[發明專利]一種沸石地聚物膠凝材料的制備方法

在審

• 申請號: 202010559742.3
• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN111499238A
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 羅百福;馮勤勤;李誠;王東;張偉
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: C04B12/00
• 分類號: C04B12/00;C04B7/26;C04B7/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種沸石地聚物膠凝材料的制備方法，該方法包括以下步驟：（1）制備硅鋁質混合料；（2）配制堿性活化劑；（3）制備沸石地聚物膠凝材料。該地聚物膠凝材料合理利用偏高嶺土、沸石、赤泥、粉煤灰、氧化鎂等原料，提升了各材料組分的活化反應，堿金屬離子牢固結合于反應產物中，表面泛霜問題可以稍微緩解。本發明制作的沸石地聚物膠凝材料強度高，硬化速度快，28天強度可達48MPa以上。原料中的氧化鎂起著填充、膨脹劑作用，可有效吸收二氧化碳。通過優化配比，該地聚物耐腐蝕性較普通硅酸鹽水泥更優異，毛細孔數量少，抗滲性好且收縮小，凝結速度快，適用性強，符合生態環保可持續的發展要求。

技術領域

本發明屬于建筑材料領域，具體涉及一種沸石地聚物膠凝材料及其制備方法。

背景技術

地聚物的制備為通過燒粘土（偏高嶺土）、堿激發劑等材料，經過相應處理，反應得到的一種新材料。這種具有三維氧化物網絡結構的無機聚合材料，與陶瓷性能很相似，有優于水泥的性能。制作過程中材料不需高溫處理，可以直接使用或低溫下使用，原料簡單來源廣泛，價格低廉，比水泥的二氧化碳排放量更少，節能減排。同時在堿性條件下，地聚的硅鋁酸的脫水反應是可逆的，產物還可以在粉碎之后二次利用，比水泥更環保。制作過程簡單，其類晶體結構可以包裹金屬離子和毒性物質，內在離子還可吸附金屬離子，膠凝效果非常快，在較短時間即可達到高強度。據文獻記載，地聚物膠凝材料在酸性條件下，也可由有很大的強度保有率，耐酸性高，強度下降較慢。

CN105271848A發明以高嶺土和錳尾礦渣為主要原料制備，制作工藝簡單，利用錳尾礦渣替代了部分偏高嶺土，降低了地聚物膠凝材料的成本，提高了錳尾礦綜合利用程度，但因堿激發劑水玻璃的摻量、模數很難保證地聚物的膠凝效果，且收縮較大。

當前地聚物膠凝材料主要存在以下問題：（1）快凝，如何使其凝結時間控制在一個合適范圍內又不明顯降低強度；（2）表面容易泛霜，不僅影響制品的外觀，而且會降低制品的抗滲性和界面與界面之間的結合強度；（3）堿骨料反應破壞的長期過程，對于各種抑制堿骨料反應的礦物摻合料或外加劑的深入研究非常必要；（4）收縮，掌握各組分之間的性質和關系通過相應手段可以降低收縮；（5）強度易受波動，礦物結構不穩定等等，另外粉煤灰的活性很難激活，如何將這些問題控制在一個合理范圍內，最大限度的利用物質且有很好的使用效果對現實有重要的意義。

發明內容

本發明的主要目的在于針對現有技術存在的不足，提供一種沸石地聚物膠凝材料，20℃水化6h，即可達到要求強度，凝結時間快且強度高，緩解了表面泛霜的問題，此外，該膠凝材料能達到收縮小、耐腐蝕性好的效果，在道路、橋梁及軍事設施等可運用其進行快速搶修。

為實現上述目的，本發明的技術方案為：

一種沸石地聚物膠凝材料的制備方法，包括以下步驟：

1）制備硅鋁質混合料：a.將大塊純細高嶺土進行水洗、過濾、烘干處理后放在行星球磨機的不銹鋼罐中研磨3h，篩分后放入高溫爐中，在700℃下煅燒2小時得到偏高嶺土粉末；b.混合一定量粉煤灰、沸石、氧化鎂、赤泥，混合均勻烘干得到硅鋁質混合料；

2）配制堿性活化劑：先將氫氧化鈉和一定量水融合得到氫氧化鈉溶液，再加入水玻璃，制取不同模數的堿活性激發劑，常溫放置冷卻12小時；

3）制備沸石地聚物膠凝材料：將硅鋁質混合料緩緩加入到堿性活化劑中，邊攪拌，邊加入蒸餾水，直到液固比為2/1，在充分攪拌后放入到85℃烘箱中，保存12小時，脫模即制得沸石地聚物膠凝材料。

作為本發明的一種優選技術方案，所述步驟1）具體包括：所述偏高嶺土100份，所述粉煤灰占所述偏高嶺土質量的10%-15%，所述沸石占所述偏高嶺土質量的5%-12%，所述氧化鎂占所述偏高嶺土質量的1-5%，赤泥占所述偏高嶺土的10%-15%；所述偏高嶺土活性指數≥110。