一种高延性地聚合物及其制备方法

技术领域

本发明属于材料技术领域，尤其涉及一种高延性地聚合物及其制备方法。

背景技术

地聚合物是一种通过硅铝酸盐材料和碱性激发反应生成的一种由硅氧四面体和铝氧四面体合成的无定型三维网状结构的碱铝硅酸盐胶凝材料，属于无机聚合物。目前，地聚合物的制备绝大多数都是复含硅铝质原材料与碱性激发剂溶液混合，成型，高温养护制备而成。由于制备复合碱激发剂溶液需要现场配置，且需要高温养护成型，这势必严重影响生产效率，因此对实际成产的规模化利用缺乏实际的指导意义。

另一方面，复合碱激发剂溶液为强碱性的粘稠状物质，具有较强的腐蚀性，严重危害实验人员的身心健康，此外，不同的硅铝质原材料需要配置不同溶度和模数的碱性激发剂溶液，这极大限制了地聚合物的高效率生产。

发明内容

本发明目的在于提供一种高延性地聚合物及其制备方法，未使用液态复合碱激发剂且只需要在常温下养护，大大提高了生产效率；同时所得产品具有抗压强度高，延性好，抗渗性好，耐久性能好等特点。

为了达到上述目的，采用技术方案如下：

一种高延性地聚合物，其原料组成按重量份数计如下：

粉煤灰32-38份，硅酸盐水泥7-9份，煅烧的偏高岭土4-5份，硅粉1-3份，石英砂28-32份，氢氧化钠2-3份，硅酸钠4-8，水4-5份，聚丙烯纤维0.5-0.7份。

按上述方案，所述粉煤灰SiO

按上述方案，所述煅烧的高岭土按以下方式制备而来：

将高岭石在750-800℃的温度下煅烧1-2小时，然后研磨，筛分，使其粒径小于100nm；且Al

按上述方案，所述硅粉SiO

t％，粒径为3500-4000目。

按上述方案，所述硅酸盐水泥为42.5R普通硅酸盐水泥。

按上述方案，所述石英砂的粒径为40-80目。

按上述方案，所述氢氧化钠为颗粒状，纯度大于99wt％。

按上述方案，所述硅酸钠为速溶型固体粉料。

按上述方案，所述聚丙烯纤维的长度为9-12mm。

上述高延性地聚合物的制备方法，包括以下步骤：

(1)将粉煤灰，硅酸盐水泥，煅烧的偏高岭土，硅灰，石英砂，倒入搅拌机搅拌90-120s,得到混合料微粒；将混合料微粒，固体氢氧化钠和硅酸钠粉末加入到900-1200℃的马弗炉煅烧1-2小时，冷却后过筛，得到地聚合物胶体前驱体；

(2)将所得地聚合物胶体前驱体掺入水搅拌60-90s，得到混合料，搅拌120-150s，加入聚丙烯纤维，搅拌60-120s，接着浇筑，振捣成型，常温养护28天即得到超高延性地聚合物。

本发明与传统的地聚合物相比，此高延性基地聚合物具有以下主要优点：

1、本发明的超高延性地聚合物利用的价格低廉的粉煤灰等工业废弃物，降低工程造价，有效地解决了工业废弃物堆放等问题，变废为宝；

2、本发明的超高延性地聚合物充分优化聚丙烯纤维和地聚合物的滑移，拉断，拔出的纤维的数量比，使得基体初始开裂应力远远小于纤维的最大桥联应力，同时裂缝尖端断裂能远远小于纤维桥联应力，使制备的超高延性地聚合物的极限拉应变是普通延性地聚合物的将近300％；

3、本发明的超高延性地聚合物早期强度高，且后期强度能保持不变或略成上升的趋势，通过调整原材料的比重来调整Si/Al，Si/Na和H/Na的比值，使得制备的超高延性地聚合物的内部孔隙结构具有良好的连续性，且无害孔的比例增大，使得抗压强度较普通地聚合物强度提高将近200％；

4、本发明的超高延性地聚合物实现了常温养护，省略了复合碱激发剂溶液的配置过程，简化了生产工艺，易于推广使用；

5、本发明的超高延性地聚合物具有较好的保水性，凝结时间短，耐久性好等优点；

6、通过制备地聚合物前驱体，采用直接加水，常温养护的方式制备地聚合物能显著克服现有技术存在的问题，对工业化生产具有一定的指导意义。

具体实施方式

以下实施例进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

以下实施例所用原料：

粉煤灰SiO

煅烧的高岭土按以下方式制备而来：

将高岭石在750-800℃的温度下煅烧1-2小时，然后研磨，筛分，使其粒径小于100nm；且Al

硅粉SiO

硅酸盐水泥为42.5R普通硅酸盐水泥。

石英砂的粒径为40-80目。

氢氧化钠为颗粒状，纯度大于99wt％。

硅酸钠为速溶型固体粉料。

聚丙烯纤维的长度为9-12mm。

实施例1

煅烧的高岭土：将高岭石在800℃的温度下煅烧1小时，然后研磨，筛分，使其粒径小于80nm；且Al

将称量的48份粉煤灰，8份硅酸盐水泥，4份煅烧的高岭土，2份硅灰，28份石英砂，倒入搅拌机搅拌90s得到混合料微粒，然后将混合料微粒，固体氢氧化钠和硅酸钠粉末加入到马弗炉(设定温度为900℃)煅烧1小时，冷却后过滤，得到地聚合物前驱体，接着将4份水加入到地聚合物前驱体中，搅拌60s,得到混合料，搅拌120s，接着加入0.5份聚丙烯纤维，搅拌60s，接着浇筑，振捣，在常温条件下养护28天即得到所述的超高延性粉煤灰基地聚合物。

