[發明專利]地質聚合物的制備方法

無效

• 申請號: 200910215579.2
• 申請日: 2009-12-21
• 公開（公告）號: CN101786808A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發明（設計）人: 趙俊梅;張金山;顏春軍
• 申請（專利權）人: 內蒙古科技大學
• 主分類號: C04B7/24
• 分類號: C04B7/24
• 代理公司: 包頭市專利事務所 15101
• 代理人: 莊英菊

技術領域

本發明涉及一種地質聚合物的制備方法，屬于無機非金屬膠凝材料領域。

背景技術

地質聚合物(Geopolymer)的概念最早是由法國學者Joseph?Dayidovtis于1978年提出的，地質聚合物被認為是由地球化學作用或人工模仿地質合成作用而制造出的以無機聚合物為機體的人造巖石。這種人造巖石具有天然巖石一樣的強度、耐久性和體積穩定性。目前，比較普遍被接受的地質聚合物形成的原理是，具有一定活性的含鋁硅酸鹽物質，在氫氧化鈉或氫氧化鉀的作用下向水溶液中游離出AI(OH)₄^-和OSi(OH)₃^-，然后逐漸聚合形成硅鋁氧結構的聚合體，使成型體的強度不斷增加。其硬化與產生強度的過程與傳統的硅酸鹽水泥有明顯的區別。

國外生產地質聚合物均以輕燒高嶺土和堿溶液或水玻璃為主要原料。以具有火山灰活性的工業廢渣(如高爐水渣、鋼渣、粉煤灰、煤矸石、廢磚粉、廢玻璃等，以及城市垃圾后的爐渣)為主要原料制備的地質聚合物，是一類不同于水泥，但可以在許多場合取代水泥，并具有比水泥更優異性能的膠凝材料體系。地質聚合物是以硅氧四面體和鋁氧四面體以角頂相連而形成的具有非晶態和半晶態特征的三維網絡狀固體材料。其主要特點有：①地質聚合物具有很高的強度，地質聚合物容易獲得高強度且后期強度穩步增長，地質聚合物28天強度可達60～150MPa，1年強度比28天強度增長20％以上。地質聚合物標準稠度用水量為28～30％，同時由于堿組分的表面活性作用，使地質聚合物拌合物有很好的和易性，便于成型和施工。②硬化快早期強度高：1天強度可達30～60Mpa，可用于混凝土路面修補和搶修工程。③地質聚合物具有良好的耐酸性。④地質聚合物具有良好的體積穩定性。⑤地質聚合物的水化熱低，屬于低熱水泥，可用于大體積混凝土工程。⑥地質聚合物具有良好的抗凍融性能好：普通混凝土抗凍融循環一般在300次以內，而地質聚合物混凝土能經受300～1000次凍融循環，可用于抗凍混凝土施工。經專利檢索發現在我國申請有關地質聚合物制備和應用的相關技術專利有8條。國外申請有關地質聚合物制備與應用技術的專利共62條，以美國最多，為27條，歐洲各主要國家以及日本、澳大利亞、加拿大等國都有申請。在已申請的專利中，以利用粉煤灰和煅燒高嶺土為主要原料的最多，制備的典型方法都以鋁硅酸鹽、硅酸(鉀)鈉、氫氧化鈉或氫氧化鉀為主要原料，地質聚合物制備多數是固體和液體雙組份，使用不方便。

發明內容

本發明目的在于提供一種提高瓦斯灰利用率，降低水泥生產過程中對環境造成的污染的地質聚合物的制備方法。

技術解決方案：本發明包括下列原料的重量百分比：瓦斯灰10～60％、礦渣粉30～70％、氫氧化鈉5～10％、二水石膏3～10％；

制備方法如下：將上述原料中的礦渣烘干，粉碎至5000cm²/g以上比表面積，將粉碎后的礦渣與瓦斯灰、氫氧化鈉和二水石膏按上述比例混合均勻，制成聚合物。

本發明以瓦斯灰、礦渣為主要原料，提高了瓦斯灰的利用率，用固體激發劑制備地質聚合物，解決了生產水泥過程中所造成的環境污染，變廢為寶，使用方便。

本發明的優點是：

(1)制備工藝簡單，成本非常低，只用固體激發劑，生產過程不產生污染。

(2)瓦斯灰和礦渣是工業廢物，本發明為綠色建材增添了新成員。

具體實施方式

本發明地質聚合物材料的制備方法，生產所用的主要原料見表1，表2為聚合物的四個實施配料，表3為四個實施配料制備的聚合物基本性能。

表1瓦斯灰和礦渣的化學組成

表2聚合物的四個實施配料

表3四個實施配料制備的聚合物基本性能

本發明主要原材料包括：原狀瓦斯灰、礦渣，將礦渣置于105℃的烘箱中干燥24h，粉磨至5000cm²/g以上比表面積；

地質聚合物制備：將瓦斯灰、礦渣粉、氫氧化鈉、二水石膏按表2中的四個實施方式進行配料；按GB/T17671-1999水泥膠砂強度檢驗方法制備并進行強度檢驗。制備的聚合物與標準砂的比例為1∶3，聚合物與水的比例為0.5。標準稠度、凝結時間按GB/T1346-2001標準進行檢驗。凈漿試件采用40mm×40mm×40mm試模，在溫度為20℃，濕度90％的濕氣養護箱內養護24h后脫模，脫模后在20℃的溫度和90％以上濕度下進行養護，按規定齡期，用萬能實驗機測定強度。