地质聚合物组合物及地质聚合物材料制造技术

本发明专利技术公开了一种地质聚合物组合物及地质聚合物材料。该地质聚合物组合物含有碱性激发剂和粉煤灰，该粉煤灰的平均粒径D50为30微米以下。由本发明专利技术的地质聚合物组合物制得的地质聚合物材料具有较高的抗压强度，能够满足建筑工程等领域内的应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及地质聚合物组合物及地质聚合物材料。
技术介绍
随着人们环保、节能意识的提高以及国家政策的规定，各行各业都在环保、节能方 面加大研发力度，以更好地保护人类生活的环境。 地质聚合物（Geopolymer)是近年来国际上研究非常活跃的非金属材料之一。它 是以含硅固体物料如粘土、工业废渣或矿渣为主要原料，经适当的工艺处理，在较低温度条 件下通过化学反应得到的一类新型无机聚合物材料，可以替代水泥用于建筑、筑路、人工海 岛、预制件、耐火材料等领域。目前研究比较多的地质聚合物原料是粉煤灰。 粉煤灰是燃煤电场排出的固体废弃物，是排放量较大的工业废渣之一，如果将其 利用，可以大大减少其堆放占地污染。粉煤灰具有潜在的水硬性，若将其利用替换水泥来达 到所需的粘结性能等，则除了减少其自身的污染外，还能少用高耗能、污染大的水泥，实现 环境友好，因此，粉煤灰的利用是当前研究积极开展的重要方向。 但是，在现有技术中，地质聚合物材料的抗压强度还需进一步改善。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够提高地质聚合物材料的抗压强度的地质聚合物组 合物以及地质聚合物材料。 本专利技术的专利技术人经过数次的实验和摸索发现，利用粉煤灰制备地质聚合物材料 时，其粉煤灰的粒径范围直接影响地质聚合物材料的抗压强度，如粉煤灰的粒径分布方式 相同时，地质聚合物材料的抗压强度随平均粒径的降低成非线性增加。 为了实现上述目的，本专利技术提供了一种地质聚合物组合物，其中，该地质聚合物组 合物含有碱性激发剂和粉煤灰，该粉煤灰的平均粒径D50为30微米以下。 优选地，粉煤灰的平均粒径D50为10微米以下。优选地，粒径分布范围在100微 米以下的粉煤灰的含量为总量的90重量％以上，更优选地，粒径分布范围在50微米以下的 粉煤灰的含量为总量的90重量％以上。按照该优选实施方式，可以进一步提高制得的地质 聚合物材料的抗压强度。 所述粉煤灰是煤燃烧后产生的固体废弃物，可包含Si02、Al20 3、Fe203、Ca0等组分。 本专利技术的粉煤灰可以通过将原料研磨至所需的粒径范围并且进行筛选而制得。优 选地，所述粉煤灰的粒径分布方式为单峰分布方式。 对所述碱性激发剂的种类和用量没有特别的限定，只要满足使粉煤灰形成地质聚 合物材料即可。 相对于100重量份的粉煤灰，所述碱性激发剂的含量可以为10-100重量份，优选 为30-60重量份。 所述碱性激发剂为基于碱金属硅酸盐和/或碱土金属硅酸盐的碱性激发剂，优选 为基于碱金属娃酸盐的碱性激发剂。 基于碱金属硅酸盐的碱性激发剂的模数（即Si02/M20的摩尔比）优选不低于2. 2， 更优选不低于2. 4,其中M代表碱金属。 更优选地，所述碱性激发剂为水玻璃。相对于水玻璃的总量，水玻璃的固体含量可 以为不低于34重量％但低于46重量％，优选34. 5重量％至42重量％。 优选地，该组合物还含有添加剂。相对于100重量份的粉煤灰，所述添加剂的含量 可以为0. 5-25重量份，优选为1-10重量份。所述添加剂可以为减水剂、早强剂、防水剂、催 化剂、发泡剂、稳泡剂和泵送剂中的一种或多种。 优选地，该组合物还含有抗压强度增强剂。相对于100重量份的粉煤灰，所述抗压 强度增强剂的含量可以为0. 01-5重量份，优选为0. 05-2重量份。所述抗压强度增强剂可 以为增韧纤维和/或钢渣。 本专利技术提供的地质聚合物组合物可以通过常规的制备方法制得，例如将各种成分 混合均匀，得到浆料。在混合过程中，优选进行搅拌，搅拌的转速可以为50-150rpm，优选 60-125rpm。混合的时间可为10秒至10分钟，优选10秒至5分钟。 