一种硅藻碱激发多孔轻质混凝土及其制备方法和用途技术

本发明专利技术属于混凝土制备领域，具体涉及一种硅藻碱激发多孔轻质混凝土及其制备方法和用途。所述混凝土由以下质量份的原料混合:15～25份硅酸钠、30～70份修正材料、10～14份硅藻土；所述混凝土密度为800～900kg/m3。本发明专利技术提出并将其应用于解决深海浮岛建设当中砂石矿产资源短缺的问题，有效利用海洋当中丰富的硅藻资源，利用碱将其激发成胶凝材料，再进一步添加掺合料、化学发泡剂等制备出多孔轻质混凝土。一方面，制备出的多孔轻质混凝土具有合适的强度，能很好的成型，其不会在高盐度的海水中融化或分解，能够满足种植的时间周期需求；另一方面，该多孔轻质混凝土具有较低的密度，能够浮于海面上，将腐蚀程度降到最低。将腐蚀程度降到最低。将腐蚀程度降到最低。

【技术实现步骤摘要】
一种硅藻碱激发多孔轻质混凝土及其制备方法和用途


[0001]本专利技术属于混凝土制备领域，具体涉及一种硅藻碱激发多孔轻质混凝土及其制备方法和用途。

技术介绍

[0002]深海浮岛建设远离大陆海岸线，缺乏混凝土工程所需要的原材料，砂石、淡水资源等较为匮乏，而远途海运会造成巨额的运输费用，加上经济、天气等因素的影响，工程造价会进一步抬高，工期进度难以保证。
[0003]为了解决以上问题，提出本专利技术。

