粉煤灰基矿物聚合物的制备及应用方法技术

本发明专利技术是有关于一种粉煤灰基矿物聚合物的制备及应用方法，其主要包括以下步骤：将激发剂溶液与粉煤灰混合并搅拌成浆；将浆体注入框模成型；对成型产品进行养护；其中所述的激发剂溶液为２ｍｏｌ／Ｌ－５ｍｏｌ／Ｌ的硅酸盐溶液或固含量为２５－４０％、模数为１．０－１．５的水玻璃溶液。本发明专利技术粉煤灰基矿物聚合物的制备及应用方法，充分利用工业废料粉煤灰，降低成本，利于环保，节约能耗，应用方便，产品具有矿物聚合物的优良特性。

Preparation and application method of fly ash based mineral polymer

The invention relates to a preparation method and application of a fly ash based polymer, which comprises the following steps: the activator solution is mixed with fly ash and mixing into slurry; the slurry injection molding box; maintenance of molding products; wherein the activator solution for 2mol / L5mol / silicate solution L or solid content is 2540%, modulus of water glass solution 1.01.5. The preparation method of the invention and application of fly ash based geopolymer, make full use of industrial waste fly ash, reduce costs, conducive to environmental protection, energy saving, convenient use, good characteristics of products with mineral polymer.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种建筑胶凝材料的制备及应用方法，特别是涉及一种粉 煤灰基矿物聚合物的制备及应用方法。
技术介绍
二十世纪七十年^法国科学家Joseph Davidovits等学者对古代混凝土 建筑物(如古埃及金字塔、古罗马大竟技场等)进行研究发现，这些建筑 物中存在一种与有机高分子聚合物的三维网络状结构相似、主体是无机物 [S i0J和[A 10J的四面体聚合物，这种聚合物使这些古代建筑具有非常优异 的耐久性，即使在恶劣的环境中也可以保持几千年而不损坏，从此Joseph Davidovits提出了石户物聚合物(Geopolymers )的才既念。矿物聚合物具有三维网络结构，Si-0键和Al-0键是自然界中最稳定 的共价键，而且矿物聚合物的聚合程度高，鉴于上述特性，将其应用于建 筑胶凝材料领域，与传统的无机Al-Si质胶凝材料及硅酸盐水泥相比有诸 多优点力学性能好，凝结硬化快，强度高，水化热低，收缩率和膨胀率 小，耐腐蚀性强，耐久性好，可自调温调湿避免了返潮现象，抗渗性好，耐 冻融循环，耐水热作用，有较高的界面结合强度，能有效地固定有毒离子， 生产工艺简单，生产能耗低，低污染，低二氧化碳排放，原料来源广，成 本较低。矿物聚合物所具有的优异性能，使其在很多领域内得到了应用，如土木 工程、交通和抢修工程、塑料工业、有毒废弃物和核废料的处理、储藏设 备等，同时矿物聚合物还可以在许多领域内代替一些昂贵材料。现在制备矿物聚合物比较成熟的技术是以高冷土作为原料，先将高岭土 煅烧至500。C以上形成活性较高的偏高岭土，再使偏高岭土在特定激发剂作 用下发生解聚反应形成低聚硅(铝)氧四面体单元，随后逐渐脱水缩聚形 成具有网络状结构的无定形无机聚合物。上述的偏高呤土基矿物聚合物的制备及应用方法，虽其产品具有矿物聚 合物的诸多优点而确实具有进步性，但是以高岭土作为胶凝材料的生产原料尚有如下缺陷1、 高岭土的分布较为广泛，但其作为土壤的重要组分，属于有限资源， 大量使用会对土壤和耕地造成浪费。2、 由于高岭土的活性比较低，必须先后经过两次煅烧才可合成矿物聚 合物，耗费了大量的燃料和能量。鉴于上述缺陷，目前有许多相关学者致力于利用粉煤灰等工业固体废料 来制备矿物聚合物的研究。但是由于粉煤灰与高岭土的成分、结构、活性 影响因素、聚合作用及其反应机理、制备技术、聚合物性能之间存在很大 差异，目前的应用多以粉煤灰基矿物聚合物少量掺杂于传统水泥中形成聚 合度较低的产物，而尚无完善、便捷的技术方案将纯粉煤灰基矿物聚合物 推广应用于建筑月交凝材料领域。由此可见，上述现有的矿物聚合物胶凝材料在制备及应用上，显然仍 存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创:&一种可兼具高功 效、低成本、制备简单、利于环保的粉煤灰基矿物聚合物的制备及应用方 法，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。