一种低pH值胶凝材料及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114656222A(43)申请公布日2022.06.24(21)申请号202210451297.8(22)申请日2022.04.24(71)申请人核工业北京地质研究院地址100029北京市朝阳区安外小关东里10号申请人中国水利水电科学研究院(72)发明人路威王驹赵卫全陈亮周建华马洪素刘健张翔王玉芳任增增(74)专利代理机构北京睿智保诚专利代理事务所(普通合伙)11732专利代理师刘晓静(51)Int.Cl.C04B28/04(2006.01)C04B22/14(2006.01)权利要求书1页说明书8页附图5页(54)发明名称一种低pH值胶凝材料及其制备方法(57)摘要本发明属于建筑材料技术领域，公开了一种低pH值胶凝材料及其制备方法。采用pH值调节剂、粉煤灰或粒化高炉矿渣粉、硅灰对普通硅酸盐水泥熟料进行改性，使胶凝材料同时满足高放废物处置库建设中pH值小于11和力学性能要求。材料由以下重量份的原材料制备而成：普通硅酸盐水泥60～65、粉煤灰或粒化高炉矿渣粉0～10、硅灰25～35、pH值调节剂3～5、减水剂0.5～1.5。本发明制备的胶凝材料pH值为10.50～10.95，可通过改变改性材料的掺入量调整pH值下降速度和小于11的龄期，并提高材料的力学性能。使用本发明公开的胶凝材料，可以为我国建设具有国际先进水平的高放废物处置库提供支撑，具有很高的应用价值。CN114656222ACN114656222A权利要求书1/1页1.一种低pH值胶凝材料，其特征在于，所述低pH值胶凝材料包括如下重量份数的组分：60～65份水泥、0～12份集料、25～35份硅灰、3～6份pH值调节剂、0.7～1.5份减水剂。2.根据权利要求1所述低pH值胶凝材料，其特征在于，所述pH值调节剂包含如下组分：纳米二氧化硅、无水粉状氯化钙、十二水合硫酸铝钾、硬脂酸钙。所述的纳米二氧化硅、无水粉状氯化钙、十二水合硫酸铝钾、硬脂酸钙的质量比为50～60∶20～25∶10～15∶2～4。3.根据权利要求2所述低pH值胶凝材料，其特征在于，所述纳米二氧化硅的纯度≥99％，纳米二氧化硅粒径为15～30nm；所述无水粉状氯化钙的纯度≥90％；所述十二水合硫酸铝钾的纯度≥99％；所述硬脂酸钙为6％～7％钙含量的硬脂酸钙。4.根据权利要求1所述低pH值胶凝材料，其特征在于，所述水泥为普通硅酸盐水泥，所述集料为粉煤灰或粒化高炉矿渣粉，所述硅灰中二氧化硅含量≥95％，所述减水剂为萘系高效减水剂，减水效果≥20％。5.根据权利要求4所述低pH值胶凝材料，其特征在于，所述的粉煤灰为C类I级，粒化高炉矿渣粉为S105级。6.权利要求1～5任一项所述低pH值胶凝材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将pH值调节剂、硅灰混合，得第一混合料；(2)将减水剂、水泥、集料和水混合，得第二混合料；(3)将第一混合料分2～3次加入第二混合料中，混合，养护得低pH值胶凝材料。2CN114656222A说明书1/8页一种低pH值胶凝材料及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及建筑材料技术领域，具体地说是一种低pH值胶凝材料及其制备方法。背景技术[0002]核能开发和利用过程中产生的大量高放射性废物的安全处置，是核工业产业链最后一环，对于核工业的可持续发展至关重要。由于高放废物可以保持放射性长达数千到数十万年，国际公认的安全可靠和长期处置方案是在地下500m～1000m的岩体中建设高放废物处置库，通过储存罐、膨润土等人工屏障系统使高放废物与人类生存环境永久隔离。为了防止通过渗入处置库的地下水pH值过高导致膨润土防护层失效，处置库建设中用于封堵裂隙和回填硐室的水泥基胶凝材料，硬化后的pH值须在一定时间内降低至11以下。[0003]众所周知，水泥熟料的主要成分为硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙，其水化后将产生大量氢氧化钙，溶液呈碱性。以普通硅酸盐水泥为基材制备的胶凝材料，其pH值测定方法可采用水溶出法，即将标准条件下养护的材料阴干后破碎、研磨，称取样品，在20±2℃条件下，将样品和水(蒸馏水)按照10:1的水固比混合后高速搅拌30min，用干滤纸过滤后，采用pH计测定滤液的pH值。实测数据和公开文献报道表明，普通硅酸盐水泥的pH值在数年内仍在12.5左右，不能满足高放废物处置库建设要求。[0004]降低水泥基胶凝材料的pH值，主要方法是在其中掺加活性材料消耗水泥水化过程中产生的氢氧化钙或改变水泥熟料，使得水泥水化过程中不产生或少产生氢氧化钙。迄今为止，有关低pH值混凝土或胶凝材料及其制备方法的专利文献很多如：[0005]中国专利CN107311576A公开了一种低碱度生态混凝土及其制备方法，配比为40～60份污泥陶粒、15～