[發明專利]一種耐久抗凍型地聚物復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 202110010890.4
• 申請日: 2021-01-06
• 公開（公告）號: CN112456890A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 雷洪軍
• 申請（專利權）人: 成都含蓬婁環保科技有限公司
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00;C04B20/10;C04B20/04;C04B20/02;C04B111/76
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本發明涉及一種耐久抗凍型地聚物復合材料的制備方法，屬于地聚物材料技術領域。本發明技術方案針對技術問題進行改良，先采用了復合硫酸鈣晶須進行改性，由于地聚物經受多次凍融循環之后內部產生微裂縫所致，隨著微裂縫的緩慢開展，動彈性模量隨之降低，最終凍壞，但是摻入了晶須材料后，晶須纖維與地聚物之間的機械咬合力以及摩擦力承擔了部分引發裂縫和促進裂縫發展的凍融破壞力，起到了較好的拉結作用，延緩了地聚物在經受凍融循環作用后內部微裂縫的發展，從而有效改善傳統地聚物材料的抗凍性能。

技術領域

本發明涉及一種耐久抗凍型地聚物復合材料的制備方法，屬于地聚物材料技術領域。

背景技術

地質聚合物材料具有較高的力學以及耐久性能。地質聚合物具有凝結快，早期強度高等優點，適用于建筑材料的加急修復以及需要快速投入使用的建筑結構。地質聚合物抗壓抗折強度較高，可承擔較大的荷載壓力。其次，地質聚合物還擁有較強的耐久性能。其中，地聚物由于結構致密，孔隙結構較為細密的原因，具有良好的抗滲透性能。地聚物也具有良好的抗氯離子滲透性能。這一特點對于包裹于地聚物中的鋼筋具有良好的防護作用，可使鋼筋材料耐氣離子腐蝕。對于另一類地聚物，其防火以及耐高溫性能顯著，在高溫作用下力學以及結構性能劣化不明顯。另外，地質聚合物由于本身由堿激發溶液激發產生，因此也不存在普通水泥材料常常出現的堿骨料反應等。這一系列的高強度、高酎久性能和綠色材料特性都決定了地聚物作為一種潛在的水泥替代材料的可行性和必要性。

粉煤灰是煤經過燃燒后從其煙氣當中收集到的細灰。由于我國電力行業的急速發展，粉煤灰排放量逐年急劇增加。粉煤灰的主要成分根據不同煤的具體成分差別較大。粉煤灰根據不同的鈣含量可以分成高鈣粉煤灰以及低鈣粉煤灰。不同鈣含量的粉煤灰最終形成的地聚物產物的微觀結構以及力學性能也有較大的差異。有研究表明在常溫下向低鈣粉煤灰當中加入適量的氧化鈣可以提高地質聚合物的力學性能。這是由于在基質中增加的鈣含量可以產生C-S-H凝肢，并且可以促進粉煤灰在堿性溶液中溶解。在高溫養護條件下增加鈣含量則會使地質聚合物的力學性能降低。這是由于鈣在硅鋁結構空間中的存在使三維硅鋁網狀結構發展不充分。這就導致了現有地聚物材料的抗凍性能不佳，所以對其進行結構改性，提高材料的抗凍性能尤為重要。

發明內容

本發明所要解決的技術問題：針對現有地聚物材料中鈣在硅鋁結構空間中的存在使三維硅鋁網狀結構發展不充分，導致了現有地聚物材料的抗凍性能不佳的問題，提供了一種耐久抗凍型地聚物復合材料的制備方法。

為解決上述技術問題，本發明采用如下所述的技術方案是：

（1）按質量比1:10，將甲基三乙氧基硅烷添加至去離子水中，在室溫下水解3～5h，得水解液；再按重量份數計，分別稱量45～50份去離子水、1～2份鋁酸鈉、1～2份氫氧化鈉和3～5份水玻璃置于燒杯中，攪拌混合并混合液；按質量比1:5，將水解液滴加至混合液中，待滴加完成后，攪拌混合，得凝膠液；

（2）將凝膠液置于45～50℃下旋轉蒸發，得旋蒸液并置于反應釜中，攪拌晶化處理，過濾并收集濾餅，洗滌干燥，得改性包覆顆粒；取硫酸鈣晶須并將其置于坩堝中，將坩堝置于馬弗爐中，保溫反應后，升溫加熱保溫煅燒，靜置冷卻至室溫，得煅燒改性晶須材料；

（3）按質量比1:15，將改性包覆顆粒添加至環氧樹脂中，攪拌混后并超聲分散，收集分散漿液并按質量比1:25，將固化劑添加至分散漿液中，攪拌混合得包覆液，用噴槍將包覆液噴覆至煅燒改性晶須材料表面，待噴覆處理完成后，靜置固化，得填充改性纖維；

（4）取粉煤灰并按重量份數計，分別稱量45～50份去離子水、1～2份氫氧化鈉和3～5份碳酸鈉和10～15份粉煤灰置于研缽中，研磨分散并干燥，收集干燥粉煤灰并置于馬弗爐中，程序升溫并保溫煅燒處理，驟冷處理至室溫后得活化改性粉煤灰；

（5）按重量份數計，分別稱量45～50份活化改性粉煤灰、10～15份偏高嶺土、3～5份填充改性纖維和3～5份激發劑置于攪拌機中，攪拌混合并澆注至模具中，壓制成型后干燥處理，即可制備的所述的耐久抗凍型地聚物復合材料。

所述的水玻璃固含量為10%。