地聚物混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术涉及建筑工程技术领域，公开了一种地聚物混凝土及其制备方法。地聚物混凝土含有以下原料组分，按质量份计为：矿粉120

【技术实现步骤摘要】
地聚物混凝土及其制备方法


[0001]本专利技术涉及建筑工程
，具体地，涉及一种地聚物混凝土及其制备方法。

技术介绍

[0002]混凝土作为当今世界上应用最广泛的建筑材料，在给人们带来巨大使用便利的同时，也带来了十分严峻的资源、能源及环境问题。通常每生产一吨的水泥将会伴随0.83吨的二氧化碳的排放，这将造成温室效应的加剧，此外水泥的生产也导致大量的有害粉尘排放，严重污染环境，破坏生态平衡，给社会经济的可持续发展及人类自身的生存带来了严重的危害。
[0003]地质聚合物是近年迅速发展的一类新型无机非金属胶凝材料，主要以低钙的活性硅铝质原材经过碱激发而形成的凝胶材料，具有凝结硬化快、早期强度高、耐高温、耐酸碱盐腐蚀、渗透率低、耐久性优良等优点。因此，其在建筑材料、高强材料、固核固废材料和耐高温材料等方面均显示出巨大的应用前景，具有环境、社会和经济多方面效益。
[0004]目前利用地质聚合物制备混凝土虽已形成较为完善的生产体系，但是地质聚合物混凝土的成本是普通混凝土的8
‑
10倍，降低生产成本已成为阻碍地质聚合物混凝土推广应用的主要问题之一，也是对地质聚合物的资源化利用中亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的地质聚合物制备混凝土成本高问题，提供一种地聚物混凝土及其制备方法，该地聚物混凝土具有优良的力学和耐久性能，且生产成本低、制备过程简单。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种地聚物混凝土，含有以下原料组分，按质量份计为：矿粉120
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140份、粉煤灰40
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50份、硅灰20
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30份、细骨料210
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230份、碱激发剂80
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90份、复合减缩剂90
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170份；其中，所述碱激发剂含有强碱、硅酸盐、碳酸盐和水。
[0007]优选地，所述碱激发剂中所述强碱、硅酸盐、碳酸盐和水的质量比为0.2
‑
0.5：2
‑
2.5：0.1
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0.3：1。
[0008]优选地，所述强碱为氢氧化钠和/或氢氧化钾，所述硅酸盐为硅酸钠和/或硅酸钾，所述碳酸盐为碳酸钠和/或碳酸钾；
[0009]优选地，所述硅酸盐的模数为2.5
‑
3.3。
[0010]优选地，所述粉煤灰为I级粉煤灰，所述细骨料为粒径≤2.36mm的中砂，所述复合减缩剂为氧化烯醇类聚合物和/或硫铝酸盐水泥基复合物。
[0011]优选地，该地聚物混凝土的原料组分还含有钢纤维，所述钢纤维的质量份为0
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10份；
[0012]优选地，所述钢纤维的直径为0.1
‑
0.3mm、长度为4
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15mm。
[0013]本专利技术第二方面提供一种制备地聚物混凝土的方法，包括以下步骤：
[0014](1)将强碱、硅酸盐、碳酸盐和水进行混合I得到碱激发剂；
[0015](2)将矿粉、粉煤灰、硅灰、复合减缩剂和细骨料进行混合II得到混合料；
[0016](3)将步骤(1)得到的所述碱激发剂和步骤(2)得到的所述混合料进行混合III；
[0017]其中，各原料组分的用量，按质量份计为：矿粉120
‑
140份、粉煤灰40
‑
50份、硅灰20
‑
30份、细骨料210
‑
230份、碱激发剂80
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90份、复合减缩剂90
‑
170份。
[0018]优选地，步骤(1)中，所述碱激发剂中所述强碱、硅酸盐、碳酸盐和水的质量比为0.2
‑
0.5：2
‑
2.5：0.1
‑
0.3：1；
[0019]优选地，所述强碱为氢氧化钠和/或氢氧化钾，所述硅酸盐为硅酸钠和/或硅酸钾，所述碳酸盐为碳酸钠和/或碳酸钾；
[0020]优选地，所述硅酸盐的模数为2.5
‑
3.3。
[0021]优选地，步骤(2)中，所述粉煤灰为I级粉煤灰，所述细骨料为粒径≤2.36mm的中砂，所述复合减缩剂为氧化烯醇类聚合物和/或硫铝酸盐水泥基复合物。
[0022]优选地，该方法还包括：将所述混合III得到的物料与钢纤维进行混合IV，其中，所述钢纤维的用量以质量份计为0
‑
10份；
