一种低碳多元镁质胶凝材料及其制备方法

本发明涉及低碳胶凝材料，尤其是涉及一种低碳多元镁质胶凝材料及其制备方法。

背景技术：

1、硅酸盐水泥的制备生产伴随着大量以石灰石为主的钙质原材料消耗，随之产生巨大的能耗。目前，以水化硅酸镁(m-s-h)为主要产物的镁质胶凝材料受到广泛关注，但目前缺乏规模性应用。针对镁质胶凝材料的研究开发成为建筑材料研究的重要方向。

2、与此同时，硅酸盐水泥的生产导致巨大co2排放。据统计，水泥行业生产co2排放占全球人为碳排放总量的8％，而使用辅助性胶凝材料(scms)替代或部分替代硅酸盐水泥被认为是最有效降低碳排放的技术途径。常用的scms主要包括矿粉、粉煤灰等钢铁、发电厂等工业副产品，但这类材料对于发展中国家以及工业次发达地区储备较少，难以满足实际建筑材料需求。而煅烧粘土作为一种较新的潜在辅助性胶凝材料，分布受地域性影响较小，且储量规模巨大，具有极大的潜在应用价值。

3、但目前基于煅烧粘土的胶凝材料普遍存在早期力学性能差的问题，较难满足实际工程需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种低碳多元镁质胶凝材料及其制备方法，解决现有技术中基于煅烧粘土的胶凝材料普遍存在早期力学性能差、难以满足实际需求的技术问题。

2、第一方面，本发明提供一种低碳多元镁质胶凝材料，其原料包括：胶凝组分和辅助激发剂；其中，胶凝组分由煅烧粘土和氧化镁组成；辅助激发剂为硫酸钠、氯化钙、碳酸氢钠、碳酸钠中的至少一种。

3、第二方面，本发明提供一种低碳多元镁质胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：

4、将胶凝组分、辅助激发剂、减水剂和水混合均匀，得到浆体；

5、浆体经成型和养护后得到低碳多元镁质胶凝材料。

6、与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

7、本发明创新提出使用多元复合激发手段，根据早期体系的离子溶出过程，结合煅烧粘土的水化机理，利用多种化学辅助激发剂的有机协调，有效提升胶凝材料早期力学性能；本发明提高了材料的早期强度，并保证了材料的后期强度，力学性能发展明显。针对一般煅烧粘土基胶凝材料早期强度低的问题，本发明的低碳多元镁质胶凝材料，3d强度可达18mpa，7d强度可达26mpa。本发明提供的低碳多元镁质胶凝材料，应用场景广泛，工艺流程简单，单位碳排放与能源消耗大大降低，具有极大的潜在应用价值。

技术特征：

1.一种低碳多元镁质胶凝材料，其特征在于，其原料包括：胶凝组分和辅助激发剂；其中，胶凝组分由煅烧粘土和氧化镁组成；辅助激发剂为硫酸钠、氯化钙、碳酸氢钠、碳酸钠中的至少一种。

2.根据权利要求1所述低碳多元镁质胶凝材料，其特征在于，所述煅烧粘土与氧化镁的质量比为(1-8)：1。

3.根据权利要求1所述低碳多元镁质胶凝材料，其特征在于，所述辅助激发剂占胶凝组分质量的0.05％-10％。

4.根据权利要求1所述低碳多元镁质胶凝材料，其特征在于，所述低碳多元镁质胶凝材料的原料还包括：减水剂，且所述减水剂占胶凝组分质量的1％-3％。

5.根据权利要求1所述低碳多元镁质胶凝材料，其特征在于，所述低碳多元镁质胶凝材料的原料还包括：水，且所述水占胶凝组分质量的40％-60％。

6.根据权利要求1所述低碳多元镁质胶凝材料，其特征在于，所述煅烧粘土的粒径尺寸为0.1-1000μm，所述煅烧粘土中的偏高岭石含量介于40％-80％之间。

7.根据权利要求1所述低碳多元镁质胶凝材料，其特征在于，所述煅烧粘土通过将粘土以5℃/min的升温速率从室温升温至200-300℃，随后以10℃/min的升温速率从200-300℃升温至700-800℃，并在700-800℃保温1-2h，随后急速冷却得到。

8.一种如权利要求1-7中任一项所述低碳多元镁质胶凝材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述低碳多元镁质胶凝材料的制备方法，其特征在于，所述养护过程在标准养护条件下进行；其中，标准养护条件如下：相对湿度大于95％、温度为20±3℃。

10.根据权利要求8所述低碳多元镁质胶凝材料的制备方法，其特征在于，所述浆体经成型和养护后得到低碳多元镁质胶凝材料的步骤包括：将浆体浇铸至模具中，密封防止水分流失，在20±3℃的温度下放置1天后脱模，随后在标准养护条件下养护至指定期龄，得到低碳多元镁质胶凝材料。

技术总结
本发明公开一种低碳多元镁质胶凝材料及其制备方法。该低碳多元镁质胶凝材料的原料包括：胶凝组分和辅助激发剂；胶凝组分由煅烧粘土和氧化镁组成；辅助激发剂为硫酸钠、氯化钙、碳酸氢钠、碳酸钠中的至少一种。本发明创新提出使用多元复合激发手段，根据早期体系的离子溶出过程，结合煅烧粘土的水化机理，利用多种化学辅助激发剂的有机协调，有效提升胶凝材料早期力学性能；本发明提高了材料的早期强度，并保证了材料的后期强度，力学性能发展明显。本发明提供的低碳多元镁质胶凝材料，应用场景广泛，工艺流程简单，单位碳排放与能源消耗大大降低，具有极大的潜在应用价值。

技术研发人员：胡传林,刘蒸蒸,钱雄,沈坤杰,王发洲
受保护的技术使用者：武汉理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13