【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水泥基建筑材料，尤其是涉及一种气凝胶保温管道及其制备方法。
技术介绍
1、工业管道往往需要保温、保冷等措施，目前常用岩棉、聚氨酯发泡材料等材料作为保温材料，然而，上述材料的耐热性和耐久性较差，经常需要更换。
2、气凝胶是近些年来被研发的保温材料，具有质量轻、热导率低，被广泛应用于保温领域，然而，气凝胶隔热材料通常用作气凝胶纤维毡，利用纤维对气凝胶进行增强。
3、现有技术cn106007635a公开一种表面无尘处理的气凝胶复合材料，以气凝胶毡、气凝胶板、气凝胶筒体和气凝胶异形件为基材，在基材表面涂覆致密涂层，cn106630930a公开一种连续制备气凝胶保温隔热毡的方法，将矿物纤维表面的基团激活，并通过与亲水性高分子材料交联凝胶化，使矿物纤维表面形成凝胶从而具有柔性，进一步与二氧化硅湿凝胶复合均匀后形成复合凝胶，并将复合凝胶连续成型、阶梯干燥得到成卷的气凝胶保温隔热毡，cn111646769a公开一种燃气蒸汽锅炉烟气管道的施工方法，包括如下步骤：s1钢结构层搭建：按照设计图纸，标出烟气管道立柱安装位置，将钢架搭建在标记的立柱位置上；s2用网格布分别沿钢结构层内部、外部各包裹成一圈，形成空心双层网格布半封闭结构；s3向空心双层网格布半封闭结构填充隔热层流体物，自然凝固后，拆除网格布；s4在隔热层表面依次喷涂气密层中硅烷偶联剂、丙烯酸树脂。然而，将气凝胶用于管道保温时，常将气凝胶作为填料制备涂料，涂料制备得到的涂层较薄，无法充分发挥保温优势，或者将气凝胶纤维毡进行弯曲后粘贴，但弯曲过程会导致纤维毡
技术实现思路
1、为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种气凝胶保温管道，采用水泥、粉煤灰、石灰石粉并制备增粘活性粉体作为胶凝材料，添加气凝胶粉末作为保温填料，并添加减水剂、醇胺、气相纳米二氧化硅、聚乙烯醇、早强剂和消泡剂作为助剂，通过3d打印方式成型块体材料，并按照管道尺寸进行内径外径的切割处理，方便套接于工业热力管道，具有优异的保温效果和力学性能。
2、具体的，本专利技术气凝胶保温管道，由以下重量份原材料经混合、3d打印、切割制备而成：
3、水泥100-110份，粉煤灰20-30份，石灰石粉10-20份，增粘活性粉体20-30份，气凝胶粉末8-12份，减水剂2-3份，醇胺1-2份，气相纳米二氧化硅1-2份，聚乙二醇0.5-0.8份，早强剂0.3-0.5份，消泡剂0.2-0.3份，水45-50份。
4、气凝胶具有良好的保温性能，但其密度比陶粒、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石等轻骨料还要小得多，极易在水泥浆料中上浮，不易分散均匀，并且强制搅拌过程中容易破碎，因此，本专利技术利用3d打印技术进行成型，采用气凝胶粉末作为轻质填料，克服轻骨料造成的后续混合、切割等工序造成的技术难题，通过水泥浆料粘度的调节，实现气凝胶粉末在水泥浆中的均匀分散，从而提高成型效果。
5、优选的，所述增粘活性粉体制备工艺为：将石墨尾矿、镁渣、稻壳灰按质量比1:(0.6-0.8):(0.2-0.3)混合均匀，高温煅烧，急冷，粉磨，即得。
6、为满足3d打印成型需要，水泥浆料需要有一定的粘度和塑性，为满足后续切割加工需要，需要成型坯体具有一定的力学性能，本专利技术采用水泥作为主要胶凝材料，添加粉煤灰、石灰石粉和增粘活性粉体作为胶凝材料，水泥水化形成c-s-h凝胶和钙矾石形成基本粘结骨架，粉煤灰具有火山灰效应，可以同水泥水化产生的氢氧化钙进行反应生成水化产物，对水泥水化进行补充，石灰石粉可提高水泥浆料粘度和塑性，并可起到微集料效应，提高密实性能。
7、石墨矿开采过程中会产生粉状石墨尾矿，其主要化学组成为sio2、al2o3、cao、fe2o3，其中又以sio2占比最高，镁渣是金属镁冶炼过程中产生的工业废渣，主要化学成分为cao、sio2、mgo、fe2o3，并含有部分f-cao，稻壳灰为稻壳燃烧后产生的粉末，主要成分为sio2，并含有一定量c、k、na等元素，石墨尾矿活性较低，镁渣具有高碱性，稻壳灰硅含量高，具有一定活性，本专利技术通过大量试验研究，将三者进行高温煅烧后急冷、粉磨，得到一种新掺合料，试验过程中发现，其含有大量c3s、c2s，并含有部分c3a和含cao-mgo-sio2固溶体，不仅大幅提高强度，并且其具有较高的需水量，可提高浆料粘度，利用本专利技术胶凝材料可抵消气凝胶粉末添加造成的力学强度损失，使成型体具有较高的强度，有利于3d打印成型及后续的切割工艺。
