一种利用废弃粘土砖粉和矿渣制备的低碳胶凝材料
技术领域
本发明涉及一种利用废弃粘土砖粉和矿渣制备的低碳胶凝材料，属于绿色建筑材料领域。
背景技术
水泥作为一种传统的胶凝材料，在世界各地被广泛使用。2017年，共有超过四百亿吨的水泥被生产出来。水泥生产是一种高能耗和高污染的过程，每生产1吨水泥将排放约1吨的温室气体，因此世界各国均相继出来政策限制水泥工业规模的发展，但出于经济发展的需求，各国也将目光朝向新型低碳胶凝材料，以替代传统的胶凝材料。
随着我国城镇化推进，城乡旧建筑被拆除，产生了大量建筑废弃物，其中废弃粘土砖占比约为30％～50％。这些建筑废弃物的随意堆放与填埋不仅占用大量土地资源，而且这些建筑废弃物还会改变土壤结构与性质，污染水体和大气，对环境造成严重的影响。因此寻找一种高效环保的方式循环利用废弃粘土砖是当前全社会关注的热点。粘土砖在生产过程会经过500～900℃的高温煅烧，该过程能使粘土砖中产生非晶态的Al2O3和SiO2，因此废弃粘土砖经过球磨后具有一定的火山灰活性，能够与水泥水化产物Ca(OH)2发生二次水化反应。但废弃粘土砖粉的火山活性发挥需要较长时间，而矿渣则属于高活性工业废弃物，在常温碱激发下，28天龄期前便可发挥出大部分火山灰活性，因此可将两种废弃物进行复合，形成优势互补，发明出一种新型的低碳胶凝材料，以水泥水化产物作为激发剂原料，矿渣和废弃粘土砖粉分别在水泥水化前期和后期发挥火山灰活性，使其各项性能得到长期的发展与优化。同时还能降低水泥消耗，节约资源和减少建筑垃圾与工业废弃物对环境的危害，具有显著的经济效益、环境效益和社会效益。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种利用废弃粘土砖粉和矿渣制备的低碳胶凝材料，该低碳胶凝材料不仅实现了建筑垃圾与工业废弃物的循环再利用，而且所得新型低碳胶凝材料能够达到425水泥各项指标，且性能后续能够长期发展。
技术方案：本发明提供了一种利用废弃粘土砖粉和矿渣制备的低碳胶凝材料，其特征在于，该低碳胶凝材料由如下重量份的原料组成：
其中：
所述的废弃粘土砖粉的比表面积300～600m2/kg，SiO2和Al2O3重量含量之和大于70％，由建筑拆除所得粘土砖球磨所得。
所述的矿渣为满足现行标准GB/T 18046规定的矿渣。
所述的水泥熟料和脱硫石膏的粉体满足经80μm筛孔筛余不大于10％。
所述的水泥熟料中按照质量百分比包含以下氧化物：CaO 50～70％、SiO2 15～30％、Al2O3 4～10％、Fe2O3 2～8％。
所述的脱硫石膏中CaO和SO3重量含量之和大于70％。
该低碳胶凝材料有废弃粘土砖粉、矿渣、水泥熟料和脱硫石膏分别粉磨至相应细度后，再混合均匀得到。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有下列优点：
1、本发明所述的低碳胶凝材料所需原料来源广泛，价格低廉，与传统胶凝材料水泥相比，成本更低；且以建筑废弃物粘土砖为原材料，可有效解决这类建筑垃圾的处理问题，避免了对土地资源的占用和对环境的污染；
2、本发明所述的低碳胶凝材料制备过程中降低了水泥用量30～50％，减少了水泥生产对天然资源和能源的消耗，降低了温室气体排放，具有积极的环境效益；
3、本发明所使用的废弃粘土砖粉与矿渣均具有火山灰活性。其中，矿渣火山灰活性发挥较早，在28天龄期前便能完成大部分二次水化，而废弃粘土砖粉的火山灰活性发挥较慢，在长龄期下逐渐发生反应，能够持续优化浆体的微结构，因此两者能够形成优势互补，使利用该低碳胶凝材料制备的混凝土或砂浆性能持续的发展与优化。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面对本发明作进一步说明，但不能理解为本发明仅适用于下面实例，该领域的技术人员根据上述本发明的内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1：
一种利用废弃粘土砖粉和矿渣制备的低碳胶凝材料，由以下组分分别单独粉磨至相应细度后，再按质量份配比混合均匀得到：
其中：
所述的废弃粘土砖粉的比表面积300～600m2/kg，SiO2和Al2O3重量含量之和大于70％，由建筑拆除所得粘土砖球磨所得。
所述的矿渣为满足现行标准GB/T 18046规定的矿渣。
