[發明專利]無機聚合物新型輕質混凝土及其制備方法

在審

• 申請號: 202010961023.4
• 申請日: 2020-09-14
• 公開（公告）號: CN111807776A
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 丁銳;鄒利波
• 申請（專利權）人: 佛山市中基重科鋼結構開發有限公司;丁銳
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00;C04B38/00;C04B111/20
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 蔣歡妹;譚健洪

本發明公開了一種無機聚合物新型輕質混凝土及其制備方法，涉及建筑材料技術領域，由新型液態無機膠凝材料和復合輕質骨料混合攪拌然后澆筑養護而成，所述新型液態無機膠凝材料的水化產物是以硅氧四面體與鋁氧四面體聚合而成的具有非晶態和準晶態特征的三維空間網絡聚合體，不含有易被溶解的晶體產物，耐久性能要遠遠優于硅酸鹽水泥混凝土，解決了現有技術硅酸鹽水泥終凝時間基本上都會超過7個小時且早期強度較差且耐久性能差的問題，解決了現有技術能耗高且不環保的問題，同時解決了工業生產產生的鋼鐵廢渣、電廠粉煤灰等廢物的再生利用問題。

技術領域

本發明涉及建筑材料技術領域，具體涉及一種無機聚合物新型輕質混凝土及其制備方法。

背景技術

目前，硅酸鹽系列水泥的生產工藝總結起來可概括為“兩磨一燒”工藝，其中“一磨”是指生料的配置與磨細，生料是指生產硅酸鹽水泥的原材料，主要包括石灰石、黏土、鐵礦粉等不可再生礦物； “一燒”工藝是指生料的燒結，制備成硅酸鹽水泥熟料；最后“一磨”是將硅酸鹽水泥熟料摻入適量石膏，共同磨細制備硅酸鹽水泥成品。在硅酸鹽水泥的生產過程中普遍存在的問題是：一是高能耗、污染環境；二是浪費大量不可再生資源。生料粉磨過程需要先將塊狀石灰石等原材料經過破碎、粉磨制成粉末狀生料，這個過程需要提供大量的電力資源；生料燒制過程中，一般都需要在1450℃的高溫下進行，這就需要消耗大量的優質化石燃料資源和電力資源，同時會釋放出大量的CO₂等溫室氣體；熟料的粉磨加工也要消耗大量的電力資源。提供電力的火力發電廠主要以燃燒化石燃料為主，發電過程會產生大量的CO₂等溫室氣體以及工業廢棄物，例如：燃燒煤粉產生的粉煤灰以及燃燒油頁巖所產生的油頁巖灰渣等。另外生料制備也會消耗掉大量的石灰石和粘土資源，對這些不可再生的礦物資源持續性大量消耗將會對人類社會產生重大影響。此外，采用硅酸鹽水泥制備的建筑物普遍存在著耐久性較差的問題。硅酸鹽水泥制品的理論使用年限為100年，但現實中，硅酸鹽水泥基建筑物往往使用年限達到50年左右就需要大修或是拆除重建。這會使得建筑行業產生巨大的資源和金錢的浪費，Meha提到迪拜于1975年修建一個隧道的樁基礎，僅僅使用了12年就出現了混凝土結構破壞，于1986年停止使用。Gjorv研究了挪威由硅酸鹽水泥混凝土制備的橋梁, 結構表明那些在1970年以后修建的橋梁25%出現了嚴重的腐蝕問題。其他研究人員提到美國60萬座橋梁中有40%左右遭受了不同程度的腐蝕破壞，預計維修費用超過500億美元。據不完全統計，我國僅2016年的建筑維修費用就高達4648.74億元，還將隨著我國建筑面積增加而增長。

硅酸鹽水泥建筑結構耐久性差的原因，從其根本角度出發，是由水泥水化產物特征及結構缺陷所造成的。眾所周知，硅酸鹽水泥水化產物主要包括：水化硅酸鈣凝膠體、水化鐵酸鈣凝膠體、水化鋁酸鈣晶體、水化硫鋁酸鈣晶體、氫氧化鈣晶體及少量的未水化水泥顆粒，與地殼中巖石化學組分的差異較大。其中，凝膠體賦予水泥石強度，而體系中存在的晶體產物，是水泥石強度及耐久性不良的影響因素，其中Ca(OH)₂晶體對水泥石的耐久性能的降低尤為明顯。這是因為Ca(OH)₂晶體易溶于水，往往會隨著混凝土內孔隙中水份的蒸發而流失，從而造成堿度降低，然而水泥的水化產物的C-S-H凝膠體必須在較高的堿性條件下才能夠長期穩定存在，隨著Ca(OH)₂晶體的溶解流失，C-S-H凝膠穩定存在的條件得不到滿足，最終分解破壞結構，影響混凝土的耐久性，這也是混凝土受淡水侵蝕的原理。此外，普通硅酸鹽混凝土還會受到海水侵蝕、硫鋁酸鹽侵蝕、CO₂侵蝕等，這些都不利于硅酸鹽水泥混凝土結構的耐久性。現有技術硅酸鹽水泥終凝時間基本上都會超過7個小時且早期強度較差只能達到最終強度的10%。

發明內容