[0023]优选地，所述钢纤维的直径为0.1
‑
0.3mm、长度为4
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15mm；
[0024]优选地，所述混合IV的条件至少满足：搅拌速率为130
‑
150rpm、时间为250
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350s。
[0025]优选地，步骤(1)中所述混合I的过程包括：将强碱、硅酸盐、碳酸盐和水混合均匀后静置20
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30h；
[0026]优选地，步骤(2)中所述混合II的条件至少满足：搅拌速率为130
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150rpm、时间为200
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300s；
[0027]优选地，步骤(3)中所述混合III的条件至少满足：搅拌速率为130
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150rpm、时间为150
‑
200s。
[0028]通过上述技术方案，本专利技术的有益效果为：
[0029](1)本专利技术提供的地聚物混凝土以矿粉、细骨料和粉煤灰作为主要原料，低碳无熟料，通过与硅灰、碱激发剂相结合，经水化处理后形成的产物与硅酸盐水泥的水化产物相比，结构更为致密、耐久性能更优，具有优良的力学和耐久性能，而且制备成本低，还具有显著的经济效益和绿色环保优势；
[0030](2)本专利技术的地聚物混凝土制备过程中以强碱、硅酸盐、碳酸盐和水作碱激发剂，可有效调控地聚物混凝土的凝结时间，不需要额外加入减水剂或者缓凝剂，且碳酸钠的制备成本较低，可有效降低碱激发剂成本；
[0031](3)本专利技术的地聚物混凝土中加入少量硅灰，利用硅灰比表面积大、颗粒活性高的性能，以在制备过程中填充混合料的颗粒孔隙、提高碱激发剂模数，促进浆体流动性，同时适量的硅灰与矿粉、粉煤灰结合能够进一步促进C
‑
A
‑
S
‑
H凝胶的形成，使得混凝土微观结构更加致密，进而提高混凝土的强度。
具体实施方式
[0032]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0033]第一方面，本专利技术提供了一种地聚物混凝土，含有以下原料组分，按质量份计为：矿粉120
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地聚物混凝土，其特征在于，含有以下原料组分，按质量份计为：矿粉120
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140份、粉煤灰40
‑
50份、硅灰20
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30份、细骨料210
‑
230份、碱激发剂80
‑
90份、复合减缩剂90
‑
170份；其中，所述碱激发剂含有强碱、硅酸盐、碳酸盐和水。2.根据权利要求1所述的地聚物混凝土，其特征在于，所述碱激发剂中所述强碱、硅酸盐、碳酸盐和水的质量比为0.2
‑
0.5：2
‑
2.5：0.1
‑
0.3：1。3.根据权利要求1所述的地聚物混凝土，其特征在于，所述强碱为氢氧化钠和/或氢氧化钾，所述硅酸盐为硅酸钠和/或硅酸钾，所述碳酸盐为碳酸钠和/或碳酸钾；优选地，所述硅酸盐的模数为2.5
‑
3.3。4.根据权利要求1所述的地聚物混凝土，其特征在于，所述粉煤灰为I级粉煤灰，所述细骨料为粒径≤2.36mm的中砂，所述复合减缩剂为氧化烯醇类聚合物和/或硫铝酸盐水泥基复合物。5.根据权利要求1至4中任意一项所述的地聚物混凝土，其特征在于，该地聚物混凝土的原料组分还含有钢纤维，所述钢纤维的质量份为0
‑
10份；优选地，所述钢纤维的直径为0.1
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0.3mm、长度为4
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15mm。6.一种制备地聚物混凝土的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将强碱、硅酸盐、碳酸盐和水进行混合I得到碱激发剂；(2)将矿粉、粉煤灰、硅灰、复合减缩剂和细骨料进行混合II得到混合料；(3)将步骤(1)得到的所述碱激发剂和步骤(2)得到的所述混合料进行混合III；其中，各原料组分的用量，按质量份计为：矿粉120
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140份、粉煤灰40
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50份、硅灰20
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【专利技术属性】
技术研发人员：张祖华，史才军，刘翼玮，邓毓琳，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：