本专利技术还提供了一种地质聚合物材料，该材料由本专利技术提供的地质聚合物组合物 制成。 由本专利技术提供的地质聚合物组合物制备地质聚合物材料的方法可以为常规的方 法，例如，将混合均匀的浆料状的地质聚合物组合物注模成型，自然养护，还可根据需要进 一步切割、成品。将所述地质聚合物材料根据GB/T17671-1999测试，其28天抗压强度不小 于 IOMPa。 由本专利技术的地质聚合物组合物制得的地质聚合物材料具有较高的抗压强度，能够 满足建筑工程等领域内的应用。 本专利技术的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。【附图说明】 图1是实施例和对比例所使用的粉煤灰的粒径分布图。【具体实施方式】 以下将通过实施例对本专利技术进行详细描述。 制备例1至4 通过研磨和筛选，选择粒径分布如表1所示的粉煤灰。【主权项】1. 一种地质聚合物组合物，其中，该地质聚合物组合物含有粉煤灰和碱性激发剂，其 中，所述粉煤灰的平均粒径D 5tl为30微米以下。2. 根据权利要求1所述的地质聚合物组合物，其中，粒径分布范围在100微米以下的粉 煤灰的含量为粉煤灰总量的90重量％以上，优选地，粒径分布范围在50微米以下的粉煤灰 的含量为粉煤灰总量的90重量％以上。3. 根据权利要求1或2所述的地质聚合物组合物，其中，粉煤灰的粒径分布方式为单峰 分布方式。4. 根据权利要求1-3中任一项所述的组合物，其中，相对于100重量份的粉煤灰，所述 碱性激发剂的含量为10-100重量份，优选为30-60重量份。5. 根据权利要求1或4所述的组合物，其中，所述碱性激发剂为基于碱金属硅酸盐和/ 或碱土金属硅酸盐的碱性激发剂，模数不低于2. 2,优选不低于2. 4。6. 根据权利要求5所述的组合物，其中，所述碱性激发剂为水玻璃，其固体含量不低于 34重量％但低于46重量％，优选34. 5重量％至42重量％。7. 根据权利要求1-6中任一项所述的组合物，其中，该组合物还含有抗压强度增强剂， 相对于100重量份的粉煤灰，所述抗压强度增强剂的含量为0. 01-5重量份，优选为0. 05-2 重量份。8. 根据权利要求7所述的组合物，其中，所述抗压强度增强剂为增韧纤维和/或钢渣。9. 根据权利要求1-8中任一项所述的组合物，其中，该组合物还含有添加剂，相对于 100重量份的粉煤灰，所述添加剂的含量为0. 5-25重量份；所述添加剂为减水剂、早强剂、 防水剂、催化剂、发泡剂、稳泡剂和泵送剂中的一种或多种。10. -种地质聚合物材料，该材料由权利要求1-9中任意一项所述的组合物制成。11. 根据权利要求10所述的材料，将所述地质聚合物材料根据GB/T17671-1999测试， 其28天抗压强度不小于lOMPa。【专利摘要】本专利技术公开了一种地质聚合物组合物及地质聚合物材料。该地质聚合物组合物含有碱性激发剂和粉煤灰，该粉煤灰的平均粒径D50为30微米以下。由本专利技术的地质聚合物组合物制得的地质聚合物材料具有较高的抗压强度，能够满足建筑工程等领域内的应用。【IPC分类】C04B28-00, C04B7-26【公开号】CN104803630【申请号】CN201410037859【专利技术人】赵永彬, 卓锦德, 董阳, 蔡晓亮, 苏建辉, 赖世耀 【申请人】神华集团有限责任公司, 北京低碳清洁能源研究所【公开日】2015年7月29日【申请日】2014年1月26日本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地质聚合物组合物，其中，该地质聚合物组合物含有粉煤灰和碱性激发剂，其中，所述粉煤灰的平均粒径D50为30微米以下。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵永彬，卓锦德，董阳，蔡晓亮，苏建辉，赖世耀，
申请(专利权)人：神华集团有限责任公司，北京低碳清洁能源研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11