[发明专利]一种黄土固化聚合物材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于建材领域，具体涉及一种黄土固化聚合物材料及其制备方法。

背景技术

随着科技水平的进步，人们的生活质量也越来越高。传统的混凝土材料已经不能满足各种各样的建筑需求。为此，人们开发出了地质聚合物材料。

地质聚合物可以应用于诸多工程领域，桥梁工程、建筑工程、岩土工程、地下空间建造和土壤固化等。可以用于制备水泥、混凝土、砖瓦、砌块、板材、人工轻质骨材，以及路基材料。

现有的地质聚合物中最重要的种类即为粉煤灰地质聚合物。粉煤灰地质聚合物即利用粉煤灰生成地质聚合物材料。粉煤灰地质聚合物的原材料为低钙类粉煤灰，它们在碱性激发剂的激发作用下生成地质聚合物，具备胶凝材料的主要特性，可以用来替代水泥，同时解决了工业副产品粉煤灰的再利用问题。

但是，使用粉煤灰制作的地质聚合物其原材料粉煤灰本身是一种工业副产品，产量有限，这也导致其市场价格逐渐升高。随着国家去产能政策的继续实行，粉煤灰地质聚合物成本会进一步上升。

为此，需要开发一种新型的地质聚合物，其原料充足，成本低廉，能够更加广泛的运用到建筑生产中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种黄土固化聚合物材料，旨在解决现有粉煤灰地质聚合物成本较高的问题。

本发明是这样实现的，一种黄土固化聚合物材料，包括原料和碱性激发剂，所述碱性激发剂和所述原料的投料比为1：2.6-4.2；所述原料包括296-367份的黄土和65-93份的粉煤灰。

黄土是一种不成层的土壤沉积物，其颗粒大小介于粘土与细砂之间，呈浅黄色或黄褐色，广泛分布于北美、欧洲和亚洲，现在一般认为主要是由风沉积的，常为钙质并往往含贝壳、骨骼和哺乳动物的牙齿以及碳酸钙结核，有时也含氧化铁结核而形成可大量贮水的优质土壤。黄土是距今约200万年的第四纪时期形成的土状堆积物。典型的黄土为黄灰色或棕黄色的尘土和粉沙细粒组成，质地均一，含多量钙质或黄土结核，多孔隙，有显著的垂直节理，无层理，在干燥时较坚硬，被流水浸湿后，通常容易剥落和遭受侵蚀，甚至发生坍陷。黄土大面积的存在于我国西北地区，由于属于湿陷性土壤，其实对水土保持、植被覆盖有着大为不利的影响，如何实现黄土资源利用是固化聚合物一个重要的研究和应用方向。

黄土在中国的存量大，且价格低廉，利用黄土采用碱性激发的方法制备地质聚合物，可以替代水泥作为胶凝材料。充分利用我国大量的黄土自然资源，提供更为广泛建筑材料原材料。有利于节约能源、保护生态环境，符合可持续性发展的战略目标，更能降低建材成本。

本发明的进一步技术方案是：所述碱性激发剂为氢氧化钠溶液和硅酸钠溶液的混合物，所述硅酸钠溶液和所述氢氧化钠溶液质量之比为2.3-2.7:1。这两种碱性溶液的混合物对黄土聚合物材料的聚合有着更好的作用。

本发明的进一步技术方案是：所述硅酸钠溶液的模数为2.0。该浓度更有利于聚合。

本发明的进一步技术方案是：所述氢氧化钠溶液的摩尔浓度为14 mol/L。该浓度更有利于聚合。

本发明的进一步技术方案是：本方案提供的黄土固化聚合物材料中还包括塑化剂，所述塑化剂的投料量占所述原料质量的1-3%。在养护过程中适当加入塑化剂可以获得和易性更加优良的产品。

本发明的进一步技术方案是：所述塑化剂为萘磺酸盐类塑化剂。这种塑化剂更有利于产品。

本发明的进一步技术方案是：本方案提供的黄土固化聚合物材料中还包括水，所述水的投料量占所述原料质量的4.5-6.6%。在拌合过程中适当加入水可以获得和易性更加优良的产品。

本发明的另一目的在于提供一种黄土固化聚合物材料的制备方法。

一种黄土固化聚合物材料的制备方法，包括以下步骤，步骤A：原料预处理，所述原料预处理系将经过过筛处理后的黄土与粉煤灰混合并搅拌，所述原料包括296-367份的黄土和65-93份的粉煤灰；

步骤B：加入碱性激发剂，系在搅拌的同时向步骤A中获得的原料按照先后顺序分别加入氢氧化钠溶液和硅酸钠溶液；所述氢氧化钠溶液与所述硅酸钠溶液的质量之比为1：2.6-4.2；所述硅酸钠溶液和所述氢氧化钠溶液质量之比为2.3-2.7：1；所述硅酸钠溶液的模数为2.0；所述氢氧化钠溶液的摩尔浓度为14 mol/L；

步骤C：养护步骤；所述养护步骤系将步骤B获得的混合体系在恒温恒湿养护箱中、密闭大气压下进行养护，养护温度为60-70摄氏度，养护相对湿度为90-99%，养护时间为七天以上。