[发明专利]一种凝灰岩地质聚合物复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了凝灰岩地质聚合物复合材料，包括凝灰岩、水泥和碱性活化液，凝灰岩：水泥＝1:1～3:2，碱性活化液中含有SiO₂和Na₂O，且SiO₂：Na₂O＝0.7～1.4，凝灰岩：碱性活化液＝0.4～0.5。将凝灰岩与水泥混合，获得混合物A；硅酸钠溶液由25％～30％的SiO₂、8.5％～9.5％的Na₂O和63％～65％的H₂O组成，将氢氧化钠溶液和硅酸钠溶液混合配制成SiO₂/Na₂O的摩尔比为0.7～1.4的碱性活化液；将碱性活化液与混合物A混合，获得拌制物；将拌制物倒入试模中固化，即可得到凝灰岩地质聚合物复合材料。能少用高耗能污染大的水泥，其掺量达到60％。

技术领域

本发明涉及地质聚合物领域，尤其涉及一种凝灰岩地质聚合物复合材料及其制备方法。

背景技术

地质聚合物是通过对铝硅酸盐材料(例如：煅烧粘土、工业废料、天然矿物)在一定环境温度或稍高的温度下将这些混合物完成固化，地聚过程取决于许多参数，包括化学成分、矿物组成、粒径分布、比表面积和固化温度，地质聚合物具有优良的机械性能和耐酸碱、耐火、耐高温的性能。利用矿物废物和建筑垃圾作为原料有取代普通水泥的可能，在建筑材料、高强材料、固核固废材料、密封材料、和耐高温材料等显示出广阔的应用前景，通常用于合成地质聚合物的原材料是粉煤灰、偏高岭土或某些工业废物。

凝灰岩矿产资源丰富，价格低廉，是一种火山灰质材料，其化学成分中S iO₂与Al₂O₃的百分比可以使其在地质聚合物的合成中得到利用，然而凝灰岩中的玻屑含量和晶屑含量较高，阻碍其胶凝活性的释放，现有技术未能充分激发凝灰岩的潜在活性。因此，利用凝灰岩制备地质聚合物具有重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种凝灰岩地质聚合物复合材料及其制备方法，以克服上述现有技术中的不足。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种凝灰岩地质聚合物复合材料，其至少包括凝灰岩、水泥和碱性活化液，凝灰岩：水泥＝1:1～3:2，碱性活化液中含有SiO₂和Na₂O，且SiO₂：Na₂O＝0.7～1.4，凝灰岩：碱性活化液＝0.4～0.5。

作为上述技术方案的改进，碱性活化液包括NaOH溶液和硅酸钠溶液，NaOH溶液由纯度为99％的氢氧化钠颗粒溶解于蒸馏水中配制成，硅酸钠溶液由25％～30％的SiO₂、8.5％～9.5％的Na₂O和63％～65％的H₂O组成。

一种凝灰岩地质聚合物复合材料的制备方法，其步骤如下：

S100：将凝灰岩：水泥＝1:1～3:2成分配比，获得混合物A；

S200：将纯度为99％的氢氧化钠颗粒溶解于蒸馏水中配制成NaOH溶液，硅酸钠溶液由25％～30％的SiO₂、8.5％～9.5％的Na₂O和63％～65％的H₂O组成，再将氢氧化钠溶液和硅酸钠溶液混合配制成SiO₂/Na₂O的摩尔比为0.7～1.4的碱性活化液；

S300：将碱性活化液与混合物A混合，碱性活化液/凝灰岩为0.4～0.5，获得拌制物；

S400：将拌制物倒入试模中固化，即可得到凝灰岩地质聚合物复合材料。

作为上述技术方案的改进，S100中的凝灰岩先在95℃～115℃下干燥65h～75h，然后研磨过筛至μm75～85μm后投入使用。