【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地聚物材料领域，具体涉及一种复合废碱激发合成的耐冻融火山灰基地聚物制备方法。
技术介绍
1、地聚物是一类新型的三维无定形胶凝材料，通过地聚合反应过程由铝硅酸盐前驱体(如粉煤灰或高炉炉渣)、碱活化剂和水的混合物合成。硅铝原材料在酸性或碱性溶液中溶解形成硅酸盐和铝酸盐单体，然后通过单体重新聚合形成分子链，分子链及单体之间聚合，形成具有三维网络结构的地聚物。随着现代化的快速的发展，普通硅酸盐水泥(opc)在基础设施项目建设中的需求量日益增加。然而，opc生产工程中需要消耗化石燃料，同时排放大量的二氧化碳。为了减少能源消耗和降低温室效应，许多研究人员开发了地聚物胶凝材料来替代opc作为建筑材料。相比较opc，地聚物除了能减少二氧化碳排放和能源消耗，还表现出优异的机械性能。研究人员也证实了地聚物的其他性能，如高弯曲强度、耐火性、耐腐蚀、抗碳化和抗硫酸盐侵蚀等性能。研究人员认为，地聚物可以作为opc的潜在替代品。然而，考虑到实际应用环境情况，替换opc需要高抗压强度和抗冻性。混凝土可能会受到由极端天气和温度引起的各种侵蚀。在偏远地区的气候温差较大，这对地聚物的抗冻性能有一定的要求。抗压强度和抗冻性影响地质聚合物作为建筑材料的使用，这是许多研究人员关注的焦点。
2、为了提高地聚物的抗压强度和抗冻性，研究人员也提出了许多策略。地聚物在冻融条件下的耐久性对延长地聚物使用寿命、发展高性能地聚物具有重要意义。一些研究人员通过调整原材料的比例来提高抗压强度。同时研究表明在地聚合过程中，源硅铝酸盐材料的溶解速率、聚合程度和缩合反
3、火山灰在自然界中大量沉积，可以低成本开采。火山灰及其火山灰质材料因其无定型相、反应活性高等性质，可在碱环境激发中通过溶解、缩聚、固化形成三维网络结构的地聚物。因此，可以通过添加适当比例的高炉炉渣来提高火山灰基地聚物室温抗压强度和耐冻融性能。本专利技术通过复合的电石渣-芒硝-硅酸钠进行碱激发反应，以火山灰和高炉炉渣为原料，制备了一种具有较高抗压强度和较好耐冻融性能的地聚物，并详细描述了其制备方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决现有技术的缺陷，提供一种复合废碱激发合成的耐冻融火山灰基地聚物制备方法，该地聚物为由电石渣-芒硝-硅酸钠复合的三重碱激发剂激发火山灰和高炉炉渣合成的耐冻融地聚物，具有抗压强度高，冻融循环耐久性好等特点；本专利技术应用环保型材料制备方法，充分发挥固体废弃物的利用价值，可以降低地聚物的生产成本，以电石渣-芒硝-硅酸钠为复合碱激发剂提高了地聚物的基体密度，从而提高冻融耐久性，三重复合废碱体系具有较好的碱活化性能，可加速地聚反应进程从而获得致密的凝胶基质，以此地聚物作为普通硅酸盐水泥的替代品，能够提升处于寒冷环境下的建筑物寿命，具有良好的应用前景。
2、为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
3、一种复合废碱激发合成的耐冻融火山灰基地聚物，包括以下原料：火山灰与高炉炉渣的混合物、复合碱激发剂。
4、进一步地，火山灰与高炉炉渣的混合物；其中，所述混合物中火山灰的质量分数为30％-60％，高炉炉渣的质量分数为40％-70％，质量分数之和为100％；
5、进一步地，复合碱激发剂为电石渣-芒硝-硅酸钠-水；其中，电石渣、芒硝、硅酸钠和水的摩尔比为0.44-0.64：0.15-0.25：0.2-0.3：6-6.67；其中电石渣与火山灰与高炉炉渣的混合物质量比为32.9-47.3：120-150；芒硝与火山灰与高炉炉渣的混合物质量比为21.3-35.5：120-150；硅酸钠与火山灰与高炉炉渣的混合物质量比为24.4-36.6：120-150；水与火山灰与高炉炉渣的混合物质量比为108-120：120-150。
6、进一步的，所述电石渣由电石水解获取乙炔气后废渣而得，将其研磨筛分，使其粒径小于100μm，其中cao含量为90-70wt％。
7、进一步的，所述芒硝为硫酸钠，属于分析纯试剂。
8、进一步的，所述硅酸钠为固体或液体硅酸钠。
9、进一步的，所述火山灰为具有火山灰质活性的粉末状，粒径小于100μm，其中al2o3含量为10-30wt％，sio2含量为90-70wt％。
10、进一步的，所述高炉炉渣经过研磨筛分，粒径小于100μm，其中cao含量为20-50wt％。
11、一种复合废碱激发合成的耐冻融火山灰基地聚物制备方法，具体包括如下步骤：
12、步骤s1：将电石渣在磨矿机中破碎磨粉，然后过筛，将其与溶解在水中的芒硝和硅酸钠混合，得到碱激发剂a；
13、步骤s2：分别称取火山灰、高炉炉渣，将各上述原料倒入烧杯后混合均匀，得到混合物b；
14、步骤s3：将配置好的混合物b与碱激发剂a混合均匀，并搅拌，搅拌后注入钢模，在振动台上振动以去除浆体气泡，之后将模具密封，在烘箱中养护成型，随后从烘箱中取出，在水泥养护箱中固化后脱模，即得到复合废碱激发合成的耐冻融火山灰基地聚物。