技术实现思路

[0004]本专利技术第一方面提供一种硅藻碱激发多孔轻质混凝土，所述混凝土由以下质量份的原料混合:15～25份硅酸钠、30～70份修正材料、10～14份硅藻土；所述混凝土为多孔状态，其密度为800～900kg/m3。
[0005]本专利技术第二方面提供一种硅藻碱激发多孔轻质混凝土的制备方法，包括如下步骤：
[0006]步骤(1)、在氢氧化钠的水溶液中加入硅藻土，得到混合物；其中，混合物中，硅藻土、氢氧化钠的摩尔比例为1:0.8，
[0007]步骤(2)、将步骤(1)得到的混合物在高压釜中，100～140℃反应2～6小时，反应完成后，冷却到室温，得到硅酸钠；
[0008]步骤(3)、将步骤(2)得到的硅酸钠与修正材料和水混合，搅拌至粘稠状态，得到硅藻碱激发胶凝材料；
[0009]步骤(4)、将步骤(3)得到的硅藻碱激发胶凝材料与硅藻土混合搅拌，再添加化学发泡剂进行发泡处理，最终得到多孔混凝土浆料，之后浇筑得到多孔轻质混凝土。
[0010]优选地，步骤(3)中，所述修正材料包含：铝制材料和钙质材料，其中，铝制材料、钙质材料的摩尔比为0.5～0.025:1；
[0011]其中，铝制材料以氢氧化铝计，钙质材料以氢氧化钙计。
[0012]优选地，步骤(3)中，所述化学发泡剂为高锰酸钾和过氧化氢的混合水溶液。
[0013]优选地，步骤(3)中，所述化学发泡剂中，高锰酸钾的浓度为0.003～0.01mol/L，过氧化氢的浓度为3～6mol/L。
[0014]优选地，步骤(3)中，硅酸钠、修正材料和水的质量比例为2:3:1。
[0015]优选地，步骤(4)中，硅藻碱激发胶凝材料、硅藻土与化学发泡剂的质量比例为10:1:1。
[0016]本申请中，步骤(1)中，硅藻土被激发作为胶凝材料使用。
[0017]步骤(4)中，硅藻土作为纯硅藻土掺合料使用
[0018]本专利技术第三方面提供第一方面所述的混凝土用于岛礁建设的用途，能解决深海浮
岛建设当中砂石矿产资源短缺的问题。
[0019]有着“海洋的草原”之称的硅藻，是一类单细胞植物，细胞外覆盖了一层硅质细胞壁，由于种类多、数量大，在世界大洋中分布极其广泛，成为一类最重要的浮游生物，在地球上已经存活亿万年。硅藻死后不会被分解，在经过积累和地质变迁后成为硅藻土，一种由硅质藻壳堆积而成的化石性物质，其具有细腻松散、质轻多孔、吸水、渗透性强等特点，主要成分为二氧化硅，其化学成分可以用 SiO2
·
nH2O表示。此为活性无定形二氧化硅，为硅氧四面体相互桥连而成的网状结构，其网状骨架结构中的硅原子数目不确定，导致网络中存在配位缺陷和氧桥缺陷等，使其表面存在大量硅氧悬空键，容易结合氢原子形成表面硅羟基。因此硅藻土表面呈现出较高的活性；由于表面硅羟基容易在水中解离成硅氧离子和氢离子，所以硅藻土可以在氢氧化钠的激发作用下与铝离子和钙离子结合形成硅铝酸钠胶凝材料。
[0020]本申请的专利技术点在于：在岛礁建设中，就地取材，以天然硅藻土为原材料，在碱性介质条件下，通过激发形成具有一定强度、化学稳定性和耐久性的碱激发地聚物胶凝材料，再通过添加纯硅藻土作为掺合料和发泡剂制备多孔轻质混凝土。整个制备过程，硅藻土具有双重作用，既能被激发作为胶凝材料，又能作为细骨料拌入，不需要大量的传统水泥和砂石等矿产资源，避免了远途运输传统建材所造成的人力物力财力等资源的浪费。
[0021]本专利技术提出并将其应用于解决深海浮岛建设当中砂石矿产资源短缺的问题，有效利用海洋当中丰富的硅藻资源，利用碱将其激发成胶凝材料，再进一步添加掺合料、化学发泡剂等制备出多孔轻质混凝土。一方面，制备出的多孔轻质混凝土具有合适的强度，能很好的成型，其不会在高盐度的海水中融化或分解，能够满足种植的时间周期需求；另一方面，该多孔轻质混凝土具有较低的密度，能够浮于海面上，将腐蚀程度降到最低。
[0022]上述技术方案在不矛盾的前提下，可以自由组合。
附图说明
[0023]图1为实施例2中步骤(3)得到的硅藻碱激发胶凝材料的SEM图。
[0024]图2为实施例2中硅藻碱激发胶凝材料的FT
‑
IR图。
[0025]图3是实施例2中步骤(3)得到的硅藻碱激发胶凝材料(样品C
‑
AS025) 与纯硅藻土(SiO2)的XRD图。
[0026]图4为实施例2中步骤(4)制备的硅藻碱激发多孔轻质混凝土块浮于水面 (去离子水)上照片。
具体实施方式
[0027]下面对本专利技术通过实施例作进一步说明,但不仅限于本实施例。实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照常规条件以及手册中所述的条件,或按照制造厂商所建议的条件所用的通用设备、材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。以下实施例和对比例中所需要的原料均为市售。
[0028]实施例1
[0029]一种硅藻碱激发多孔轻质混凝土的制备方法，包括如下步骤：
[0030]步骤(1)、取0.20mol纯硅藻土(12g)分散到20ml氢氧化钠溶液中用磁力搅拌3分
钟。硅藻土、氢氧化钠的摩尔比例为1:0.8。
[0031]步骤(2)、将步骤(1)得到的混合物在聚四氟乙烯内衬不锈钢高压釜中， 120℃反应4小时，反应完成后，冷却到室温，得到硅铝酸钠；
[0032]步骤(3)、将步骤(2)得到的硅酸钠2份与修正材料3份和1份水混合，搅拌至粘稠状态，得到硅藻碱激发胶凝材料；
[0033]步骤(4)、将步骤(2)得到的硅藻碱激发胶凝材料10份与纯硅藻土掺合料 1份和化学发泡剂1份混合搅拌得到泡沫混凝土浆料，之后浇筑得到多孔轻质混凝土。该混凝土中包含:2份硅酸钠、3份修正材料、10份硅藻土。
[0034]化学发泡剂为0.03g高锰酸钾溶于15ml的过氧化氢水溶液中制得。整个化学发泡剂中，高锰酸钾的浓度是0.01mol/L。所述过氧化氢水溶液中，过氧化氢的摩尔浓度为4mol/L。
[0035]实施例2～12中，将修正材料中铝质材料和钙质材料的摩尔比或高锰酸钾浓度变化，其他步骤均参考实施例1。
[0036][0037]图1为实施例2中步骤(3)得到的硅藻碱激发胶凝材料的SEM图。
[0038]图1反映了该材料的形貌结构。图1可见：微观表征显示无表明多孔的硅藻土形貌，证明硅藻土已经在碱的作用下被激发完成，且表面呈现无定形硅铝酸钙结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅藻碱激发多孔轻质混凝土，其特征在于，所述混凝土由以下质量份的原料混合:15～25份硅酸钠、30～70份修正材料、10～14份硅藻土；所述混凝土密度为800～900kg/m3。2.一种硅藻碱激发多孔轻质混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)、在氢氧化钠的水溶液中加入硅藻土，得到混合物；其中，混合物中，硅藻土、氢氧化钠的摩尔比例为1:0.8，步骤(2)、将步骤(1)得到的混合物在高压釜中，100～140℃反应2～6小时，反应完成后，冷却到室温，得到硅酸钠；步骤(3)、将步骤(2)得到的硅酸钠与修正材料和水混合，搅拌至粘稠状态，得到硅藻碱激发胶凝材料；步骤(4)、将步骤(3)得到的硅藻碱激发胶凝材料与硅藻土混合搅拌，再添加化学发泡剂进行发泡处理，最终得到多孔混凝土浆料，之后浇筑得到多孔轻质混凝土。3.根据权利要求2所述的硅藻碱激发多孔轻质混凝土的制备方法，其特征在于，步骤(3)中...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓英，阮文琳，孙涛，张育新，代楠，
申请(专利权)人：重庆工商大学，
类型：发明
国别省市：