技术领域
[0001] 本发明涉及胶凝材料技术领域，尤其涉及一种碳负性赤泥基软土专用改性胶凝材料及其制备方法。
相关背景技术
[0002] 碳负性赤泥基软土是指利用赤泥作为主要原料，通过特定的工艺制备得到的具有碳负性的建筑材料，是一种具有环保和节能特性的新型建筑材料，这种材料的特点是在其生产和使用过程中能够实现碳的负排放，即吸收的二氧化碳量大于在其生命周期内排放的二氧化碳量，其在建筑、基础设施建设和环保等领域有着广泛的应用前景。
[0003] 胶凝材料是指在建筑工程中，能够经过一系列物理化学作用，将散粒状或块状材料粘结成整体的材料，它们在现代建筑工程中扮演着至关重要的角色，不仅关乎结构的安全性和耐久性，还影响着建筑的美观和经济效益，随着科技的发展，胶凝材料的种类和性能也在不断进步，例如出现了例如出现了高性能混凝土、聚合物改性水泥等新型材料，这些材料在提高建筑工程质量、延长使用寿命、节约资源等方面发挥着越来越重要的作用。
[0004] 现有的胶凝材料大都用料固定，成分单一，原料成本较高，无法带来良好的经济效益，且制备出的凝胶材料不具备良好的柔韧性、抗压强度和抗折强度，导致应用范围受到限制，且流动性能有待提高，导致填充性不好，无法给建筑施工带来便捷，因此，本发明提出一种碳负性赤泥基软土专用改性胶凝材料及其制备方法以解决现有技术中存在的问题。
具体实施方式
[0021] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0022] 实施例一
[0023] 本实施例提供了一种碳负性赤泥基软土专用改性胶凝材料，包括以下重量份原料：赤泥20份、改性水泥10份、矿渣粉料16份、脱硫石膏粉5份、粉煤灰17份、纳米二氧化硅4份、复合改性剂5份、纤维素0.5份、减水剂1份、激发剂2份和水20份，其中，脱硫石膏和粉煤灰均为燃煤电厂的工业废弃物，将其用于胶凝材料可以有效利用这一工业废弃物，降低生产成本，提高经济效益，且能在一定程度上提高凝胶材料的抗压强度和抗折强度，纳米二氧化硅具有极高的比表面积，这有助于提高凝胶材料的吸附能力和化学反应活性；
[0024] 本实施例中所用赤泥为拜耳法赤泥，拜耳法赤泥为采用拜耳法炼铝所产生的赤泥，利用赤泥作为主料并制备凝胶材料，不仅能提高凝胶材料的耐久性和抗压强度等力学性能，还能实现资源再利用，减少固废堆积，节能环保；
[0025] 本实施例中所用改性水泥以水泥熟料、云母粉、石灰石粉和硅质石粉为原料并采用物理方法改性制成，具体制备方法为：先将水泥熟料、云母粉、石灰石粉和硅质石粉按质量比10:1:1:1混合并送入球磨机中细磨，获得混合粉料，接着按混合粉料和水泥改性剂的质量比为10:1的比例向球磨机中加入水泥改性剂继续细磨，混合均匀后烘干，制得改性水泥粉料，通过将改性后的水泥作为主料并制备凝胶材料，有助于提高凝胶材料的韧性和整体承载能力，其中水泥改性剂由聚丙烯纤维和沸石粉按质量比1:1混合制备而成；
[0026] 本实施例中所用矿渣粉料为工业废弃物，其中含有质量比为15:5:15:10:2的氧化钙、硫化钙、氧化铁、硅酸钙和铝酸钙，将矿渣粉料作为主料并制备凝胶材料，能进一步提高凝胶材料的抗压强度和抗折强度，且能实现工艺废弃物的资源化利用，提高经济效益；
