[發明專利]一種回收GFRP粉末與礦渣基地聚物膠凝材料及制備方法

有效

• 申請號: 202210093077.2
• 申請日: 2022-01-26
• 公開（公告）號: CN114276034B
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發明（設計）人: 王俊;鄭楚繼
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: C04B7/24
• 分類號: C04B7/24;C04B7/14;C04B28/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 徐激波

本發明公開了一種回收GFRP粉末與礦渣基地聚物膠凝材料優化配比及制備方法，該膠凝材料包括以下重量百分比的組份：回收GFRP粉末為5％～42％，礦渣為17％～53％，堿激發溶液為40％～47％，其中堿激發溶液濃度為75％～85％；堿激發溶液模數為1.3～1.5；液固比為0.7～0.9。本發明以回收GFRP粉末和礦渣為地聚物的前驅物，通過合理的材料組合與配比，形成回收GFRP粉末與礦渣二元地聚物，降低GFRP廢棄物對環境的污染和資源浪費，改善礦渣地聚物在制備過程中的閃凝問題及養護時收縮性大的問題。既可用替代水泥膠凝材料制備地聚物混凝土也可直接當做粘結材料。

技術領域

本發明屬于建筑材料技術領域，具體涉及回收GFRP粉末的再利用方法，將回收GFRP粉末和礦渣作為堿激發活性材料，進行二元地聚物膠凝體系的配比設計、制備方法及優化。

背景技術

纖維增強樹脂基復合材料(FRP)已廣泛用于航空航天、能源和基礎設施等領域。隨著復合材料的快速發展，其廢棄物的回收問題日漸突出。尤其是熱固性樹脂基復合材料具有不溶的特點，難以回收。目前熱固性復合材料回收可分為三大類：機械回收法、熱解回收法、化學回收法。機械回收法工藝簡單，多用做填料或者生產低端復合材料。熱解回收法需要在不低450℃爐中降解樹脂，能耗很高。化學回收法使用的有機溶劑降解樹脂，容易造成環境污染。因此開發經濟、合理、綠色、環保的復合材料回收利用方法是目前亟待解決的問題。

地聚物是以天然鋁硅酸鹽礦物或工業固體廢棄物(如粉煤灰、礦渣、硅灰、偏高嶺土等)為主要原料，在堿激發劑作用下形成由硅氧四面體與鋁氧四面體聚合而成，結構上具有空間三維網絡狀鍵接結構的無定形非晶態的新型無機硅鋁質膠凝材料。

玻璃纖維復合材料(GFRP)是目前應用最廣的復合材料之一，拉擠成型的GFRP制品主要含有約70％的玻璃纖維和30％的樹脂(如環氧樹脂，不飽和樹脂等)，其纖維最主要的成分為二氧化硅、氧化鋁及氧化鈣，雖然玻璃纖維(長纖維或短纖維)與堿溶液反應很慢，基本可以認為其沒有堿激發活性，但玻璃纖維粉末或玻璃粉末粒徑達到和粉煤灰差不多的范圍時，則可以和堿溶液發生反應生成硅氧四面體和鋁氧四面體，而根據(“A ternaryoptimization of alkali-activated cement mortars incorporating glass powder,slag and calcium aluminate cement”，He等，頁碼117983，ConstructionBuildingMaterials，2020年)樹脂在地聚物中的含量不超過10％時，能夠改善地聚物的微觀結構，并能提高地聚物侵蝕性暴露環境中的耐久性。

目前已有的GFRP粉末都將GFRP粉末作為細骨料替代河砂制備水泥砂漿，(“Assessment of glass fibre reinforced polymer waste reuse as filler inmortars”，Farinha等，第1579-1594頁，Journal of Cleaner Production，2019年)，但將堿激發回收GFRP粉末與礦渣協同制備地聚物的研究尚屬空白。

本專利相較于專利號202010625749.0，區別在于1)所用前驅物種類得到精簡，專利號202010625749.0中所用前驅物包括回收GFRP粉末、回收BFRP粉末、偏高嶺土、粉煤灰、礦渣、PVA纖維以及納米粒子，制備繁瑣，而本專利的前驅物僅有礦渣及回收GFRP粉末，易于施工；2)專利號202010625749.0中礦渣摻量不超過5％，否則膠凝材料將瞬凝，無法施工，而本專利大幅提高回收GFRP粉末及礦渣的用量，礦渣摻量達到70％時，流動度及凝結時間仍然符合GB175-2007《通用硅酸鹽水泥》規范要求；3)按照本專利配比的地聚物膠凝材料比專利號202010625749.0中地聚物強度大幅提高；4)專利號202010625749.0主要制備堿激發地聚物混凝土，而本專利主要設計了堿激發地聚物膠凝材料，既可用于制備地聚物混凝土也可直接當做粘結材料。