15、进一步的，所述步骤s1电石渣在磨矿机中破碎磨粉30-50min，然后过筛过100-300目筛子。
16、进一步的，所述步骤s3搅拌时间为10-30min；振动台振动时间为5-10min。
17、进一步的，所述步骤s3中养护温度为60-90℃，养护时间为6-24h；固化时间为28-40d。
18、本专利技术的主要创新点在于采用电石渣-芒硝-硅酸钠复合废碱激发剂，三重复合废碱活化剂不但能够增加地聚物的抗压强度，同时也可以增加地聚物的冻融耐久性，在本专利技术的反应体系中，电石渣-芒硝-硅酸钠与火山灰和高炉炉渣反应以后生成的三维结构能够使其抗压强度和冻融耐久性明显增加，采用电石渣、芒硝、硅酸钠三重复合碱激发剂制备的地聚物样品的抗压强度及冻融耐久性性均优于双重或者单一复合激发剂所制备的地聚物。
19、本专利技术的有益效果为：
20、1)本专利技术的高抗压强度和耐冻融性能地聚物利用的是价格低廉的工业废弃物电石渣、高炉炉渣，能降低工程造价，有效地提高了工业废弃物的利用率；
21、2)所采用的火山灰属于火山喷发产生的碎石和矿物质粒子，其来源广本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种复合废碱激发合成的耐冻融火山灰基地聚物，其特征在于，包括以下原料：火山灰与高炉炉渣的混合物、复合碱激发剂；其中火山灰与高炉炉渣的混合物包括30wt%-600wt%火山、400wt%-700wt%高炉炉渣；复合碱激发剂为电石渣-芒硝-硅酸钠-水混合物；水与火山灰与高炉炉渣的混合物质量比为108-120：120-150。
2.如权利要求1所述的一种复合废碱激发合成的耐冻融火山灰基地聚物，其特征在于，所述电石渣由电石水解获取乙炔气后废渣而得，将其研磨筛分，使其粒径小于100 μm，其中CaO含量为70-90 wt%；其中，电石渣、芒硝、硅酸钠和水的摩尔比为0.44-0.64：0.15-0.25：0.2-0.3：6-6.67；其中电石渣与火山灰与高炉炉渣的混合物质量比为32.9-47.3：120-150。
3.如权利要求1所述的一种复合废碱激发合成的耐冻融火山灰基地聚物，其特征在于，所述芒硝为硫酸钠；芒硝与火山灰与高炉炉渣的混合物质量比为21.3-35.5：120-150。
4.如权利要求1所述的一种复合废碱激发合成的耐冻融火山灰基地聚物，其特
5.如权利要求1所述的一种复合废碱激发合成的耐冻融火山灰基地聚物，其特征在于，所述火山灰为具有火山灰质活性的粉末状，粒径小于100 μm，其中Al2O3含量为10 -30 wt%，SiO2含量为90-70 wt%。
6.如权利要求1所述的一种复合废碱激发合成的耐冻融火山灰基地聚物，其特征在于，所述高炉炉渣经过研磨筛分，粒径小于100 μm，其中CaO含量为20-50 wt%。
7.一种复合废碱激发合成的耐冻融火山灰基地聚物制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括如下步骤：
8.如权利要求7中所述的一种复合废碱激发合成的耐冻融火山灰基地聚物制备方法，其特征在于，所述步骤S1电石渣在磨矿机中破碎磨粉30 -50 min，然后过筛过100 -300目筛子。
9.如权利要求7中所述的一种复合废碱激发合成的耐冻融火山灰基地聚物制备方法，其特征在于，所述步骤S3搅拌时间为10 -30 min；振动台振动时间为5 -10 min。
10.如权利要求7中所述的一种复合废碱激发合成的耐冻融火山灰基地聚物制备方法，其特征在于，所述步骤S3中养护温度为60 -90 ℃，养护时间为6 -24 h；固化时间为28-40d。
...【技术特征摘要】
1.一种复合废碱激发合成的耐冻融火山灰基地聚物，其特征在于，包括以下原料：火山灰与高炉炉渣的混合物、复合碱激发剂；其中火山灰与高炉炉渣的混合物包括30wt%-600wt%火山、400wt%-700wt%高炉炉渣；复合碱激发剂为电石渣-芒硝-硅酸钠-水混合物；水与火山灰与高炉炉渣的混合物质量比为108-120：120-150。
2.如权利要求1所述的一种复合废碱激发合成的耐冻融火山灰基地聚物，其特征在于，所述电石渣由电石水解获取乙炔气后废渣而得，将其研磨筛分，使其粒径小于100 μm，其中cao含量为70-90 wt%；其中，电石渣、芒硝、硅酸钠和水的摩尔比为0.44-0.64：0.15-0.25：0.2-0.3：6-6.67；其中电石渣与火山灰与高炉炉渣的混合物质量比为32.9-47.3：120-150。
3.如权利要求1所述的一种复合废碱激发合成的耐冻融火山灰基地聚物，其特征在于，所述芒硝为硫酸钠；芒硝与火山灰与高炉炉渣的混合物质量比为21.3-35.5：120-150。
4.如权利要求1所述的一种复合废碱激发合成的耐冻融火山灰基地聚物，其特征在于，所述硅酸钠为固体或液体硅酸钠；硅酸钠与火山灰与高炉炉渣的混合物质量比为24.4-36.6：120...
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