本發(fā)明專利技術(shù)屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于制備高速路基的低碳膠凝材料及其制備方法。本發(fā)明專利技術(shù)通過對膠凝材料的主要組分礦粉進(jìn)行氨基化處理，對粉煤灰進(jìn)行巰基化處理，同時(shí)引入改性石膏和檸檬酸碳量子點(diǎn)摻雜赤泥，制備得到高速路基的低碳膠凝材料，保證膠凝材料擁有合適的終凝時(shí)間，并有效提高抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于建筑材料，具體涉及一種用于制備高速路基的低碳膠凝材料及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的飛速發(fā)展，公路路面基層材料的年使用量超過30億噸；天然土石料和膠凝材料等路面基層原材料正在嘗試采用工業(yè)固體廢物部分或完全替代，這也成為規(guī)模化處理大宗固體廢物的有效途徑。赤泥含有氫氧化鈉、碳酸鈉等游離堿和方鈉石、鈣霞石等結(jié)合堿，通過利用赤泥強(qiáng)堿性激發(fā)膠凝材料中si、al等活性物質(zhì)，可使硅酸鹽、鋁酸鹽發(fā)生解聚與重聚。
2、公開號為cn117024014a的專利申請公開了一種低碳抗?jié)B早強(qiáng)減水膠凝材料及其制備方法，該專利申請的膠凝材料加水拌和之后，活性組分中的水泥熟料發(fā)生水化反應(yīng)，礦渣粉、粉煤灰、煅燒煤矸石粉和煅燒赤泥粉發(fā)生火山灰反應(yīng)，產(chǎn)生能夠提供一定強(qiáng)度性能的反應(yīng)產(chǎn)物。填充組分能夠發(fā)揮類似集料的支撐作用，作為連接節(jié)點(diǎn)與活性組分遇水產(chǎn)生的反應(yīng)產(chǎn)物共同形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。但是該專利并未解決現(xiàn)有中膠凝材料的終凝時(shí)間不適配，同時(shí)抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度較低的問題，嚴(yán)重影響其實(shí)際使用。
3、因此，如何通過對膠凝材料的主要組分礦粉、粉煤灰、石膏和赤泥等進(jìn)行改性處理，制備得到高速路基的低碳膠凝材料，保證膠凝材料擁有合適的終凝時(shí)間，并有效提高抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度，成為了需要重點(diǎn)攻克的方向。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)的目的在于提供一種用于制備高速路基的低碳膠凝材料及其制備方法，旨在解決現(xiàn)有膠凝材料的終凝時(shí)間不適配，同時(shí)抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度較低的問題。
2、本專利技術(shù)通過對膠凝材料的主要組分礦粉進(jìn)行氨基化處理，對粉煤灰進(jìn)行巰基化處理，同時(shí)引入改性石膏和檸檬酸碳量子點(diǎn)摻雜赤泥，制備得到高速路基的低碳膠凝材料，保證膠凝材料擁有合適的終凝時(shí)間，并有效提高抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度。
3、本專利技術(shù)的技術(shù)方案如下：
4、本專利技術(shù)的第一方面，提供一種用于制備高速路基的低碳膠凝材料的制備方法，包括以下步驟：
5、步驟s1：以重量份計(jì)，稱取100~120份礦粉加入到450~500份無水乙醇中，超聲波分散1~2h獲得懸浮液；將20~25份dl-丙氨酸加入到懸浮液中，升溫到75~80℃后攪拌0.5~1h，經(jīng)抽濾、洗滌和干燥后得到氨基化礦粉；
6、步驟s2：以重量份計(jì)，將40~70份氨基化礦粉、10~30份粉煤灰和5~20份石膏加入到100~140份去離子水進(jìn)行第一攪拌處理，然后加入2~15份赤泥進(jìn)行第二攪拌處理，得到用于制備高速路基的低碳膠凝材料。
7、氨基化礦粉改變膠凝材料的電荷特性，減少顆粒間的靜電斥力，使得顆粒更易接近并發(fā)生反應(yīng)，加快了水化速度；同時(shí)改性處理的礦粉能提供的額外成核點(diǎn)，促使更多的水化產(chǎn)物更快地形成，從而降低終凝時(shí)間。
8、以下作為本專利技術(shù)的優(yōu)選技術(shù)方案，但不作為對本專利技術(shù)提供的技術(shù)方案的限制，通過以下優(yōu)選的技術(shù)方案，可以更好達(dá)到和實(shí)現(xiàn)本專利技術(shù)的目的和有益效果。
9、作為本專利技術(shù)的優(yōu)選技術(shù)方案，所述粉煤灰為巰基化粉煤灰；所述巰基化粉煤灰的制備方法包括：以重量份計(jì)，將80~90份無水乙醇、10~20份去離子水和4~6份氨水混合，在30~40℃的條件下攪拌10~20min，然后加入16~20份粉煤灰和2~4份(3-巰丙基)三乙氧基硅烷攪拌反應(yīng)20~24h，反應(yīng)完成后離心獲得固體物，將所述固體物用無水乙醇洗滌，干燥，得到所述巰基化粉煤灰。