陷，本专利技术人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识， 并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新的粉煤灰基矿物 聚合物的制备及应用方法，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计， 并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，克服现有的矿物聚合物胶凝材料的制备及应用方 法存在的缺Pg,而提供一种新型的， 所要解决的技术问题是使其充分利用工业废料粉煤灰，降低生产成本，利 于环保，节约能耗，应用方便且其产品具有矿物聚合物的优良特性，从而 更加适于实用。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的 一种，主要包括以下步骤向粉煤灰中加入激发剂溶液并进行搅拌，使浆体达到标准稠度；将 浆体注入框模成型；对成型产品进行养护；其中所述的激发剂溶液为 2mol/L-5mol/L的石圭酸盐溶液或固含量为25-40% 、才莫数为1. 0-1. 5的水玻 璃溶液。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的，所述的乔护是将产品 带模放置在50°C-65。C的蒸汽养护箱内，待产品硬化后拆模，然后将产品继 续放在该温度的养护箱内养护，养护时间总计3-7日。前述的，所述的养护是将产品 带模放置在标准养护箱中，养护l日后拆模，然后将产品放入65。C-8(TC的 蒸汽养护箱中继续养护2-6曰。前述的，所述的粉煤灰为二级 或二级以上，且化学成分的质量百分比为25-40 %的A1203、 35 - 60%的Si02, 和小于8%的Ca0。前述的，所述的硅酸盐溶液为硅酸钠或硅酸钾溶液，所述的水玻璃溶液的主要成分为硅酸钠或硅酸钾， 以及单体氧化硅。本专利技术与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，并具有产业上的 广泛利用价值，其至少具有下列优点1、 本专利技术，是以工业废料粉煤 灰基矿物聚合物为原料，不仅降低了生产成本，避免了粉煤灰对环境的污 染，减少了堆放占地，并且不需要专门进行煅烧，节约了能耗，制备和应 用方法都非常简单，相当具有产业的利用价值。2、 本专利技术的产品粉煤灰基矿物聚合物具有矿物聚合物的优良特性，力 学性能、耐腐蚀性、耐久性、抗渗性好，凝结硬化快，强度高，水化热低， 收缩率和膨胀率小，可自调温调湿避免了返潮现象，耐冻融循环，耐水热 作用，有较高的界面结合强度，能有效地固定有毒离子。综上所述，本专利技术，充分利用 工业废料粉煤灰，降低成本，利于环保，节约能耗，应用方便，产品具有矿物聚合物的优良特性。本专利技术具有上述诸多优点及实用价值，其不论在 制备及应用方法上、产品功效上皆有较大的改进，在技术上有显著的进步， 并产生了好用及实用的效果，且较现有的矿物聚合物胶凝材料的制备及应 用方法具有增进的突出多项功效，从而更加适于实用，并具有产业的广泛 利用价值。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的 技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和 其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附 图，详细说明如下。具体实施例方式为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功 效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本专利技术提出的粉煤灰基矿物聚合物 的制备及应用方法其具体实施方式、步骤、特征及其功效，详细说明如后。本专利技术粉煤灰基矿物聚合物的制备原料为粉煤灰与激发剂溶液。粉煤灰原料的选择本专利技术要求选用二级或二级以上的粉煤灰为原料，其化学成分主要为 质量百分比25 - 40%的A1203, 35 - 600/o的Si。2,还含有小于8%的CaO。激发剂溶液的配制本专利技术所使用的激发剂溶液是硅酸盐溶液或水玻璃溶液，其中硅酸盐 溶液可以是,圭酸钠溶液或^圭酸钾溶液，溶液浓度为2mol/L-5mol/L;水玻璃 溶液的主要成分为硅酸钠或硅酸钾，还有单体氧化硅，其固含量为25-40% ， 模数为1. 0-1. 5。本专利技术，主要包括以下步骤首先，在常温下，向粉煤灰中加入激发剂溶液并进行搅拌，溶液体积 与固体质量配比约为0. 26 - 0. 33L/kg，以使浆体达到标准裯度为条件，而 根据环境及原料状况选择具体配比，所得浆体即为粉煤灰基矿物聚合物凝 胶材料。其次，将上述浆体注入框模成型。最后，将成型好的产品进行高温养护或常温本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粉煤灰基矿物聚合物的制备及应用方法，其特征在于主要包括以下步骤：　向粉煤灰中加入激发剂溶液并进行搅拌，使浆体达到标准稠度；　将浆体注入框模成型；　对成型产品进行养护；　其中所述的激发剂溶液为２ｍｏｌ／Ｌ－５ｍｏｌ／Ｌ的硅酸盐溶液或固含量为２５－４０％、模数为１．０－１．５的水玻璃溶液。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王栋民，李俏，侯云芬，刘子科，范德科，张守祺，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]