[0027] 本实施例中所用复合改性剂由交联剂、增塑剂、抗氧化剂和表面活性剂按质量比3:2:1:1混合而成，交联剂为戊二醛，用于提高凝胶材料的机械强度和热稳定性，增塑剂为甘油，用于提高凝胶材料的柔韧性和延展性，抗氧化剂为维生素E，用于提高凝胶材料的抗氧化性能，表面活性剂为吐温，用于改善凝胶材料的表现性能，通过复合改性剂实现对凝胶材料的改性，以改善凝胶材料的性能；
[0028] 本实施例中所用纤维素为纤维素纳米晶，一定程度上提高凝胶磁料的机械强度，并调节凝胶材料的流变性能，减水剂为聚乙烯醇，能改善凝胶材料的流动性，并提高凝胶材料的强度和耐久性，激发剂为氯化钙，能促进凝胶材料中的化学反应。
[0029] 参见图1，本实施例提供了一种碳负性赤泥基软土专用改性胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：
[0030] 步骤一：先采用称量设备按上述原料质量比分别称取赤泥、改性水泥、矿渣粉料、脱硫石膏粉、粉煤灰、纳米二氧化硅、复合改性剂、纤维素、减水剂、激发剂和水，并分别存储备用；
[0031] 步骤二：先将赤泥中的杂质筛除，再对赤泥进行清洗，接着对清洗后的赤泥进行烘干干燥，最后利用磨粉机将干燥后的赤泥磨制成粉，得到赤泥粉末，有利于后续加工，随后采用压片机将赤泥粉末压制成薄片，再将得到的赤泥薄片以5℃/s的升温速率加热煅烧至700℃，煅烧完毕后再保温，保温至40min后自然冷却至室温，然后采用磨粉机磨制成粉，制得改性赤泥粉料，通过对赤泥进行改性处理，能改变赤泥的粒度和孔隙结构等物理性质，以便与其他原料充分共混，有利于后续加工；
[0032] 步骤三：先将步骤二中制得的改性赤泥粉料与步骤一中称取的改性水泥、矿渣粉料以及水混合均匀，再向混合物中依次加入复合改性剂、纤维素、减水剂和激发剂并继续混合均匀，然后再向混合物中加入脱硫石膏粉、粉煤灰和纳米二氧化硅，搅拌均匀后静置1h，实现基于共混改性法制得的改性胶凝材料，即碳负性赤泥基软土专用改性胶凝材料。
[0033] 实施例二
[0034] 本实施例提供了一种碳负性赤泥基软土专用改性胶凝材料，包括以下重量份原料：赤泥25份、改性水泥13份、矿渣粉料20份、脱硫石膏粉10份、粉煤灰22份、纳米二氧化硅7份、复合改性剂10份、纤维素1份、减水剂3份、激发剂4份和水30份，其中，脱硫石膏和粉煤灰均为燃煤电厂的工业废弃物，将其用于胶凝材料可以有效利用这一工业废弃物，降低生产成本，提高经济效益，且能在一定程度上提高凝胶材料的抗压强度和抗折强度，纳米二氧化硅具有极高的比表面积，这有助于提高凝胶材料的吸附能力和化学反应活性；
[0035] 本实施例中所用赤泥为烧结法赤泥，烧结法赤泥为采用烧结法炼铝所产生的赤泥，利用赤泥作为主料并制备凝胶材料，不仅能提高凝胶材料的耐久性和抗压强度等力学性能，还能实现资源再利用，减少固废堆积，节能环保；
[0036] 本实施例中所用改性水泥以水泥熟料、云母粉、石灰石粉和硅质石粉为原料并采用物理方法改性制成，具体制备方法为：先将水泥熟料、云母粉、石灰石粉和硅质石粉按质量比10:1:1:1混合并送入球磨机中细磨，获得混合粉料，接着按混合粉料和水泥改性剂的质量比为10:1的比例向球磨机中加入水泥改性剂继续细磨，混合均匀后烘干，制得改性水泥粉料，通过将改性后的水泥作为主料并制备凝胶材料，有助于提高凝胶材料的韧性和整体承载能力，其中水泥改性剂由聚丙烯纤维和沸石粉按质量比1:1混合制备而成；
