[發(fā)明專利]一種纖維-碳化增強多孔地質(zhì)聚合物材料骨架強度的方法

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• 申請日: 2022-04-24
• 公開（公告）號: CN114988767A
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發(fā)明（設計）人: 張玲玲;余春松;蒼大強;王慶國;劉洋;陳兆厚
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00;C04B38/10;C04B40/02;C04B111/40
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

1.一種纖維-碳化增強多孔地質(zhì)聚合物材料骨架強度的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

S1、原料預處理

將多孔地質(zhì)聚合物材料的固廢原材料依次進行破碎、干燥、研磨、篩分和混合，得到固廢前驅(qū)體；

S2、混合漿體制備

將步驟S1的固廢前驅(qū)體與堿激發(fā)劑、發(fā)泡劑、束狀單絲纖維、拌合水混合，得到混合漿體；

S3、恒溫恒濕固化

將步驟S2的混合漿體注模養(yǎng)護成型，放入恒溫恒濕的養(yǎng)護箱中靜置固化，得到纖維增強多孔地質(zhì)聚合物材料；

S4、常溫養(yǎng)護

將步驟S3的纖維增強多孔地質(zhì)聚合物材料依次進行脫模、常溫養(yǎng)護處理，得到纖維增強多孔地質(zhì)聚合物材料的試塊；

S5、碳化增強處理

將步驟S4的試塊進行碳化增強處理，得到纖維-碳化增強多孔地質(zhì)聚合物材料。

2.根據(jù)權利要求1所述的纖維-碳化增強多孔地質(zhì)聚合物材料骨架強度的方法，其特征在于，所述方法的步驟S1中，固廢原材料的粒徑均小于75μm。

3.根據(jù)權利要求1所述的纖維-碳化增強多孔無機非金屬材料骨架強度的方法，其特征在于，所述方法的步驟S1中，高爐渣和鋼渣通過摻比控制，以實現(xiàn)成分和活性互補；固廢原材料包括但不限于高爐礦渣、鋼渣及其任意組合的富含硅鈣鋁元素的工業(yè)固廢。

4.根據(jù)權利要求1所述的纖維-碳化增強多孔地質(zhì)聚合物材料骨架強度的方法，其特征在于，所述方法的步驟S1中，固廢前驅(qū)體含有質(zhì)量分數(shù)30-40％的氧化鈣，質(zhì)量分數(shù)為5-15％的氧化鋁，質(zhì)量分數(shù)為20-30％的氧化硅。

5.根據(jù)權利要求1所述的纖維-碳化增強多孔地質(zhì)聚合物材料骨架強度的方法，其特征在于，所述方法的步驟S2中，堿激發(fā)劑為硅酸鈉，模數(shù)為1.0，添加量質(zhì)量分數(shù)為14-18％；發(fā)泡劑為過氧化氫，濃度為30％，添加量質(zhì)量分數(shù)為4-6％；堿激發(fā)劑、發(fā)泡劑與固廢前驅(qū)體的混合物綜合液固比為0.32-0.40。

6.根據(jù)權利要求1所述的纖維-碳化增強多孔地質(zhì)聚合物材料骨架強度的方法，其特征在于，所述方法的步驟S2中，束狀單絲纖維的體積之和在多孔無機非金屬材料體積之中占比為0.4-1.2％；束狀單絲纖維類型為聚乙烯醇纖維、聚丙烯纖維、玄武巖纖維中的至少一種，束狀單絲纖維的長度為2-4mm，所述纖維直徑為6-25μm。

7.根據(jù)權利要求1所述的纖維-碳化增強多孔地質(zhì)聚合物材料骨架強度的方法，其特征在于，所述方法的步驟S3中，固化溫度為60-80℃，固化濕度為40-60％，固化時間為24h。

8.根據(jù)權利要求1所述的纖維-碳化增強多孔地質(zhì)聚合物材料骨架強度的方法，其特征在于，所述方法的步驟S4中，常溫養(yǎng)護處理的時間為3天。

9.根據(jù)權利要求1所述的纖維-碳化增強多孔地質(zhì)聚合物材料骨架強度的方法，其特征在于，所述方法的步驟S5中，碳化增強的條件為：采用純度為30-99％的CO₂，壓強為0.08-0.14MPa，碳化溫度為20-30℃，碳化時間為1-24h。

10.根據(jù)權利要求1所述的纖維-碳化增強多孔地質(zhì)聚合物材料骨架強度的方法，其特征在于，所述方法的步驟S5中，試塊在可控的密閉碳化箱中進行碳化養(yǎng)護。