10、巰基化粉煤灰經(jīng)過改性處理后具有更好的分散性，可以更好地填充到膠凝材料顆粒之間的空隙中，增加材料的密實(shí)度，減少孔隙率，進(jìn)而提高抗壓強(qiáng)度；同時(shí)巰基化粉煤灰可以在一定程度上吸附水分，保持內(nèi)部濕度，防止因失水過快導(dǎo)致的體積收縮和開裂，從而維持較高的抗壓強(qiáng)度。
11、作為本專利技術(shù)的優(yōu)選技術(shù)方案，所述石膏為改性石膏；所述改性石膏的制備方法包括：以重量份計(jì)，將30~45份無水乙醇和10~15份去離子水混合均勻，用冰醋酸調(diào)節(jié)ph為4.2~4.8，然后加入2~4份γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和8~10份石膏攪拌40~60min，過濾，洗滌，干燥，得到所述改性石膏。
12、改性石膏通過使用γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷進(jìn)行表面處理引入環(huán)氧基，環(huán)氧基能夠在材料內(nèi)部形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，防止裂紋從一個(gè)區(qū)域迅速擴(kuò)展到整個(gè)材料，從而提高材料的抗折性能。
13、作為本專利技術(shù)的優(yōu)選技術(shù)方案，所述赤泥為檸檬酸碳量子點(diǎn)摻雜赤泥；所述檸檬酸碳量子點(diǎn)摻雜赤泥的制備方法包括：以重量份計(jì)，將2~4份冰醋酸加入到180~200份去離子水中，再加入16~20份赤泥和6~8份檸檬酸碳量子點(diǎn)攪拌2~4h，在-4℃條件下冷凍20~24h，然后進(jìn)行真空冷凍干燥，得到所述檸檬酸碳量子點(diǎn)摻雜赤泥。
14、作為本專利技術(shù)的優(yōu)選技術(shù)方案，所述真空冷凍干燥的條件包括：真空度為8~12pa，溫度為-20~-30℃，時(shí)間為48~72h。
15、作為本專利技術(shù)的優(yōu)選技術(shù)方案，所述檸檬酸碳量子點(diǎn)的制備方法包括：以重量份計(jì)，將2~4份檸檬酸均勻平鋪在燒杯底部，在真空干燥箱中進(jìn)行熱處理；熱處理完成后自然冷卻到室溫得到固體，然后向所述固體加入10~14份摩爾濃度為1mol/l的氫氧化鈉溶液，攪拌均勻，經(jīng)過透析、凍干、研磨，得到所述檸檬酸碳量子點(diǎn)。
16、作為本專利技術(shù)的優(yōu)選技術(shù)方案，所述熱處理的溫度為200~220℃，時(shí)間為1~2h。
17、檸檬酸碳量子點(diǎn)摻雜赤泥中的檸檬酸碳量子點(diǎn)的小尺寸使其能夠填充到赤泥顆粒之間的空隙中，從而增加材料的致密度，減少孔隙率，進(jìn)而提高膠凝材料的抗折強(qiáng)度。
18、作為本專利技術(shù)的優(yōu)選技術(shù)方案，所述第一攪拌處理的攪拌速度為600~800r/min，攪拌時(shí)間為4~8min。
19、作為本專利技術(shù)的優(yōu)選技術(shù)方案，所述第二攪拌處理的攪拌速度為300~400r/min，攪拌時(shí)間為10~15min。
20、本專利技術(shù)的第二方面，提供一種用于制備高速路基的低碳膠凝材料，由第一方面所述方法制備得到。
21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有以下有益效果：
22、1.本專利技術(shù)的改性石膏通過使用γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷進(jìn)行表面處理引入環(huán)氧基，環(huán)氧基作為一種活性基團(tuán)，既可以和氨基化礦粉的氨基進(jìn)行結(jié)合，也可以與巰基化粉煤灰的巰基發(fā)生反應(yīng)；而檸檬酸碳量子點(diǎn)摻雜赤泥的檸檬酸碳量子點(diǎn)在反應(yīng)過程中檸檬酸中的c-h鍵逐漸被氧化成羧基，部分c-c鍵斷裂或重組，隨著檸檬酸分子不斷碳化，表面羧基不斷富集，具有高反應(yīng)活性的羧基也能與改性石膏反應(yīng)，以改性石膏為基礎(chǔ)，構(gòu)筑出互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，既能縮短終凝時(shí)間，也有效提高膠凝材料的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度。
23、2.本專利技術(shù)的膠凝材料利用多固廢間協(xié)同反應(yīng)，水化生成的c-s-h凝膠和鈣礬石等產(chǎn)物相互搭接，形成骨架并填充孔隙，隨著致密度的增加，固化體的強(qiáng)度保持持續(xù)增長，使得膠凝材料具有體積穩(wěn)定性好及強(qiáng)度高等優(yōu)良性能，可廣泛應(yīng)用于路基水穩(wěn)層，大體積混凝土等工程領(lǐng)域。