8、优选的，所述水泥为普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥的至少一种。
9、优选的，所述粉煤灰为一级粉煤灰或二级粉煤灰。
10、优选的，所述石灰石粉粒径≤45μm。
11、优选的，所述气凝胶粉末粒径为10-25μm。
12、优选的，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
13、优选的，所述醇胺为三乙醇胺、三异丙醇胺、二乙醇胺的至少一种。
14、优选的，所述早强剂为硝酸钙、氯化钙的至少一种。
15、优选的，所述消泡剂为有机硅消泡剂。
16、优选的，所述增粘活性粉体制备工艺中，高温煅烧为在1200-1300℃煅烧2-4h，粉磨至粒径≤75μm。
17、本专利技术添加气相纳米二氧化硅，其溶于水的过程发生放热，且可以增加浆料粘度，并提高水泥基材料力学性能，效果完全优于纳米二氧化硅，聚乙二醇的添加可提高气凝胶粉末分散性，减水剂可提高浆料和易性，醇胺和早强剂可提高水泥基材料早期和后期力学性能。
18、本专利技术还涉及上述气凝胶保温管道的制备方法，具体的，包括如下步骤：
19、1）按重量份称取各原料，
20、2）将各原料混合均匀，得3d打印浆料，
21、3）将3d打印浆料打印成型，得坯体，
22、4）将坯体进行养护，
23、5）按尺寸进行切割。
24、优选的，步骤2）可采用分步混合，将各原料混合均匀即可。
25、优选的，步骤4）采用标准养护。
26、优选的，步骤5）可根据工业管道尺寸确定切割的内径尺寸，根据保温效果结合厚度需要确定切割的外径尺寸，切割得到的气凝胶保温管道可进行工业管道的插接套接。
27、本专利技术具有以下技术优势：
28、1.本专利技术利用石墨尾矿、煤渣和稻壳灰制备增粘活性粉体，具有良好的增稠效果和水化活性，与石灰石粉、气相纳米二氧化硅共同提高浆料粘度，保证3d打印成型，
29、2.本专利技术采用水泥、粉煤灰、石灰石粉、增粘活性粉体作为胶凝材料，并添加醇胺、早强剂，保证成型体力学性能，为切割工序提供强度保证，
30、3.本专利技术利用3d打印制备坯体，经养护后按尺寸进行切割制备气凝胶保温管道，保温效果好，力学性能优异，尺寸可设计。
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1.一种气凝胶保温管道，其特征在于，由以下重量份原材料经混合、3D打印、切割制备而成：
2.根据权利要求1所述气凝胶保温管道，其特征在于，所述水泥为普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥的至少一种。
3.根据权利要求1所述气凝胶保温管道，其特征在于，所述粉煤灰为一级粉煤灰或二级粉煤灰。
4.根据权利要求1所述气凝胶保温管道，其特征在于，所述石灰石粉粒径≤45μm。
5.根据权利要求1所述气凝胶保温管道，其特征在于，所述气凝胶粉末粒径为10-25μm。
6.根据权利要求1所述气凝胶保温管道，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
7.根据权利要求1所述气凝胶保温管道，其特征在于，所述醇胺为三乙醇胺、三异丙醇胺、二乙醇胺的至少一种。
8.根据权利要求1所述气凝胶保温管道，其特征在于，所述早强剂为硝酸钙、氯化钙的至少一种。
9.根据权利要求1所述气凝胶保温管道，其特征在于，所述增粘活性粉体制备工艺中，高温煅烧为在1200-1300℃煅烧2-4h，粉磨至粒径≤75μm。
10.根据权利要求1-
...【技术特征摘要】
1.一种气凝胶保温管道，其特征在于，由以下重量份原材料经混合、3d打印、切割制备而成：
2.根据权利要求1所述气凝胶保温管道，其特征在于，所述水泥为普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥的至少一种。
3.根据权利要求1所述气凝胶保温管道，其特征在于，所述粉煤灰为一级粉煤灰或二级粉煤灰。
4.根据权利要求1所述气凝胶保温管道，其特征在于，所述石灰石粉粒径≤45μm。
5.根据权利要求1所述气凝胶保温管道，其特征在于，所述气凝胶粉末粒径为10-25μm。
6.根据权利要求1所述气凝...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙其峰，伊希斌，李忠杰，李忠军，
申请(专利权)人：山东茂盛管业有限公司，
类型：发明
国别省市：
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