[0037] 本实施例中所用矿渣粉料为工业废弃物，其中含有质量比为15:5:15:10:2的氧化钙、硫化钙、氧化铁、硅酸钙和铝酸钙，将矿渣粉料作为主料并制备凝胶材料，能进一步提高凝胶材料的抗压强度和抗折强度，且能实现工艺废弃物的资源化利用，提高经济效益；
[0038] 本实施例中所用复合改性剂由交联剂、增塑剂、抗氧化剂和表面活性剂按质量比3:2:1:1混合而成，交联剂为戊二醛，提高凝胶材料的机械强度和热稳定性，增塑剂为聚乙二醇，用于提高凝胶材料的柔韧性和延展性，抗氧化剂为丁基羟基茴香醚，用于提高凝胶材料的抗氧化性能，表面活性剂为十二烷基硫酸钠，用于改善凝胶材料的表现性能，通过复合改性剂实现对凝胶材料的改性，以改善凝胶材料的性能；
[0039] 本实施例中所用纤维素为纤维素纳米纤维，一定程度上提高凝胶磁料的机械强度，并调节凝胶材料的流变性能，减水剂为聚丙烯酰胺，能改善凝胶材料的流动性，并提高凝胶材料的强度和耐久性，激发剂为硫酸钠，能促进凝胶材料中的化学反应。
[0040] 参见图1，本实施例提供了一种碳负性赤泥基软土专用改性胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：
[0041] 步骤一：先采用称量设备按上述原料质量比分别称取赤泥、改性水泥、矿渣粉料、脱硫石膏粉、粉煤灰、纳米二氧化硅、复合改性剂、纤维素、减水剂、激发剂和水，并分别存储备用；
[0042] 步骤二：先将赤泥中的杂质筛除，再对赤泥进行清洗，接着对清洗后的赤泥进行烘干干燥，最后利用磨粉机将干燥后的赤泥磨制成粉，得到赤泥粉末，有利于后续加工，随后采用压片机将赤泥粉末压制成薄片，再将得到的赤泥薄片以8℃/s的升温速率加热煅烧至900℃，煅烧完毕后再保温，保温至60min后自然冷却至室温，然后采用磨粉机磨制成粉，制得改性赤泥粉料，通过对赤泥进行改性处理，能改变赤泥的粒度和孔隙结构等物理性质，以便与其他原料充分共混，有利于后续加工；
[0043] 步骤三：先将步骤二中制得的改性赤泥粉料与步骤一中称取的改性水泥、矿渣粉料以及水混合均匀，再向混合物中依次加入复合改性剂、纤维素、减水剂和激发剂并继续混合均匀，然后再向混合物中加入脱硫石膏粉、粉煤灰和纳米二氧化硅，搅拌均匀后静置2h，实现基于共混改性法制得的改性胶凝材料，即碳负性赤泥基软土专用改性胶凝材料。
[0044] 取本发明实施例一和实施例二制备的碳负性赤泥基软土专用改性胶凝材料及水泥基气凝胶保温隔声材料(由广东火仑建材科技发展有限公司购得)先进行流动度检测，流动度检测标准参照标准ASTM D2196，再将各凝胶材料在模具中浇筑成型，养护28天后分别进行柔韧性、抗压强度和抗折强度检测，其中柔韧性检测标准参照标准JC/T547‑2005，抗压强度和抗折强度检测参照标准GB175‑2007，检测结果如下表1所示：
[0045] 表1测试结果表
[0046]
[0047] 由上表1可见，本发明实施例一和实施例二制备的改性凝胶材料相比传统凝胶材料，具备较为优异的流动度、柔韧性、抗压强度和抗折强度。
[0048] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
