【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地质聚合物基复合材料，具体涉及一种地质聚合物基组合物、一种由该地质聚合物基组合物制得的地质聚合物基复合材料以及该地质聚合物基复合材料的制备方法。
技术介绍
1、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。
2、在地质聚合物的制备中通常使用粉煤灰作为原料，通过碱性激发剂使粉煤灰活化以进行化学反应。但是由于碱性激发剂使用过程中会造成大量二氧化碳排放以及成本较高的问题，越来越多的学者将研究方向转变为碱性激发剂的替代物质的寻找，其中研究热点之一是利用生物质替代碱性激发剂制备地质聚合物。
3、目前在利用生物质灰提取二氧化硅替代碱性激发剂过程中，存在下列问题：一是提取硅源不充分，难以确保从生物质灰中高效、可重复地提取足够的硅源；二是生物质灰中存在金属和其他杂质，难以去除；三是生物质灰与碱性溶液混合不均匀反应性差，ph值弱等问题。上述问题最终会影响制备得到的地质聚合物基复合材料的最终性能。因此，如何改善上述问题，是利用生物质来制备地质聚合物基复合材料研究过程中噩待解决的难题。
技术实现思路
1、针对于上述问题，本专利技术的目的之一在于提供一种地质聚合物基组合物、复合材料及其制备方法，利用生物质灰与碱性溶液制备改性碱性激发剂，替代传统的碱性
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种地质聚合物基组合物，包括以下重量份的组份:
4、粉煤灰8.5份～8.8份、钛渣3.3份～5.7份、硅灰0.1份～0.6份、二氧化硅气凝胶0.3份～0.5份、氢氧化钠0.5份～1份、生物质灰1.5份～2.5份、水1份～3份、减水剂0.1份～0.2、硅烷偶联剂0.05份～0.08份。
5、在第一方面可实现的实施方式中，生物质灰选用柏树壳灰、稻壳灰、木屑灰或玉米秸秆灰中的任一种。优选的，生物质灰为生物质灰。柏壳灰中含有较高比例的硅酸盐，也可用稻壳灰、木屑灰、玉米秸秆灰等代替，但是它们硅酸盐的含量相对较低。
6、粉煤灰，作为一种工业副产品，粉煤灰含有硅酸盐等物质，可能有助于提高复合材料的硬度和耐久性；硅灰、钛渣有助于复合材料力学性能的提高；二氧化硅气凝胶，大幅度降低复合材料的导热系数；氢氧化钠与柏树壳灰反应，形成改性碱性激发剂，促进地质聚合物的形成；柏树壳灰，作为生物质灰来源，和naoh混合替代传统碱性激发剂；减水剂，通过减少水灰比，提高材料的强度；硅烷偶联剂改性二氧化硅气凝胶，提高其分散性，使其与胶凝材料更好的结合。
7、上述各组分的含量选择经过反复试验和优化，以达到最佳的地质聚合物基复合材料性能。各组分之间相互配合可以提高复合材料的整体性能，例如硅酸盐的碱活化效应等。各组分的含量选择还需考虑成本和经济可行性。
8、在第一方面可实现的实施方式中，粉煤灰的废渣密度为1.2g/cm3～2.0g/cm3，且粉煤灰内含有sio2、cao和微量金属元素。
9、在第一方面可实现的实施方式中，硅灰的平均粒径为0.3um～60um，密度为560kg/m3～720kg/m3，比表面积为19m2/g～26m2/g。
10、在第一方面可实现的实施方式中，二氧化硅气凝胶的孔径为20nm～100nm，粒径为0.1mm～5mm，常温下的导热系数为0.01w/(m.k)～0.23w/(m.k)。
11、和/或，减水剂为聚羚酸高效减水剂；
12、和/或，所述水为饮用自来水。
13、在第一方面可实现的实施方式中，硅烷偶联剂的质量含量>98％，硅烷偶联剂的密度为0.91g/cm3～0.95g/cm3，硅烷偶联剂的沸点为160℃～170℃。
14、第二方面，本专利技术提供了一种地质聚合物基复合材料，其由上述地质聚合物基组合物制得。
15、在第二方面可实现的实施方式中，复合材料的7天后的抗压强度大于35mpa；
16、和/或，所述复合材料的导热系数小于0.05w/(m.k)。
17、第三方面，本专利技术提供了一种地质聚合物基复合材料的制备方法，用于制备上述地质基聚合物基复合材料，包括以下步骤：
18、s1:制备碱性激发剂，采用碳纳米薄膜对柏树壳灰中进行吸附过滤处理，将处理后的生物质灰与naoh溶液混合搅拌，获得碱性激发剂；
19、s2:将煤粉灰钛渣、硅灰和水置于搅拌机中搅拌，然后将二氧化硅气凝胶、高效减水剂以及硅烷偶联剂加入搅拌机中搅拌后，形成气凝胶复合材料悬浊液；