所述的水泥熟料和脱硫石膏的粉体满足经80μm筛孔筛余不大于10％。
所述的水泥熟料中按照质量百分比包含以下氧化物：CaO 50～70％、SiO2 15～30％、Al2O3 4～10％、Fe2O3 2～8％。
所述的脱硫石膏中CaO和SO3重量含量之和大于70％。
实施例2：
一种利用废弃粘土砖粉和矿渣制备的低碳胶凝材料，由以下组分分别单独粉磨至相应细度后，再按质量份配比混合均匀得到：
其中：
所述的废弃粘土砖粉的比表面积300～600m2/kg，SiO2和Al2O3重量含量之和大于70％，由建筑拆除所得粘土砖球磨所得。
所述的矿渣为满足现行标准GB/T 18046规定的矿渣。
所述的水泥熟料和脱硫石膏的粉体满足经80μm筛孔筛余不大于10％。
所述的水泥熟料中按照质量百分比包含以下氧化物：CaO 50～70％、SiO2 15～30％、Al2O3 4～10％、Fe2O3 2～8％。
所述的脱硫石膏中CaO和SO3重量含量之和大于70％。
实施例3：
一种利用废弃粘土砖粉和矿渣制备的低碳胶凝材料，由以下组分分别单独粉磨至相应细度后，再按质量份配比混合均匀得到：
其中：
所述的废弃粘土砖粉的比表面积300～600m2/kg，SiO2和Al2O3重量含量之和大于70％，由建筑拆除所得粘土砖球磨所得。
所述的矿渣为满足现行标准GB/T 18046规定的矿渣。
所述的水泥熟料和脱硫石膏的粉体满足经80μm筛孔筛余不大于10％。
所述的水泥熟料中按照质量百分比包含以下氧化物：CaO 50～70％、SiO2 15～30％、Al2O3 4～10％、Fe2O3 2～8％。
所述的脱硫石膏中CaO和SO3重量含量之和大于70％。
实施例4：
一种利用废弃粘土砖粉和矿渣制备的低碳胶凝材料，由以下组分分别单独粉磨至相应细度后，再按质量份配比混合均匀得到：
其中：
所述的废弃粘土砖粉的比表面积300～600m2/kg，SiO2和Al2O3重量含量之和大于70％，由建筑拆除所得粘土砖球磨所得。
所述的矿渣为满足现行标准GB/T 18046规定的矿渣。
所述的水泥熟料和脱硫石膏的粉体满足经80μm筛孔筛余不大于10％。
所述的水泥熟料中按照质量百分比包含以下氧化物：CaO 50～70％、SiO2 15～30％、Al2O3 4～10％、Fe2O3 2～8％。
所述的脱硫石膏中CaO和SO3重量含量之和大于70％。
实施例5：
一种利用废弃粘土砖粉和矿渣制备的低碳胶凝材料，由以下组分分别单独粉磨至相应细度后，再按质量份配比混合均匀得到：
其中：
所述的废弃粘土砖粉的比表面积300～600m2/kg，SiO2和Al2O3重量含量之和大于70％，由建筑拆除所得粘土砖球磨所得。
所述的矿渣为满足现行标准GB/T 18046规定的矿渣。
所述的水泥熟料和脱硫石膏的粉体满足经80μm筛孔筛余不大于10％。
所述的水泥熟料中按照质量百分比包含以下氧化物：CaO 50～70％、SiO2 15～30％、Al2O3 4～10％、Fe2O3 2～8％。
所述的脱硫石膏中CaO和SO3重量含量之和大于70％。
实施例6：
一种利用废弃粘土砖粉和矿渣制备的低碳胶凝材料，由以下组分分别单独粉磨至相应细度后，再按质量份配比混合均匀得到：
其中：
所述的废弃粘土砖粉的比表面积300～600m2/kg，SiO2和Al2O3重量含量之和大于70％，由建筑拆除所得粘土砖球磨所得。
所述的矿渣为满足现行标准GB/T 18046规定的矿渣。
所述的水泥熟料和脱硫石膏的粉体满足经80μm筛孔筛余不大于10％。
所述的水泥熟料中按照质量百分比包含以下氧化物：CaO 50～70％、SiO2 15～30％、Al2O3 4～10％、Fe2O3 2～8％。
所述的脱硫石膏中CaO和SO3重量含量之和大于70％。
性能对比：将实施例1～6所得低碳胶凝材料按照现行标准GB/T 17671制备胶砂，标准养护至28天和90天后得到抗压强度如下：
表1胶砂抗压强度(MPa)
由表1所得结果可知，利用本发明的低碳胶凝材料所制备的胶砂强度均能满足425水泥的强度要求，并且由于废弃粘土砖粉火山灰活性的逐渐发挥，使其后续强度也能持续发展，因此利用该低碳胶凝材料制备的混凝土或胶砂性能能够进一步优化。除此之外，本发明的低碳胶凝材料不仅能够有效解决建筑垃圾粘土砖与工业副产品矿渣的再利用问题，还能够明显降低水泥用量，实现节约资源和保护环境。
