[發明專利]一種含固廢的輕質-保溫-高強地質聚合物及其制備方法

在審

• 申請號: 202210595552.6
• 申請日: 2022-05-30
• 公開（公告）號: CN114671634A
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 解盼盼;潘竹;丁效永
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: C04B12/00
• 分類號: C04B12/00
• 代理公司: 北京圣州專利代理事務所(普通合伙) 11818
• 代理人: 徐晟逸

本發明公開了一種含固廢的輕質?保溫?高強地質聚合物及其制備方法，地質聚合物按照重量份數包括二氧化硅氣凝膠0.01?0.5份、硅灰0.1?0.6份、粉煤灰空心微珠5?15份、氫氧化鈉0.5?1.5份、水玻璃3?9份和水1?4份，其中二氧化硅氣凝膠注入到粉煤灰空心微珠的空腔內。本發明采用上述結構的一種含固廢的輕質?保溫?高強地質聚合物及其制備方法，不僅采用粉煤灰空心微珠的固廢作為原料，有效提高固廢的利用率，低碳環保，而且采用真空法將二氧化硅氣凝膠注入到空心微珠空腔內，二者耦合作用，摻入到混凝土中可以有效降低混凝土密度，制備輕質保溫混凝土。

技術領域

本發明涉及建筑材料技術領域，特別是涉及一種含固廢的輕質-保溫-高強地質聚合物及其制備方法。

背景技術

隨著社會的發展，超低能耗建筑備受關注，建筑節能是節能減排的重要組成部分，而提高建筑能效最有效的途徑就是使用保溫材料,它們比普通重量的混凝土具有更低的導熱系數，從而降低建筑能耗并提供更好的防火性能。利用固廢做膠凝材料一方面實現了廢物再利用，另一方面很大程度上減少了二氧化碳的排放，對環境保護起著重要的作用。

粉煤灰空心微珠具有堅硬的外殼，且具備較高的等靜壓強度，被用作輕質高性能復合材料的填充劑，如汽車和航天工程，同時在地質聚合物基復合材料中也廣泛應用。二氧化硅氣凝膠作為一種導熱系數極低（0.01-0.023 W/m·K）的材料，其在保溫混凝土等方面備受關注，但是由于二氧化硅氣凝膠脆性大，力學性能差，大量摻入混凝土中會導致抗壓強度大幅度降低，因此本發明將二氧化硅氣凝膠采用真空方法注入到粉煤灰空心微珠空腔內在制備過程中可以使力學性能有所改善，同時保溫效果也得到了提升，該方面的研究還未有相關報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種含固廢的輕質-保溫-高強地質聚合物及其制備方法，以解決上述建筑保溫材料的力學性能和保溫效果不好的問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種含固廢的輕質-保溫-高強地質聚合物，地質聚合物按照重量份數包括二氧化硅氣凝膠 0.01-0.5份、硅灰 0.1-0.6份、粉煤灰空心微珠5-15份、氫氧化鈉 0.5-1.5份、水玻璃 3-9份和水 1-4份，其中二氧化硅氣凝膠注入到粉煤灰空心微珠的空腔內。更優選的，地質聚合物按照重量份數包括粉煤灰空心微珠 8-12.3份、硅灰 0.3-0.5份、水 1.5-3.26份、水玻璃 5.16-8.6份、NaOH 0.6-1.2份、二氧化硅氣凝膠 0.05-0.49份。

優選的，二氧化硅氣凝膠的粒徑為0.1-5 mm，孔直徑為20-100 nm，自然堆積狀態下堆積密度為40-150 kg/m³，比表面積為500-800 m²/g，常溫下導熱系數為0.01-0.023 W/m·K。二氧化硅氣凝膠主要采用無溶劑置換常壓干燥制備生產工藝，上述方法制備二氧化硅氣凝膠是一種現有技術中常用的方法。更優選的，二氧化硅氣凝膠的粒徑為0.1-0.8mm。二氧化硅氣凝膠具有較好的疏水性能。

優選的，硅灰的平均粒徑為0.3-60 μm，密度為560-720 kg/m³，比表面積為19-26m²/g。硅灰中含有約98%的無定型二氧化硅，具備較高的火山灰活性。更優選的，硅灰的平均粒徑為0.3-30 μm。更優選的，硅灰的平均粒徑為0.3-18 μm。

優選的，粉煤灰空心微珠的粒徑為80-160目（96-180 μm），自然狀態下堆積密度為368-418.8 kg/m³，常溫下導熱系數為0.08-0.1 W/m·K，耐火度1650℃。粉煤灰空心微珠具備優良的耐火保溫性能。粉煤灰空心微珠的外觀為灰白色，其中SiO₂含量56-62%，A1₂O₃含量33-38%，Fe₂O₃含量2-4%。更優選的，粉煤灰空心微珠的粒徑為130-150目（106-113 μm）。