一种高流态早强地聚物材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高流态早强地聚物材料，组成按重量份数计如下：粉煤灰40

【技术实现步骤摘要】
一种高流态早强地聚物材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于材料
，具体涉及一种地聚物材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]当今世界温室效应愈发严重，碳排放也成为世界各国的焦点话题。水泥混凝土在作为世界上最广泛应用建筑材料的同时，也产生大量的二氧化碳和粉尘污染环境。据国际能源署(International Energy Agency)称，水泥混凝土行业贡献了世界二氧化碳排放量的7％，这意味着如果它是一个国家，它将成为仅次于美国和中国的第三大二氧化碳排放国。如何在建筑材料行业内减碳正成为当今研究的热点。
[0003]地聚物材料是以低钙的硅铝质材料作为主体材料，利用碱性激发剂来激发硅铝质材料，反应形成空间网络状硅铝凝胶。空间网络状的结构使得地聚物材料具有优异的耐久性能，并且在原材料和整个制备过程几乎没有碳排放，在环境、经济等方面具有很好的效益。但地聚物材料也存在高成本、凝结时间过短、低水胶比下流动性较差、强度较低等问题，因此研发一种具有低成本、高流态、高强度、具有合适凝结时间的地聚物材料有着十分重要的价值和意义。

技术实现思路

[0004]针对现有低聚物材料成本过高、工作性能较差、强度较低的问题，本专利技术目的在于提供一种具有高流态早强地聚物材料及其制备方法，可以将质量分数最高提升至60％，水胶比达到0.15
‑
0.25，1d抗压强度可达到70MPa以上。
[0005]为达到上述目的，采用技术方案如下：
[0006]一种高流态早强地聚物材料，其组成按重量份数计如下：
[0007]粉煤灰40
‑
50份、复合增强剂5
‑
10份、复合稳定剂2
‑
4份、细集料140
‑
170份、激发剂20
‑
30份、水2
‑
5份。
[0008]按上述方案，所述粉煤灰为I级粉煤灰或者粉煤灰微珠。
[0009]按上述方案，所述细集料为粒径＜4.75mm具有优良级配的砂。
[0010]按上述方案，所述复合增强剂成分为矿粉和偏高岭土；所述矿粉为S95或以上矿粉。
[0011]按上述方案，地聚物材料体系中硅铝钙比为2：1：0.5；通过粉煤灰、矿粉、偏高岭土比例来进行调节。
[0012]按上述方案，所述复合稳定剂成分为磷石膏、萘系减水剂和硼砂的混合，三者质量比为7：1：2。
[0013]按上述方案，所述激发剂为强碱和硅酸盐的混合；所述强碱为氢氧化钠或氢氧化钾，所述硅酸盐为硅酸钠或硅酸钾；溶解配置成模数1
‑
2，固含量40
‑
60wt％。
[0014]上述高流态早强地聚物的制备方法，包括以下步骤：
[0015](1)将粉煤灰、复合稳定剂、复合增强剂混合均匀，加入激发剂和水搅拌混匀，然后
加入细集料继续搅拌得到均匀浆体；
[0016](2)将所得浆体注入模具中，在标准养护条件下养护后拆模，然后放入50
‑
90℃的条件下养护1
‑
7d，即可得到高流态高强地聚物。
[0017]相对于现有技术，本专利技术有益效果如下：
[0018]本专利技术所述地聚物制备方法中，粉煤灰等胶材与集料的比例为1：2左右，相对于传统地聚物材料不使用集料或集料比例较低相比，本专利技术所述地聚物增加集料的比例间接降低了材料成本。同时，复合增强剂的成分为矿粉和偏高岭土，使得体系中硅铝钙比达到2：1：0.5的最优比例(Davidovits J.等人在《Geopolymer chemistry and applications,CSS Bookshops,Limited,Agency&Publishing》中指出)。复合增强剂可以根据不同粉煤灰成分调节矿粉、偏高岭土比例，来得到最优比例。需要硅铝比2：1是因为地聚物三维结构中此比例能量最低最稳定。同时，需要一定比例氧化钙，碱激发生成水化硅酸钙可以提供一定早期强度来调节凝结时间，但过多氧化钙含量在碱激发过程中会消耗水导致体系速凝
[0019]本专利技术所述地聚物制备方法中，激发剂按氢氧化钠或氢氧化钾和硅酸钠或硅酸钾固体按模数1
‑
2(碱金属氧化物：二氧化硅＝1
‑
2：1)的比例、固含量40
‑
60％利用油浴和冷凝管，在110
‑
130℃的温度、搅拌10
‑
