本发明涉及建筑材料领域，具体是一种新型环保的多元复合粉体的钙基地聚合物胶凝材料及其制备方法。
背景技术：
：硅酸盐水泥自1824年发明以来，由于其具有强度较高、耐久性优良而生产成本低等特点，被广泛应用于土木工程，成为世界上使用量最大的胶凝材料。水泥的生产过程包括两磨一烧工艺，每生产一吨水泥须消耗120千克的煤炭资源，同时还排放出大量二氧化碳气体和粉尘。据统计，2013年我国水泥产量为24.1亿吨，占世界水泥总量的58.6％，二氧化碳排放量超过12.2亿吨；另外，工业化进程地不断推进，大量含硅铝质的工业固体废弃物如工业废渣、粉煤灰、矿渣等的排放占用了大量的土地资源，且严重污染环境，对环境保护和可持续发展带来了严峻的考验。钙基地聚合物是指以含有铝硅酸盐成分的天然矿物、固体废弃物或人工硅铝化合物为原料，引入钙组分后通过激发剂制备的无定型胶凝材料。钙基地聚合物是一种新兴的绿色环保胶凝材料，由于其硅氧四面体与铝氧四面体的缩聚三维网络结构，使其具有高强度、耐腐蚀、耐高温以及固化重金属等优异性能，可应用于建筑材料、航天航空材料、固化重金属等领域。另外，钙基地聚合物原材料来源广泛，生产工艺简单，低能耗，节能环保，可以替代水泥和陶瓷等制品，具有巨大的市场前景与发展潜力。地聚合物水泥可分为无机矿物高聚物和低聚物，以偏高岭土或粉煤灰为原料的地聚合物，产物多为无机矿物高聚物，其耐久性能较好，但制备的试块强度较低，需要在较高的温度下养护，在常温下凝结速度慢且其活性难以激；若反应产物多为无机矿物低聚物，虽然强度较高，但制备的试块收缩较大，容易产生裂缝，且耐久性较差，因此限制了地聚合物的推广及应用。目前，大多数研究主要集中于研究单一原材料的碱激发，部分研究涉及到将矿渣与偏高岭土、偏高岭土与粉煤灰复合，但对以硅酸盐水泥、偏高岭土、高钙粉煤灰、矿渣进行多元复合制备的钙基地聚合物胶凝材料的研究鲜有见相关报道。技术实现要素：本发明旨在克服现有技术的不足，而提供一种多元复合粉体的钙基地聚合物胶凝材料及其制备方法。用该方法制成的钙基地聚合物表面致密，强度较高，同时还具有良好的耐高温性能和抗化学腐蚀性能。实现本发明目的的技术方案是：一种多元复合粉体的钙基地聚合物胶凝材料，是由以硅酸盐水泥、偏高岭土、高钙粉煤灰、矿渣粉组成的复合多元粉体，在常温下配以由液体的水玻璃、固体的纯氢氧化钠组成的复合激发剂和水混合制备而成；其中：所述多元复合粉体的各原料重量份配比为：硅酸盐水泥10-30，偏高岭土20-60，矿渣粉15-60，高钙粉煤灰5-20；所述复合激发剂中，液体的水玻璃、固体的纯氢氧化纳共占复合粉体质量的10-16％；所述水占复合粉体质量的35-45％。所述硅酸盐水泥强度为42.5及以上的p·i、p·ii或p·o代号水泥，矿渣粉比表面积为4000～4500cm2/g，偏高岭土比表面积为8000～8500cm2/g，高钙粉煤灰比表面积为5000～7000cm2/g。所述偏高岭土由高岭土在马弗炉经过750-900℃煅烧所得，煅烧时间为2-4小时。所述复合激发剂由液体水玻璃和固体氢氧化钠与水复配而成，通过固体氢氧化钠将液体水玻璃调节模数为1.0-1.6。所述固体氢氧化钠与液体水玻璃的质量比为：1:4～1:8.7。所述液体水玻璃为钾水玻璃或钠水玻璃。所述固体氢氧化钠的纯度为99％。