一种无机聚合物砂浆及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种无机聚合物砂浆及其制备方法，包括如下重量份数的组分：偏高岭土50～80份，硅粉5～10份，水玻璃40～80份，石英砂100～250份。将各组分按照配方比例混合后，搅拌均匀，得到无机聚合物砂浆。本发明专利技术的砂浆7d最高强度可以达到83MPa，性能优异。该无机聚合物砂浆，组分合理，具有较高抗压强度，可在常温下进行养护，满足实际工程使用。满足实际工程使用。

【技术实现步骤摘要】
一种无机聚合物砂浆及其制备方法


[0001]本专利技术属于建筑材料
，涉及一种无机聚合物砂浆及其制备方法。

技术介绍

[0002]水泥作为当前建筑行业中应用广泛的胶凝材料却并不节能环保。据研究，1kg普通硅酸盐水泥生产过程中就会产生0.66～0.82kg碳排放，而我国每年水泥工业的CO2排放量约占全国CO2排放总量的10％左右，作为传统胶凝材料的水泥因生产过程中能耗高、碳排放量大，不符合当下节能减排的趋势，另一方面，水泥生产又会消耗大量的石灰石和黏土资源，不利于长期发展，生产水泥熟料的各环节都可能会造成严重的粉尘污染，同时还向大气中排放二氧化硫、一氧化碳等有毒气体，以及吸热性极强的二氧化碳等温室气体。
[0003]聚合物正是目前被认为最具前景的绿色新型材料。聚合物原料，有利于建筑行业的可持续发展。聚合物是以硅铝质原料和激发剂在常温或一定养护条件下经过“溶解－单体重构－缩聚”的反应凝结硬化过程，最终形成具有类沸石结构的新型胶凝材料。其中“激发剂”可以是碱硅酸盐溶液、氢氧化钠、氢氧化钾溶液或磷酸溶液等。它在制备过程中的节能环保特性使其和普通硅酸盐水泥相比具有更大优势，并且在建筑材料、防火涂料、纤维增强复合材料、固化化学污染和放射性废物等方面得到广泛应用，因此它被认为是继石灰、普通硅酸盐水泥之后的第三代水泥材料。
[0004]聚合物砂浆相比普通砂浆，聚合物是一种具有类似陶瓷特性的无机硅铝酸盐化合物，是由一种[AlO4]和[SiO4]四面体结构单元组成三维立体网状结构的无机聚合物，其具有优异的力学性能、耐火性、耐高温、抗侵蚀性能料和工艺简单、能耗少、环境污染小等优点，被认为是最具前景的一种新型绿色胶凝材料,是代替水泥的最佳材料。但是这种聚合物砂浆存在两个缺陷：一是抗压强度并没有达到普通水泥的强度，二是聚合物对养护温度有一定的要求，地质聚合反应初期温度对聚物胶凝化速度及其力学性能的重要外部影响因素，地聚物可以在常温及高温下养护，但是的升高会促进地聚合物反应的各个阶段的发展，溶解反应物越多，所缩聚形成的胶凝体持续增加，因此地聚物的力学性能会随着温度的身高而不断增大。因此在高温下养护更有利于聚合物的反应，从而使抗压强度更高，而高温养护使得养护过程复杂不易操作，且高温养护不符合工程实用性。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种无机聚合物砂浆，从而有效提高砂浆的抗压强度，并且可以在常温下进行养护，制作工艺简单，环境污染小。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0007]一种无机聚合物砂浆，包括如下重量份数的组分：偏高岭土50～80份，硅粉5～10份，水玻璃40～80份，石英砂100～250份。
[0008]优选的，所述偏高岭土中二氧化硅与氧化铝的摩尔比为2.9～3.3。
[0009]优选的，所述硅粉的中二氧化硅含量大于93％。
[0010]优选的，所述水玻璃通过以下方法制得：将氢氧化钠、硅酸钠和水按照质量比为5～10：15～34：30～50的比例混合后，加热至95℃～100℃，搅拌5～8min，并在室温下静置24h～36h。
[0011]优选的，硅粉的掺量为8％～16％。
[0012]优选的，所述水玻璃模数为1.3M～1.5M。
[0013]优选的，所述石英砂为三种尺寸的连续级配。
[0014]优选的，所述三种尺寸连续级配的石英砂尺寸分别为40～80目、0.5～1mm以及1～2mm。