24、3.本專利技術(shù)的氨基化礦粉通過改變膠凝材本文檔來自技高網(wǎng)
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【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種用于制備高速路基的低碳膠凝材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于制備高速路基的低碳膠凝材料的制備方法，其特征在于，所述粉煤灰為巰基化粉煤灰；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于制備高速路基的低碳膠凝材料的制備方法，其特征在于，所述石膏為改性石膏；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于制備高速路基的低碳膠凝材料的制備方法，其特征在于，所述赤泥為檸檬酸碳量子點(diǎn)摻雜赤泥；
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于制備高速路基的低碳膠凝材料的制備方法，其特征在于，所述真空冷凍干燥的條件包括：真空度為8~12Pa，溫度為-20~-30℃，時(shí)間為48~72h。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于制備高速路基的低碳膠凝材料的制備方法，其特征在于，所述檸檬酸碳量子點(diǎn)的制備方法包括：以重量份計(jì)，將2~4份檸檬酸均勻平鋪在燒杯底部，在真空干燥箱中進(jìn)行熱處理；熱處理完成后自然冷卻到室溫得到固體，然后向所述固體加入10~14份摩爾濃度為1mol/L的氫氧化鈉溶液，攪拌均勻，經(jīng)過透析、凍干、研磨，得到所述檸檬酸碳量子點(diǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于制備高速路基的低碳膠凝材料的制備方法，其特征在于，所述熱處理的溫度為200~220℃，時(shí)間為1~2h。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于制備高速路基的低碳膠凝材料的制備方法，其特征在于，所述第一攪拌處理的攪拌速度為600~800r/min，攪拌時(shí)間為4~8min。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于制備高速路基的低碳膠凝材料的制備方法，其特征在于，所述第二攪拌處理的攪拌速度為300~400r/min，攪拌時(shí)間為10~15min。
10.一種用于制備高速路基的低碳膠凝材料，其特征在于，根據(jù)權(quán)利要求1~9中任意一項(xiàng)所述的方法制備得到。
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【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于制備高速路基的低碳膠凝材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于制備高速路基的低碳膠凝材料的制備方法，其特征在于，所述粉煤灰為巰基化粉煤灰；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于制備高速路基的低碳膠凝材料的制備方法，其特征在于，所述石膏為改性石膏；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于制備高速路基的低碳膠凝材料的制備方法，其特征在于，所述赤泥為檸檬酸碳量子點(diǎn)摻雜赤泥；
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于制備高速路基的低碳膠凝材料的制備方法，其特征在于，所述真空冷凍干燥的條件包括：真空度為8~12pa，溫度為-20~-30℃，時(shí)間為48~72h。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于制備高速路基的低碳膠凝材料的制備方法，其特征在于，所述檸檬酸碳量子點(diǎn)的制備方法包括：以重量份計(jì)，將2~4份檸檬酸均勻平鋪在燒杯底...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：季毛偉，段曉，高永濤，梁銳，迂朋飛，魏德新，
申請(專利權(quán))人：煙臺安達(dá)環(huán)保科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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