上述多元复合粉体的钙基地聚合物胶凝材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将经过高温煅烧2-4小时后的偏高岭土与硅酸盐水泥、矿渣粉、高钙粉煤灰按重量份配比混合，制得多元复合粉体；(2)用固体氢氧化钠调节液体水玻璃模数，制得复合激发剂，静置2-3小时后与水混合，得复合激发剂溶液；(3)将步骤(2)的复合激发剂溶液倒入步骤(1)多元复合粉体中，在水泥净浆搅拌机中搅拌，得到钙基地聚合物胶凝材料。成型时，将钙基地聚合物胶凝材料浆体注入模具后，放在水泥胶砂振动台上振捣15秒，然后放入养护箱中养护至脱模，得钙基地聚合物试件。步骤(3)所述搅拌时间为2-6分钟。步骤(4)所述养护温度为20±1℃，养护湿度为70～95％。本发明的有益效果是：1.以来源广泛的高岭土和矿渣粉、高钙粉煤灰为原材料，掺入少量硅酸盐水泥复配而成，生产工艺简单方便，能耗低，节能环保，可以替代水泥和陶瓷等制品，能大量减少硅酸盐水泥的使用；2.所得钙基地聚合物试件表面致密，强度较高，同时还具有良好的耐高温性能和抗化学腐蚀性能；3.制得钙基地聚合物试件具有良好的力学性能，最优配比的3d抗压强度>45mpa，7d抗压强度>55mpa，28d抗压强度>70mpa。因此，本发明提供的钙基地聚合物胶凝材料及其制备方法具有良好的市场应用前景。具体实施方式下面结合实施例对本
发明内容作进一步的描述。实施例1：一种多元复合粉体的钙基地聚合物胶凝材料，是：配置多元复合粉体：将高岭土在850℃下高温煅烧3.5小时，获得偏高岭土；多元复合粉体各组分质量百分比为：水泥20％，偏高岭土45％，矿渣粉25％，高钙粉煤灰10％；配置碱掺量为12％的复合激发剂(掺量以水玻璃中na2o质量与复合粉体的质量比计算)：将氢氧化钠与水玻璃按1:5.2比例混合后充分搅拌三分钟，配置成模数为1.2的水玻璃。静置2～3小时后加入占多元复合粉体质量0.45的水(水玻璃溶液中水的重量亦计入水的比重)，并搅拌均匀；将复合激发剂掺入到多元复合粉体中，在水泥净浆搅拌机中搅拌4分钟后，得到钙基地聚合物浆体，将浆体倒入钢制模具或塑料模具中，并震动密实，在养护箱中养护24小时后脱模；将成型后的试件继续在养护箱中养护，所得样品在3天、7天和28天后测得其抗压强度分别为46.2mpa、55mpa和72.5mpa。实施例2：配置多元复合粉体：将高岭土在750℃下高温煅烧3小时，获得偏高岭土；多元复合粉体各组分质量百分比为：水泥25％，偏高岭土30％，矿渣粉25％，高钙粉煤灰20％；配置碱掺量为16％的复合激发剂(掺量以水玻璃中na2o质量与复合粉体的质量比计算)：将氢氧化钠与水玻璃按1:6.8比例混合后充分搅拌三分钟，配置成模数为1.4的水玻璃，静置2～3小时后加入占多元复合粉体质量0.40的水(水玻璃溶液中水的重量亦计入水的比重)，并搅拌均匀；将复合激发剂掺入到多元复合粉体中，在水泥净浆搅拌机中搅拌4分钟后，得到钙基地聚合物浆体，将浆体倒入钢制模具或塑料模具中，并震动密实，放入养护箱中养护24小时后脱模；将成型后的试件继续在养护箱中养护，所得样品在3天、7天和28天后测得其抗压强度分别为32.9mpa、42.5mpa和66.3mpa。