15min的条件下配置。而常温下，模数1硅酸钠溶于水后能达到最高质量分数为38.8％。在高温高压溶解后40℃保存，可以将质量分数最高提升至60％。质量分数提升时，氢氧根浓度也提升可使地聚物反应程度更高，同时高固含的激发剂可使得在地聚物配合比可实现更低的水胶比，达到0.15
‑
0.25。而一般传统地聚物配合比水胶比为0.3
‑
0.4。水胶比的降低增强了地聚物的力学性能，1d抗压强度可达到70MPa以上。
[0020]本专利技术所述地聚物制备方法中使用复合稳定剂来调节状态，传统技术中地聚物凝结时间短、在低水胶比下浆体粘稠流动性差。本专利技术中使用的复合稳定剂可大幅度改善低水胶比下的流动性并延长凝结时间，其中复合稳定剂：磷石膏、萘系减水剂和硼砂。磷石膏提升流动度，是高碱度下难溶的硫酸钙作为整体附着在胶粒表面。而硼砂据Rakhimova等人研究发现其可与Ca
2+
反应形成硼酸盐沉淀，硼酸根阴离子的存在促进了磷石膏中CaSO4的溶出而形成硼酸钙，增大了硫酸钙溶解度，使磷石膏颗粒表面胶结能力增大，在粉煤灰胶粒表面更容易吸附，吸附后粉煤灰玻璃体受到保护，硅铝酸盐溶解减少，起到缓凝作用，同时硼酸钙中存在的易溶出硼酸根阴离子也增大了胶粒表面的电位提升了电荷斥力。
[0021]在高碱度下，萘系减水剂结构中磺酸钠比聚羧酸中羧酸钠更难电离，萘系减水剂在本体系中起到表面活性剂作用，增大溶液表面张力，进一步提升磷石膏、硼砂和粉煤灰整体胶粒表面电荷斥力。表面电荷斥力增大使胶粒间自由水释放，从而流动性变好。
附图说明
[0022]图1：实施例1所得产品的Zeta电位图；
[0023]图2：对比例3所得产品的Zeta电位图；
[0024]图3：对比例4所得产品的Zeta电位图；
[0025]图4：对比例5所得产品的Zeta电位图。
具体实施方式
[0026]下面将对本专利技术实施例中技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例
仅是本专利技术的部分实施例，而不是全部。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]具体实施方式中提供了一种高流态早强地聚物材料，由以下重量份的原料制备得到：粉煤灰40
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50份、复合增强剂5
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10份、复合稳定剂2
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4份、细集料14本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高流态早强地聚物材料，其特征在于组成按重量份数计如下：粉煤灰40
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50份、复合增强剂5
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10份、复合稳定剂2
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4份、细集料140
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170份、激发剂20
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30份、水2
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5份。2.如权利要求1所述高流态早强地聚物材料，其特征在于所述粉煤灰为I级粉煤灰或者粉煤灰微珠。3.如权利要求1所述高流态早强地聚物材料，其特征在于所述细集料为粒径＜4.75mm具有优良级配的砂。4.如权利要求1所述高流态早强地聚物材料，其特征在于所述复合增强剂成分为矿粉和偏高岭土；所述矿粉为S95或以上矿粉。5.如权利要求1所述高流态早强地聚物材料，其特征在于地聚物材料体系中硅铝钙比为2：1：0.5；通过粉煤灰、矿粉、偏高岭土比例来进行调...

【专利技术属性】
技术研发人员：李叶青，彭程康琰，邓庆福，刘书程，余松柏，
申请(专利权)人：华新水泥股份有限公司，
类型：发明
国别省市：