地質(zhì)聚合物組合物及地質(zhì)聚合物材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及地質(zhì)聚合物組合物及地質(zhì)聚合物材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著人們環(huán)保、節(jié)能意識的提高以及國家政策的規(guī)定，各行各業(yè)都在環(huán)保、節(jié)能方 面加大研發(fā)力度，以更好地保護(hù)人類生活的環(huán)境。
[0003] 地質(zhì)聚合物（Geopolymer)是近年來國際上研究非?；钴S的非金屬材料之一。它 是以含硅固體物料如粘土、工業(yè)廢渣或礦渣為主要原料，經(jīng)適當(dāng)?shù)墓に囂幚?，在較低溫度條 件下通過化學(xué)反應(yīng)得到的一類新型無機(jī)聚合物材料，可以替代水泥用于建筑、筑路、人工海 島、預(yù)制件、耐火材料等領(lǐng)域。目前研究比較多的地質(zhì)聚合物原料是粉煤灰。
[0004] 粉煤灰是燃煤電場排出的固體廢棄物，是排放量較大的工業(yè)廢渣之一，如果將其 利用，可以大大減少其堆放占地污染。粉煤灰具有潛在的水硬性，若將其利用替換水泥來達(dá) 到所需的粘結(jié)性能等，則除了減少其自身的污染外，還能少用高耗能、污染大的水泥，實(shí)現(xiàn) 環(huán)境友好，因此，粉煤灰的利用是當(dāng)前研究積極開展的重要方向。
[0005] 但是，在現(xiàn)有技術(shù)中，地質(zhì)聚合物材料的抗壓強(qiáng)度還需進(jìn)一步改善。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種能夠提高地質(zhì)聚合物材料的抗壓強(qiáng)度的地質(zhì)聚合物組 合物以及地質(zhì)聚合物材料。
[0007] 本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過數(shù)次的實(shí)驗(yàn)和摸索發(fā)現(xiàn)，利用粉煤灰制備地質(zhì)聚合物材料 時，其粉煤灰的粒徑范圍直接影響地質(zhì)聚合物材料的抗壓強(qiáng)度，如粉煤灰的粒徑分布方式 相同時，地質(zhì)聚合物材料的抗壓強(qiáng)度隨平均粒徑的降低成非線性增加。
[0008] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種地質(zhì)聚合物組合物，其中，該地質(zhì)聚合物組 合物含有堿性激發(fā)劑和粉煤灰，該粉煤灰的平均粒徑D50為30微米以下。
[0009] 優(yōu)選地，粉煤灰的平均粒徑D50為10微米以下。優(yōu)選地，粒徑分布范圍在100微 米以下的粉煤灰的含量為總量的90重量％以上，更優(yōu)選地，粒徑分布范圍在50微米以下的 粉煤灰的含量為總量的90重量％以上。按照該優(yōu)選實(shí)施方式，可以進(jìn)一步提高制得的地質(zhì) 聚合物材料的抗壓強(qiáng)度。
[0010] 所述粉煤灰是煤燃燒后產(chǎn)生的固體廢棄物，可包含Si02、Al20 3、Fe203、Ca0等組分。
[0011] 本發(fā)明的粉煤灰可以通過將原料研磨至所需的粒徑范圍并且進(jìn)行篩選而制得。優(yōu) 選地，所述粉煤灰的粒徑分布方式為單峰分布方式。
[0012] 對所述堿性激發(fā)劑的種類和用量沒有特別的限定，只要滿足使粉煤灰形成地質(zhì)聚 合物材料即可。
[0013] 相對于100重量份的粉煤灰，所述堿性激發(fā)劑的含量可以為10-100重量份，優(yōu)選 為30-60重量份。
[0014] 所述堿性激發(fā)劑為基于堿金屬硅酸鹽和/或堿土金屬硅酸鹽的堿性激發(fā)劑，優(yōu)選 為基于堿金屬娃酸鹽的堿性激發(fā)劑。
[0015] 基于堿金屬硅酸鹽的堿性激發(fā)劑的模數(shù)（即Si02/M20的摩爾比）優(yōu)選不低于2. 2， 更優(yōu)選不低于2. 4,其中M代表堿金屬。
[0016] 更優(yōu)選地，所述堿性激發(fā)劑為水玻璃。相對于水玻璃的總量，水玻璃的固體含量可 以為不低于34重量％但低于46重量％，優(yōu)選34. 5重量％至42重量％。
[0017] 優(yōu)選地，該組合物還含有添加劑。相對于100重量份的粉煤灰，所述添加劑的含量 可以為0. 5-25重量份，優(yōu)選為1-10重量份。所述添加劑可以為減水劑、早強(qiáng)劑、防水劑、催 化劑、發(fā)泡劑、穩(wěn)泡劑和泵送劑中的一種或多種。
[0018] 優(yōu)選地，該組合物還含有抗壓強(qiáng)度增強(qiáng)劑。相對于100重量份的粉煤灰，所述抗壓 強(qiáng)度增強(qiáng)劑的含量可以為0. 01-5重量份，優(yōu)選為0. 05-2重量份。所述抗壓強(qiáng)度增強(qiáng)劑可 以為增韌纖維和/或鋼渣。
[0019] 本發(fā)明提供的地質(zhì)聚合物組合物可以通過常規(guī)的制備方法制得，例如將各種成分 混合均勻，得到漿料。在混合過程中，優(yōu)選進(jìn)行攪拌，攪拌的轉(zhuǎn)速可以為50-150rpm，優(yōu)選 60-125rpm。混合的時間可為10秒至10分鐘，優(yōu)選10秒至5分鐘。
[0020] 本發(fā)明還提供了一種地質(zhì)聚合物材料，該材料由本發(fā)明提供的地質(zhì)聚合物組合物 制成。