20、s3:将步骤s1中制备的碱激发剂溶液分阶段缓慢加入气凝胶复合材料悬浊液中，搅拌直至形成具备一定流动性的浆体。
21、在第三方面可实现的实施方式中，改性版碱激发剂溶液分阶段加入包括以下阶段：
22、(1)初始阶段：以0.05m3/s～0.15m3/s的速度，将第一部分改性版碱性激发剂溶液，缓慢匀速的加入气凝胶复合材料悬浊液中；
23、(2)中间阶段：以0.5m3/s～1.5m3/s的速度，将第二部分改性版碱性激发剂溶液，均匀加入气凝胶复合材料悬浊液中；
24、(3)最后阶段：在接近形成具备一定流动性的浆体时，加入速度应减慢，此时以0.1m3/s～0.3m3/s的速度，将剩余的改性版碱性激发剂溶液，缓慢匀速加入气凝胶复合材料悬浊液中；
25、其中第一部分改性版碱性激发剂溶液与第二部分改性版碱性激发剂溶液分别占改性版碱性激发剂溶液总量的15％和70％。
26、在第三方面可实现的实施方式中，步骤s3中需要保持恒定的温度，采用热水浴的方式对反应温度进行调节，使其维持在50℃～70℃。
27、在第三方面可实现的实施方式中，步骤s3中搅拌速度从100rpm开始，以每分钟增加10rpm，均匀增加到1000rpm，并以此速度持续搅拌。
28、在第三方面可实现的实施方式中，还包括：
29、s4:采用浇灌工艺制备地质聚合物复合材料，将步骤s3中流动性浆体倒入模具中，并用超声波震荡直到无气泡析出，得到紧密的块体。
30、这里非常宽泛地列出了本专利技术的一些具体实施例，目的是为了更好的理解其详细描述，更好的认识到本专利技术的技术贡献。当然，这里还有一些将在下文描述的本专利技术的附加实施例，这些实施例将成为附加的权利要求的主题。
31、在这方面，在详细说明本专利技术的至少一个实施例之前，应该明确，本专利技术并不限定所申请的具体结构以及说明书所表述示的构件的布置。本专利技术可以有所述实施例之外的其它实施例，并且可以通过多种方式进行实践和实现。同样，这里使用的措本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种地质聚合物基组合物，其特征在于，包括以下重量份的组份:
2.根据权利要求1所述的地质聚合物基组合物，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的地质聚合物基组合物，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的地质聚合物基组合物，其特征在于，
5.一种地质聚合物基复合材料，其由权利要求1-4中任一项所述的地质聚合物基组合物制得。
6.根据权利要求5所述的地质聚合物基复合材料，其特征在于，
7.一种地质聚合物基复合材料的制备方法，用于制备如权利要求8～9所述的地质基聚合物基复合材料，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求10所述的地质聚合物基复合材料的制备方法，其特征在于，改性版碱激发剂溶液分阶段加入包括以下阶段：
9.根据权利要求7或8所述的地质聚合物基复合材料的制备方法，其特征在于，
10.根据权利要求9所述的地质聚合物基复合材料的制备方法，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种地质聚合物基组合物，其特征在于，包括以下重量份的组份:
2.根据权利要求1所述的地质聚合物基组合物，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的地质聚合物基组合物，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的地质聚合物基组合物，其特征在于，
5.一种地质聚合物基复合材料，其由权利要求1-4中任一项所述的地质聚合物基组合物制得。
6.根据权利要求5所述的地质聚合物基复合材料，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：陆路，云山，左春愿，吴雪宁，杨尚卿，汪浩东，陈荣裕，董云，陈昊轩，高宇辰，石燚，孙新国，洪坤，孔德财，张琳，
申请(专利权)人：淮阴工学院，
类型：发明
国别省市：
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