实施例3：配置多元复合粉体：将高岭土在900℃下高温煅烧3.5小时，获得偏高岭土；多元复合粉体各组分质量百分比为：水泥10％，偏高岭土25％，矿渣粉50％，高钙粉煤灰15％；配置碱掺量为10％的复合激发剂(掺量以水玻璃中na2o质量与复合粉体的质量比计算)：将氢氧化钠与水玻璃按1:4.0比例混合后充分搅拌三分钟，配置成模数为1.0的水玻璃，静置2～3小时后加入占多元复合粉体质量0.35的水(水玻璃溶液中水的重量亦计入水的比重)，并搅拌均匀；将复合激发剂掺入到多元复合粉体中，在水泥净浆搅拌机中搅拌5分钟后，得到钙基地聚合物浆体，将浆体倒入钢制模具或塑料模具中，并震动密实，放入养护箱中养护24小时后脱模；将成型后的试件继续在养护箱中养护，所得样品在3天、7天和28天后测得其抗压强度分别为28mpa、38.7mpa和45.5mpa。实施例4：配置多元复合粉体：将高岭土在800℃下高温煅烧3小时，获得偏高岭土；多元复合粉体各组分质量百分比为：水泥20％，偏高岭土50％，矿渣粉15％，高钙粉煤灰15％；配置碱掺量为15％的复合激发剂(掺量以水玻璃中na2o质量与复合粉体的质量比计算)：将氢氧化钠与水玻璃按1:8.7比例混合后充分搅拌三分钟，配置成模数为1.6的水玻璃，静置2～3小时后加入占多元复合粉体质量0.45的水(水玻璃溶液中水的重量亦计入水的比重)，并搅拌均匀；将复合激发剂掺入到多元复合粉体中，在水泥净浆搅拌机中搅拌4分钟后，得到钙基地聚合物浆体，将浆体倒入钢制模具或塑料模具中，并震动密实，放入养护箱中养护24小时后脱模；将成型后的试件继续在养护箱中养护，所得样品在3天、7天和28天后测得其抗压强度分别为32.2mpa、40.9mpa和60.6mpa。实施例5：配置多元复合粉体：将高岭土在850℃下高温煅烧4小时，获得偏高岭土；多元复合粉体各组分质量百分比为：水泥20％，偏高岭土45％，矿渣粉25％，高钙粉煤灰10％；配置碱掺量为12％的复合激发剂(掺量以水玻璃中na2o质量与复合粉体的质量比计算)：将氢氧化钠与水玻璃按1:6.8比例混合后充分搅拌三分钟，配置成模数为1.4的水玻璃，静置2～3小时后加入占多元复合粉体质量0.4的水(水玻璃溶液中水的重量亦计入水的比重)，并搅拌均匀；将复合激发剂掺入到多元复合粉体中，在水泥净浆搅拌机中搅拌4分钟后，得到钙基地聚合物浆体，将浆体倒入钢制模具或塑料模具中，并震动密实，放入养护箱中养护24小时后脱模；将成型后的试件继续在养护箱中养护，所得样品在3天、7天和28天后测得其抗压强度分别为37.8mpa、55.6mpa和69.2mpa。上述实施例中水泥是p·ii42.5级水泥；市售液态钠水玻璃模数为3.26，固含量35.9％，含8.59％na2o，27.1％sio2，0.03％fe，0.18％水不溶物和64.1％的水；固体氢氧化钠纯度为99％。水泥、偏高岭土、矿渣粉、高钙粉煤灰主要化学组成如表1所示。表1原材料sio2al2o3caofe2o3mgona2ok2oso3水泥21.75.0964.644.320.920.210.531.08偏高岭土51.2842.390.311.740.270.150.22—矿渣粉33.1916.4535.391.268.070.340.362.36高钙粉煤灰40.3320.1221.27.884.600.960.822.72以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不仅限于此，对于本领域技术人员，在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。当前第1页12