[0021] 由本發(fā)明提供的地質(zhì)聚合物組合物制備地質(zhì)聚合物材料的方法可以為常規(guī)的方 法，例如，將混合均勻的漿料狀的地質(zhì)聚合物組合物注模成型，自然養(yǎng)護(hù)，還可根據(jù)需要進(jìn) 一步切割、成品。將所述地質(zhì)聚合物材料根據(jù)GB/T17671-1999測試，其28天抗壓強(qiáng)度不小 于 IOMPa。
[0022] 由本發(fā)明的地質(zhì)聚合物組合物制得的地質(zhì)聚合物材料具有較高的抗壓強(qiáng)度，能夠 滿足建筑工程等領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用。
[0023] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0024] 圖1是實(shí)施例和對比例所使用的粉煤灰的粒徑分布圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 以下將通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0026] 制備例1至4
[0027] 通過研磨和篩選，選擇粒徑分布如表1所示的粉煤灰。
[0028]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種地質(zhì)聚合物組合物，其中，該地質(zhì)聚合物組合物含有粉煤灰和堿性激發(fā)劑，其 中，所述粉煤灰的平均粒徑D 5tl為30微米以下。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的地質(zhì)聚合物組合物，其中，粒徑分布范圍在100微米以下的粉 煤灰的含量為粉煤灰總量的90重量％以上，優(yōu)選地，粒徑分布范圍在50微米以下的粉煤灰 的含量為粉煤灰總量的90重量％以上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的地質(zhì)聚合物組合物，其中，粉煤灰的粒徑分布方式為單峰 分布方式。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的組合物，其中，相對于100重量份的粉煤灰，所述 堿性激發(fā)劑的含量為10-100重量份，優(yōu)選為30-60重量份。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的組合物，其中，所述堿性激發(fā)劑為基于堿金屬硅酸鹽和/ 或堿土金屬硅酸鹽的堿性激發(fā)劑，模數(shù)不低于2. 2,優(yōu)選不低于2. 4。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的組合物，其中，所述堿性激發(fā)劑為水玻璃，其固體含量不低于 34重量％但低于46重量％，優(yōu)選34. 5重量％至42重量％。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的組合物，其中，該組合物還含有抗壓強(qiáng)度增強(qiáng)劑， 相對于100重量份的粉煤灰，所述抗壓強(qiáng)度增強(qiáng)劑的含量為0. 01-5重量份，優(yōu)選為0. 05-2 重量份。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的組合物，其中，所述抗壓強(qiáng)度增強(qiáng)劑為增韌纖維和/或鋼渣。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的組合物，其中，該組合物還含有添加劑，相對于 100重量份的粉煤灰，所述添加劑的含量為0. 5-25重量份；所述添加劑為減水劑、早強(qiáng)劑、 防水劑、催化劑、發(fā)泡劑、穩(wěn)泡劑和泵送劑中的一種或多種。
10. -種地質(zhì)聚合物材料，該材料由權(quán)利要求1-9中任意一項(xiàng)所述的組合物制成。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的材料，將所述地質(zhì)聚合物材料根據(jù)GB/T17671-1999測試， 其28天抗壓強(qiáng)度不小于lOMPa。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種地質(zhì)聚合物組合物及地質(zhì)聚合物材料。該地質(zhì)聚合物組合物含有堿性激發(fā)劑和粉煤灰，該粉煤灰的平均粒徑D50為30微米以下。由本發(fā)明的地質(zhì)聚合物組合物制得的地質(zhì)聚合物材料具有較高的抗壓強(qiáng)度，能夠滿足建筑工程等領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用。
【IPC分類】C04B28-00, C04B7-26
【公開號】CN104803630
【申請?zhí)枴緾N201410037859
【發(fā)明人】趙永彬, 卓錦德, 董陽, 蔡曉亮, 蘇建輝, 賴世耀
【申請人】神華集團(tuán)有限責(zé)任公司, 北京低碳清潔能源研究所
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2014年1月26日