ml。

9、進(jìn)一步地，步驟（1）中，所述水熱反應(yīng)的溫度為160~200℃，時(shí)間為1~3小時(shí)。

10、進(jìn)一步地，步驟（1）中，所述干燥溫度為80~100℃，并在該溫度下干燥至重量恒定即可，以充分去除所述纖維中的水分。

11、進(jìn)一步地，步驟（2）中，所述石蠟油溫度為60~80℃，超聲時(shí)間為10~20min，使所述石蠟油充分浸潤(rùn)纖維表面。

12、進(jìn)一步地，步驟（2）中，所述纖維與碳酸鋰或硫酸鋰粉的質(zhì)量比為1：0.3~0.42。

13、進(jìn)一步地，步驟（3）中，所述硫酸鹽激發(fā)劑包括化學(xué)純石膏和/或固廢石膏。所述固廢石膏包括：脫硫石膏、氟石膏、磷石膏等中的至少一種。

14、進(jìn)一步地，步驟（3）中，所述堿激發(fā)劑包括硅酸鹽水泥熟料、氫氧化鈣等中的至少一種。

15、進(jìn)一步地，步驟（3）中，所述減水劑包括聚羧酸減水劑、萘系減水劑、密胺系減水劑、?木質(zhì)素磺酸鹽減水劑等中的任意一種。?

16、進(jìn)一步地，步驟（3）中，所述鋼渣細(xì)骨料消除游離氧化鈣的方法包括如下步驟：將鋼渣粉與正硅酸乙酯混合后攪拌均勻，然后進(jìn)行煅燒處理利用所述鋼渣中的游離氧化鈣和鋁元素與正硅酸乙酯分解形成的活性二氧化鈣粒子反應(yīng)形成鋁摻雜的γ-c2s。完成后自然冷卻至室溫對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行破碎、篩分，即得鋼渣細(xì)骨料。

17、進(jìn)一步地，所述鋼渣粉與正硅酸乙酯的比例為鈣硅（ca/si）摩爾比為2~2.1：1。

18、進(jìn)一步地，所述煅燒的溫度為1400~1450℃，時(shí)間為3~4小時(shí)。

19、相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的技術(shù)方案至少具有以下方面的有益效果：

20、（1）針對(duì)玄武巖纖維的抗堿能力不足，在超硫酸鹽水泥的強(qiáng)堿性環(huán)境下容易受到破壞而導(dǎo)致性能下降的問題，本發(fā)明先將玄武巖纖維在低溫飽和石灰水中處理，在此過(guò)程中纖維表面先在氫氧根離子作用下解聚形成活性表面，然后與飽和石灰水中的鈣離子形成-ca-si-層，隨著-ca-si-層的不斷生成并包覆在纖維表面，反應(yīng)過(guò)程逐漸減慢直至停止。由于這些反應(yīng)的發(fā)生并不均衡，在纖維表面的缺陷處優(yōu)先發(fā)生，從而反應(yīng)完成后纖維表面粗糙化。另外，由于上述反應(yīng)在低溫下進(jìn)行可以很好地防止纖維表面被過(guò)度侵蝕。經(jīng)過(guò)進(jìn)一步水熱反應(yīng)后所述-ca-si-層更加致密，與纖維基體結(jié)合更加緊密，對(duì)纖維基體起到修復(fù)作用，從而在提高了纖維表面粗糙度的同時(shí)確保了其保持良好的力學(xué)性能，防止對(duì)超硫酸鹽水泥力學(xué)性能的提升效果下降。本發(fā)明將經(jīng)過(guò)上述處理的玄武巖纖維置于石蠟油中浸泡，石蠟油滲入后可有效提高纖維的抗堿性能，在堿性環(huán)境中保持良好的穩(wěn)定性，同時(shí)這種纖維還具有良好的分散性，避免在水泥中不易不均分散而影響其力學(xué)性能。另外，本發(fā)明還利用所述纖維表面的石蠟油負(fù)載上碳酸鋰或硫酸鋰粉，從而利用具有良好分散性的纖維將碳酸鋰或硫酸鋰分散到水泥中加速其水化速率，提高早期強(qiáng)度。