实施例2

煅烧的高岭土：将高岭石在750℃的温度下煅烧1小时，然后研磨，筛分，使其粒径小于100nm；且Al

将称量的48份粉煤灰，9份硅酸盐水泥，4份煅烧的高岭土，2份硅灰，28份石英砂，倒入搅拌机搅拌90s得到混合料微粒，然后将混合料微粒，固体氢氧化钠和硅酸钠粉末加入到马弗炉(设定温度为900℃)煅烧1小时，冷却后过滤，得到地聚合物前驱体，接着将4份水加入到地聚合物前驱体中，搅拌60s,得到混合料，搅拌120s，接着加入0.5份聚丙烯纤维，搅拌60s，接着浇筑，振捣，在常温条件下养护28天即得到所述的超高延性粉煤灰基地聚合物。

实施例3

煅烧的高岭土：将高岭石在800℃的温度下煅烧1小时，然后研磨，筛分，使其粒径小于100nm；且Al

将称量的48份粉煤灰，8份硅酸盐水泥，4份煅烧的高岭土，2份硅灰，28份石英砂，倒入搅拌机搅拌90s得到混合料微粒，然后将混合料微粒，固体氢氧化钠和硅酸钠粉末加入到马弗炉(设定温度为1200℃)煅烧1小时，冷却后过滤，得到地聚合物前驱体，接着将4份水加入到地聚合物前驱体中，搅拌60s,得到混合料，搅拌120s，接着加入0.7份聚丙烯纤维，搅拌60s，接着浇筑，振捣，在常温条件下养护28天即得到所述的超高延性粉煤灰基地聚合物。

实施例4

煅烧的高岭土：将高岭石在800℃的温度下煅烧2小时，然后研磨，筛分，使其粒径小于60nm；且Al

将称量的51份粉煤灰，8份硅酸盐水泥，4份煅烧的高岭土，2份硅灰，28份石英砂，倒入搅拌机搅拌90s得到混合料微粒，然后将混合料微粒，固体氢氧化钠和硅酸钠粉末加入到马弗炉(设定温度为900℃)煅烧1小时，冷却后过滤，得到地聚合物前驱体，接着将4份水加入到地聚合物前驱体中，搅拌90s,得到混合料，搅拌150s，接着加入0.5份聚丙烯纤维，搅拌120s，接着浇筑，振捣，在常温条件下养护28天即得到所述的超高延性粉煤灰基地聚合物。

实施例5

煅烧的高岭土：将高岭石在800℃的温度下煅烧2小时，然后研磨，筛分，使其粒径小于80nm；且Al

将称量的47份粉煤灰，9份硅酸盐水泥，4份煅烧的高岭土，2份硅灰，28份石英砂，倒入搅拌机搅拌90s得到混合料微粒，然后将混合料微粒，固体氢氧化钠和硅酸钠粉末加入到马弗炉(设定温度为900℃)煅烧1小时，冷却后过滤，得到地聚合物前驱体，接着将4份水加入到地聚合物前驱体中，搅拌60s,得到混合料，搅拌120s，接着加入0.5份聚丙烯纤维，搅拌120s，接着浇筑，振捣，在常温条件下养护28天即得到所述的超高延性粉煤灰基地聚合物。

实施例6

煅烧的高岭土：将高岭石在750℃的温度下煅烧2小时，然后研磨，筛分，使其粒径小于100nm；且Al

将称量的46份粉煤灰，7份硅酸盐水泥，4份煅烧的高岭土，3份硅灰，32份石英砂，倒入搅拌机搅拌90s得到混合料微粒，然后将混合料微粒，固体氢氧化钠和硅酸钠粉末加入到马弗炉(设定温度为1200℃)煅烧1小时，冷却后过滤，得到地聚合物前驱体，接着将4份水加入到地聚合物前驱体中，搅拌80s,得到混合料，搅拌130s，接着加入0.5份聚丙烯纤维，搅拌100s，接着浇筑，振捣，在常温条件下养护28天即得到所述的超高延性粉煤灰基地聚合物。

本发明采用国家“GB/T 228-2002”，“JC/T 951-2005”标准，来对上述实施例所述材料进行了测试，其测试结果请见表1。

表1高延性地聚合物的测试结果

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽些的，并且也不局限于所纰漏的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更是显而易见的。