[發明專利]一種地質聚合物凝膠材料及其應用

在審

• 申請號: 202010151361.1
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111253094A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 于家琳;李剛;任杰;李爍;周小芳
• 申請（專利權）人: 北京建工資源循環利用投資有限公司;北京建工集團有限責任公司
• 主分類號: C04B7/26
• 分類號: C04B7/26;C04B7/153;C04B12/00;C04B28/00;C04B111/60
• 代理公司: 北京中建聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 11004
• 代理人: 劉湘舟;宋元松

本發明提供了一種地質聚合物凝膠材料及其應用，制備所述地質聚合物凝膠材料以紅磚土、粉煤灰和礦渣作為前驅體，利用硅酸鈉和/或氫氧化鈉作為激發劑，制備得到的凝膠材料工作性良好，可用于制備砂漿或混凝土。本發明所述的前驅體均屬于工業廢棄物和建筑垃圾，其中，紅磚土露天堆放引起粉塵逸散，會帶來嚴重的環境問題，二次消納還增加處置成本；粉煤灰和礦渣的價格低廉。經本發明制備得到的地質聚合物砂漿中粉煤灰和礦渣中的硅鋁成分的鍵合重新活化、斷裂并重組，產生良好的膠凝性，其強度和耐久性等方面均優于普通硅酸鹽水泥制備的混凝土，是一種綠色建筑材料。

技術領域

本發明屬于無機非金屬材料領域，特別涉及一種地質聚合物凝膠材料及其應用。

背景技術

隨著中國城鎮化建設的持續進行，大規模的拆遷改造工程產生大量的廢棄建筑垃圾，如磚瓦結構中紅磚土、混凝土粉塵以及各種大小不一，形狀不規則的粗細骨料等。根據中華研普行業調研報告對國內建筑垃圾產生量的預測，到2020年我國的建筑垃圾產量將達到接近40億噸。而當前我國對于建筑垃圾的回收利用率僅有5%，主要處理方式是堆放和填埋或焚燒。這種粗放型的處理方式與發達國家的高回收利用率相比差距很大。若繼續采取簡單的堆放方式，每年新產生超過3億噸的建筑垃圾就要占用超過200平方公里的土地。同時，由于露天或者填埋所帶來的的環境問題比如粉塵的逸散（揚塵）等也非常嚴峻。因此如何有效并大量處理和利用這些建筑垃圾便成為了當務之急。同時，近些年來，由于水泥制造成本的增加和節能減排、可持續發展的要求，地質聚合物技術再一次被工業界和科研人員所重視。

目前已公開的技術主要側重地聚物膠凝材料的制備，嘗試以不同的工業廢棄物作為堿激發的原材料。如2014年劉錚等公開了一種使用赤泥制備地聚物膠凝材料的思路和制備方法。中科盛聯在2018年推出了通過就地回收利用處理城市廢棄建筑垃圾的方法。項目中把廢棄物中的水泥、鋼筋、木材和砂石等利用不同成分和物理性能進行重新分類整理。如水泥塊和砂石等進行破碎機破碎，然后篩分，不同規格的骨料顆粒用于鐵路路基道渣、預制地磚或者路基找平層等。但并未提出對粉塵如何進行有效利用，對于粉塵的處理幾乎為空白。同時，近些年來，水泥制造成本不斷增加，對節能減排和可持續發展的要求也越來越高。

發明內容

針對上述存在的問題，本發明的目的是消納建筑垃圾中的粉塵，結合地聚物的制備，提供一種地質聚合物凝膠材料及其應用。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種地質聚合物凝膠材料，原料包括前驅體和激發劑，激發劑含量為前驅體質量分數的5%-10%：

所述前驅體包括紅磚土、粉煤灰和礦渣，重量份數比為：

紅磚土 1

粉煤灰 0.5-2

礦渣 0.5-2；

所述激發劑為硅酸鈉、氫氧化鈉或兩者的混合物。

本發明的另一方面：

上述的地質聚合物凝膠材料的應用，所述凝膠材料可應用于制備砂漿和混凝土。

一種地質聚合物砂漿的制備方法，包括以下步驟：

1）將紅磚土、粉煤灰和礦渣以及細骨料按照比例混合均勻，得到砂漿；

所述紅磚土、粉煤灰和礦渣，重量份數比為：

紅磚土 1

粉煤灰 0.5-2

礦渣 0.5-2；

所述細骨料為粒徑小于4.75mm的細砂；