[0015]优选的，所述40～80目、0.5～1mm以及1～2mm连续级配石英砂的质量比为2.5～3.5：5.5～6.5：0.5～1.5。
[0016]一种无机聚合物砂浆的制备方法，将上述任一项组分按照配方比例混合后，搅拌均匀，得到所述无机聚合物砂浆。
[0017]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0018]一种无机聚合物砂浆，该无机聚合物砂浆由[AlO4]和[SiO4]四面体结构单元组成三维立体网状结构的无机聚合物。三维网状四面体结构，这种结构稳定性高。偏高岭土相比其他硅铝质原料，偏高岭土含有更高含量的硅铝元素，反应过程中能够提供更多的四面体结构，从而形成更多的三维网状结构，从聚合物的形成过程来说，偏高岭土较容易地提供聚合物中铝元素，促进Al
‑
O
‑
AI键的形成，而AI层的解离也促进了Si的快速溶解，原料中Si、AI的溶出量是促进聚合过程及地聚物获得高性能的关键因素。在碱性激发剂(水玻璃)环境下，偏高岭土及硅粉中的硅氧键、铝氧健断裂解聚，并在碱性环境下进行重构形成Si
‑
Al
‑
Si的三维网状四面体结构提高了砂浆的强度。该砂浆组分合理，具有较高抗压强度，可在常温下进行养护，满足实际程工使用。
[0019]进一步的，偏高岭土中二氧化硅与氧化铝的摩尔比为2.9～3.3，可有效确保砂浆的力学性能，保证强度。
[0020]进一步的，硅粉的中二氧化硅含量大于93％，可有效确保砂浆的力学性能，保证强度。
[0021]进一步的，水玻璃模数为1.3M～1.5M使得砂浆具有良好的流动性和适宜的凝结时间。
[0022]进一步的，三种连续级配对砂浆强度起到有利的作用，粗骨料对砂浆起到骨架作用，细骨料起到填充空隙的作用。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0024]图1为本专利技术中碱当量与抗压强度的关系；
[0025]图2为本专利技术中水玻璃模数与抗压强度的关系；
[0026]图3为本专利技术中骨胶比与抗压强度的关系；
[0027]图4为本专利技术中硅粉掺量与抗压强度的关系。
具体实施方式
[0028]为使本领域技术人员可了解本专利技术的特点及效果，以下谨就说明书及权利要求书中提及的术语及用语进行一般性的说明及定义。除非另有指明，否则文中使用的所有技术及科学上的字词，均为本领域技术人员对于本专利技术所了解的通常意义，当有冲突情形时，应以本说明书的定义为准。
[0029]本文描述和公开的理论或机制，无论是对或错，均不应以任何方式限制本专利技术的范围，即本
技术实现思路
可以在不为任何特定的理论或机制所限制的情况下实施。
[0030]本文中，所有以数值范围或百分比范围形式界定的特征如数值、数量、含量与浓度仅是为了简洁及方便。据此，数值范围或百分比范围的描述应视为已涵盖且具体公开所有可能的次级范围及范围内的个别数值(包括整数与分数)。
[0031]本文中，若无特别说明，“包含”、“包括”、“含有”、“具有”或类似用语涵盖了“由
……
组成”和“主要由
……
组成”的意思，例如“A包含a”涵本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无机聚合物砂浆，其特征在于，包括如下重量份数的组分：偏高岭土50～80份，硅粉5～10份，水玻璃40～80份，石英砂100～250份。2.根据权利要求1所述的一种无机聚合物砂浆，其特征在于，所述偏高岭土中二氧化硅与氧化铝的摩尔比为2.9～3.3。3.根据权利要求1所述的一种无机聚合物砂浆，其特征在于，所述硅粉的中二氧化硅含量大于93％。4.根据权利要求1所述的一种无机聚合物砂浆，其特征在于，所述水玻璃通过以下方法制得：将氢氧化钠、硅酸钠和水按照质量比为5～10：15～34：30～50的比例混合后，加热至95℃～100℃，搅拌5～8min，并在室温下静置24h～36h。5.根据权利要求4所述的一种无机聚合物砂浆，其特征在于，硅粉的掺量为8...

【专利技术属性】
技术研发人员：雒亿平，李博文，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：