本發(fā)明屬于資源再利用，具體涉及一種混凝土公路用低碳凝膠材料及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
1、低碳膠凝材料已經(jīng)成為一種重要的替代水泥應(yīng)用的膠凝材料類(lèi)型。相比于傳統(tǒng)的膠凝材料(如硅酸鹽水泥)生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)釋放大量的二氧化碳，低碳膠凝材料主要采用固廢等替代性原材料，可顯著減少二氧化碳的排放，有助于降低建筑行業(yè)對(duì)環(huán)境的影響；而且生產(chǎn)和使用過(guò)程通常需要較少的能源，因此可以降低能源消耗，提高建筑行業(yè)的能源利用效率。但目前低碳膠凝材料的發(fā)展存在較大的問(wèn)題，一方面是由于不同工業(yè)廢棄物的成分差別可能導(dǎo)致低碳膠凝材料的性能波動(dòng)較大；而更重要方面的是，目前低碳膠凝材料的技術(shù)還不夠成熟，存在一些技術(shù)難題需要攻克。例如，如何提高低碳膠凝材料的強(qiáng)度、耐久性和穩(wěn)定性等方面的性能依然存在較大問(wèn)題。目前，低碳膠凝材料在混凝土公路工程中使用同樣面臨著強(qiáng)度低、耐久性差等問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題和不足，本發(fā)明旨在提供一種混凝土公路用低碳凝膠材料及其制備方法和應(yīng)用。
2、為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
3、本發(fā)明第一方面保護(hù)一種混凝土公路用低碳膠凝材料，主要由以下質(zhì)量份的原料制成：
4、礦粉50～65份；
5、電解鋁赤泥15～20份；
6、鋼渣微粉10～15份；
7、廢棄混凝土粉5～10份；
8、復(fù)合激發(fā)劑1～3份；
9、所述復(fù)合激發(fā)劑由na2so4溶液、caso4、三乙醇胺、單乙醇胺和n-甲基二乙醇胺組成。
10、優(yōu)選地，所述復(fù)合激發(fā)劑中na2so4溶液、caso4、三乙醇胺、單乙醇胺和n-甲基二乙醇的質(zhì)量比為1：(1～3)：(2～4)：(1～3)：(1～3)。
11、優(yōu)選地，所述na2so4溶液的濃度為1％～2％。
12、優(yōu)選地，所述礦粉的比表面積為400～600m2/kg。
13、優(yōu)選地，所述礦粉為《用于水泥、砂漿和混凝土中的?；郀t礦渣粉》gb/t?18046-2017中的礦粉。
14、優(yōu)選地，所述電解鋁赤泥的比表面積為350～500m2/kg。
15、優(yōu)選地，所述鋼渣微粉的比表面積為500～800m2/kg。
16、優(yōu)選地，所述鋼渣為煉鋼過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，主要由生鐵中的硅、錳、磷、硫等雜質(zhì)在熔煉過(guò)程中氧化形成的各種氧化物以及這些氧化物與溶劑反應(yīng)生成的鹽類(lèi)組成，鋼渣微粉是由鋼渣磨細(xì)獲得的粉料。
17、優(yōu)選地，所述廢棄混凝土粉的比表面積為300～500m2/kg的顆粒。
18、本發(fā)明第二方面保護(hù)一種第一方面任一項(xiàng)所述的混凝土公路用低碳凝膠材料的制備方法，包括以下步驟：
19、(1)將上述原料按質(zhì)量份與5～10質(zhì)量份濃度為25％～28％的氨水同時(shí)置于密閉氨氣中，控制氣壓在0.2～0.4mpa，開(kāi)始以5～20r/min轉(zhuǎn)速攪拌；
20、(2)對(duì)步驟(1)中材料施加60～100khz的高頻超聲波，持續(xù)攪拌2～3h；
21、(3)抽空氨氣，將步驟(2)中材料取出后，在80～120℃條件下烘干，獲得低碳膠凝材料。
22、本發(fā)明第三方面保護(hù)一種第一方面任一項(xiàng)所述的低碳凝膠材料在制備混凝土中的應(yīng)用。
23、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢(shì)：
