[发明专利]一种改性增强型地聚物胶凝材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种改性增强型地聚物胶凝材料，包括以下组分：复配硅铝质粉料40‑60份、复配碱激发剂70‑90份、改性剂5‑15份，缩合磷酸盐促进剂2‑6份，所述复配硅铝质粉料包括偏高岭土20‑30份、粉煤灰10‑20份、矿渣5‑10份、钢渣5‑10份，硅灰4‑6份及纳米二氧化硅1‑2份。本发明还公开了上述改性增强型地聚物胶凝材料的制备方法。本发明的产物在酸碱侵蚀环境中的化学安定性高、力学强度高。

技术领域

本发明属于无机胶凝材料技术领域，尤其是涉及一种改性增强型地聚物胶凝材料及其制备方法。

背景技术

地聚物是一种新型的无机材料，它由具有活性的硅铝质材料在碱性环境下发生溶出、地聚合反应生成，基体由[SiO₄]四面体和[AlO₄]四面体聚合形成的三维空间网络结构组成，化学结构呈现非晶质至半晶质相，其抗压强度可以达到40-80MPa，耐火温度达到900-1100℃。与传统硅酸盐水泥相比，地聚物具有更为优异的热稳定性与耐腐蚀性能。同时，地聚物生产过程中的碳排放量和能耗分别是普通硅酸盐水泥的20％和40％，因此具有显著的低碳特性。

专利CN201610141817.X提出了一种增强型的地聚物胶凝材料，其反应机理依靠磷酸盐与多聚磷酸盐水解促进地聚反应，同时生成包裹碱金属阳离子的含磷复盐作为第二相，增强了地聚物的力学性能。但由于该方法生成的含磷复盐中包裹的碱金属阳离子(主要是钠、钾离子)仍具有较高的化学活性，因此产物在侵蚀环境中的化学安定性仍存在问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种具有更高化学安定性的改性增强型地聚物胶凝材料及其相应的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种改性增强型地聚物胶凝材料，包括以下组分：复配硅铝质粉料40-60份、复配碱激发剂70-90份、改性剂5-15份，缩合磷酸盐促进剂2-6份，所述复配硅铝质粉料包括偏高岭土20-30份、粉煤灰10-20份、矿渣5-10份、钢渣5-10份，硅灰4-6份及纳米二氧化硅1-2份。

进一步的，所述复配碱激发剂包括液体硅酸钠、液体硅酸钾或其组合50-70份，固体氢氧化钠、固体氢氧化钾或其组合5-15份，去离子水5-20份。

进一步的，所述氢氧化钠或氢氧化钾为分析纯，有效成分含量大于95％。

进一步的，所述液体硅酸钠或液体硅酸钾的模数为1.0-2.2，固含量为30-60％。

进一步的，所述偏高岭土为优质高岭土经750-850℃煅烧得到，粒径为0.1-100微米。

进一步的，所述粉煤灰为一级灰，粒径为0.1-100微米；所述矿渣为105级渣，粒径为0.1-100微米；所述钢渣为水淬电炉钢渣，粒径为0.1-100微米；所述硅灰粒径0.1-100微米，纳米二氧化硅为1-100纳米。

进一步的，所述缩合磷酸盐促进剂由三聚磷酸盐经二次缩合得到，其聚合度高于三聚磷酸盐，所述缩合磷酸盐为缩合磷酸钠、缩合磷酸钾、缩合磷酸铝、缩合磷酸镁、缩合磷酸锌中的一种或几种的组合。

进一步的，所述缩合磷酸盐促进剂为缩合磷酸铝，其由三聚磷酸铝在450℃下二次缩合4小时，后经水花、干燥、粉碎和过筛得到。

进一步的，所述改性剂为活性纯铝酸钙粉末或铝酸钙水泥，该活性铝酸钙粉末和铝酸钙水泥中氧化铝含量大于65％，氧化钙含量大于25％。

本发明还公开了一种改性增强型地聚物胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：

1)复配硅铝质粉料的制备，将偏高岭土、粉煤灰、矿渣、钢渣、硅灰和二氧化硅按比例混合研磨得到；

2)复配粉料的制备，将复配硅铝质粉料、缩合磷酸盐促进剂和改性剂按比例混合研磨得到；