21、（2）本發(fā)明利用鋼渣中存在游離氧化鈣的特點(diǎn)，利用正硅酸乙酯分解形成的活性二氧化硅與游離氧化鈣反應(yīng)形成c2s，同時(shí)利用鋼渣中的鋁元素對(duì)所述c2s進(jìn)行摻雜進(jìn)一步提高其穩(wěn)定性，使其在自然冷卻過(guò)程中轉(zhuǎn)換為γ-c2s，得到含有γ-c2s的鋼渣細(xì)骨料。由于γ-c2s的水化活性很低，但與二氧化碳的反應(yīng)活性很高。從而在這種細(xì)骨料進(jìn)入超硫酸鹽水泥中后，使后續(xù)水化反應(yīng)中使形成的鈣礬石等水化產(chǎn)物中富含γ-c2s，其可以對(duì)進(jìn)入本發(fā)明的超硫酸鹽水泥中的二氧化碳進(jìn)行反應(yīng)、固定，減小二氧化碳對(duì)鈣礬石的分解、破壞。本發(fā)明不僅實(shí)現(xiàn)了鋼渣固廢的利用，而且消除了鋼渣中游離氧化鈣帶來(lái)的體積安定性不良的問題，并將這種不利因素轉(zhuǎn)換為提高超硫酸鹽水泥的抗碳化能力的有利因素，提高了超硫酸鹽水泥的耐久性。

技術(shù)特征：

1.一種玄武巖纖維增韌固廢基超硫酸鹽水泥材料的制備工藝，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玄武巖纖維增韌固廢基超硫酸鹽水泥材料的制備工藝，其特征在于，步驟（1）中，所述玄武巖纖維與飽和石灰水的料液比為1g：10~40ml；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玄武巖纖維增韌固廢基超硫酸鹽水泥材料的制備工藝，其特征在于，步驟（1）中，所述纖維與清水的比例為1g：20~40ml。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玄武巖纖維增韌固廢基超硫酸鹽水泥材料的制備工藝，其特征在于，步驟（1）中，所述水熱反應(yīng)的溫度為160~200℃，時(shí)間為1~3小時(shí)；

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玄武巖纖維增韌固廢基超硫酸鹽水泥材料的制備工藝，其特征在于，步驟（2）中，所述纖維與碳酸鋰或硫酸鋰粉的質(zhì)量比為1：0.3~0.42；

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玄武巖纖維增韌固廢基超硫酸鹽水泥材料的制備工藝，其特征在于，步驟（3）中，所述硫酸鹽激發(fā)劑包括化學(xué)純石膏和/或固廢石膏；

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玄武巖纖維增韌固廢基超硫酸鹽水泥材料的制備工藝，其特征在于，步驟（3）中，所述減水劑包括聚羧酸減水劑、萘系減水劑、密胺系減水劑、?木質(zhì)素磺酸鹽減水劑中的任意一種。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的玄武巖纖維增韌固廢基超硫酸鹽水泥材料的制備工藝，其特征在于，步驟（3）中，所述鋼渣細(xì)骨料消除游離氧化鈣的方法包括如下步驟：將鋼渣粉與正硅酸乙酯混合后攪拌均勻，然后進(jìn)行煅燒處理利用所述鋼渣中的游離氧化鈣和鋁元素與正硅酸乙酯分解形成的活性二氧化鈣粒子反應(yīng)形成鋁摻雜的γ-c2s；完成后自然冷卻至室溫對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行破碎、篩分，即得鋼渣細(xì)骨料。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的玄武巖纖維增韌固廢基超硫酸鹽水泥材料的制備工藝，其特征在于，所述鋼渣粉與正硅酸乙酯的比例為鈣硅摩爾比為2~2.1：1。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的玄武巖纖維增韌固廢基超硫酸鹽水泥材料的制備工藝，其特征在于，所述煅燒的溫度為1400~1450℃，時(shí)間為3~4小時(shí)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及超硫酸鹽水泥制備技術(shù)領(lǐng)域，具體公開一種玄武巖纖維增韌固廢基超硫酸鹽水泥材料的制備工藝。包括步驟：（1）將玄武巖纖維置于飽和石灰水中后靜置。然后分離出纖維清洗后分散到清水中進(jìn)行水熱反應(yīng)，得到表面改性玄武巖纖維。（2）將所述表面改性玄武巖纖維置于熱石蠟油中超聲處理，完成后取出該纖維與碳酸鋰或硫酸鋰粉混勻，得到抗堿改性玄武巖纖維。（3）取粒化高爐礦渣、鋼渣細(xì)骨料、硫酸鹽激發(fā)劑、堿激發(fā)劑、抗堿改性玄武巖纖維、減水劑為原料。將上述原料混合后攪拌均勻，然后加水后攪拌均勻，即得。本發(fā)明的上述工藝能夠有效提升玄武巖纖維的抗堿侵蝕能力，提高對(duì)超硫酸鹽水泥韌性的增強(qiáng)效果。

技術(shù)研發(fā)人員：閆孝偉,張翠敏,馬高峰,王之敏,李紅真
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東正珩新材料科技有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19