24、(1)本發(fā)明通過(guò)多種固廢的協(xié)同作用，制備低碳膠凝材料，實(shí)現(xiàn)了多種固廢的資源化利用。通過(guò)梯度堿激發(fā)與超聲激發(fā)的協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)了固廢活性的激發(fā)，制備了低碳膠凝材料，提高了低碳膠凝材料的性能以及在混凝土中的力學(xué)性能和耐久性。
25、(2)本發(fā)明制備低碳凝膠材料的原料中，礦渣提供硅鋁活性，赤泥含堿金屬(na/k)可降低激發(fā)劑用量，鋼渣微粉補(bǔ)充鐵相增強(qiáng)耐磨性，廢棄混凝土粉優(yōu)化顆粒級(jí)配的同時(shí)提供堿性物質(zhì)和水化硅酸鈣。
26、(3)本發(fā)明控制復(fù)合激發(fā)劑中各組分摻入的比例，確保激發(fā)效應(yīng)的持續(xù)，早期通過(guò)硫酸鹽促進(jìn)鈣離子的溶出和加速水化，而硫酸鈣溶解度低，其溶解緩慢，有效控制活性物質(zhì)生成。同時(shí)三乙醇胺、單乙醇胺和n-甲基二乙醇胺的堿性存在差異性，三乙醇胺堿性弱，前期以分散為主，單乙醇胺堿性強(qiáng)，前期主要促進(jìn)礦渣、鋼渣等物質(zhì)中鈣硅活性物質(zhì)的溶出為主，n-甲基二乙醇胺的堿性居中，可以有效控制反應(yīng)堿度，同時(shí)起到乳化作用，避免物料團(tuán)聚，影響活性激發(fā)。
27、(4)本發(fā)明控制各原料的比表面積，保證在激發(fā)過(guò)程中能夠更好的溶出活性物質(zhì)，粒徑過(guò)小，活性激發(fā)效果差。粒徑過(guò)大，活性激發(fā)效果提升不明顯，且粉磨困難。
28、(5)本發(fā)明低碳凝膠材料的制備過(guò)程中，將原料與氨水混合、置于密封氨氣環(huán)境中且加壓，主要是確保材料充分被堿性環(huán)境侵蝕，在此條件下通過(guò)超聲波破碎火山灰顆粒，增加比表面積，加速堿性物質(zhì)與礦物表面的接觸；與此同時(shí)，空化氣泡破裂產(chǎn)生的沖擊波促使晶格缺陷擴(kuò)展，定向剝離惰性成分；且超聲產(chǎn)生局部高溫，局部高溫促使溶解的硅鋁酸鹽快速冷卻，形成高活性非晶態(tài)結(jié)構(gòu)。
29、(6)本發(fā)明低碳凝膠材料的制備過(guò)程中，將材料在80～120℃條件下烘干，是因?yàn)樵诖藴囟葪l件下，材料能夠進(jìn)一步促進(jìn)活性的激發(fā)，有利于活性激發(fā)過(guò)程中的持續(xù)進(jìn)行，同時(shí)去除殘留的氨氣。
1.一種混凝土公路用低碳膠凝材料，其特征在于，主要由以下質(zhì)量份的原料制成：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土公路用低碳膠凝材料，所述復(fù)合激發(fā)劑中na2so4溶液、caso4、三乙醇胺、單乙醇胺和n-甲基二乙醇的質(zhì)量比為1：(1～3)：(2～4)：(1～3)：(1～3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低碳凝膠材料，其特征在于，所述na2so4溶液的濃度為1％～2％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低碳凝膠材料，其特征在于，所述礦粉的比表面積為400～600m2/kg。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低碳凝膠材料，其特征在于，所述電解鋁赤泥的比表面積為350～500m2/kg。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低碳凝膠材料，其特征在于，所述鋼渣微粉的比表面積為500～800m2/kg。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低碳凝膠材料，其特征在于，所述廢棄混凝土粉的比表面積為300～500m2/kg。
8.一種權(quán)利要求1～7任一項(xiàng)所述的混凝土公路用低碳凝膠材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
9.一種權(quán)利要求1～7任一項(xiàng)所述的低碳凝膠材料在制備混凝土中的應(yīng)用。