[发明专利]无机聚合物新型轻质混凝土及其制备方法

说明书

本发明公开了一种无机聚合物新型轻质混凝土及其制备方法，涉及建筑材料技术领域，由新型液态无机胶凝材料和复合轻质骨料混合搅拌然后浇筑养护而成，所述新型液态无机胶凝材料的水化产物是以硅氧四面体与铝氧四面体聚合而成的具有非晶态和准晶态特征的三维空间网络聚合体，不含有易被溶解的晶体产物，耐久性能要远远优于硅酸盐水泥混凝土，解决了现有技术硅酸盐水泥终凝时间基本上都会超过7个小时且早期强度较差且耐久性能差的问题，解决了现有技术能耗高且不环保的问题，同时解决了工业生产产生的钢铁废渣、电厂粉煤灰等废物的再生利用问题。

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种无机聚合物新型轻质混凝土及其制备方法。

背景技术

目前，硅酸盐系列水泥的生产工艺总结起来可概括为“两磨一烧”工艺，其中“一磨”是指生料的配置与磨细，生料是指生产硅酸盐水泥的原材料，主要包括石灰石、黏土、铁矿粉等不可再生矿物； “一烧”工艺是指生料的烧结，制备成硅酸盐水泥熟料；最后“一磨”是将硅酸盐水泥熟料掺入适量石膏，共同磨细制备硅酸盐水泥成品。在硅酸盐水泥的生产过程中普遍存在的问题是：一是高能耗、污染环境；二是浪费大量不可再生资源。生料粉磨过程需要先将块状石灰石等原材料经过破碎、粉磨制成粉末状生料，这个过程需要提供大量的电力资源；生料烧制过程中，一般都需要在1450℃的高温下进行，这就需要消耗大量的优质化石燃料资源和电力资源，同时会释放出大量的CO₂等温室气体；熟料的粉磨加工也要消耗大量的电力资源。提供电力的火力发电厂主要以燃烧化石燃料为主，发电过程会产生大量的CO₂等温室气体以及工业废弃物，例如：燃烧煤粉产生的粉煤灰以及燃烧油页岩所产生的油页岩灰渣等。另外生料制备也会消耗掉大量的石灰石和粘土资源，对这些不可再生的矿物资源持续性大量消耗将会对人类社会产生重大影响。此外，采用硅酸盐水泥制备的建筑物普遍存在着耐久性较差的问题。硅酸盐水泥制品的理论使用年限为100年，但现实中，硅酸盐水泥基建筑物往往使用年限达到50年左右就需要大修或是拆除重建。这会使得建筑行业产生巨大的资源和金钱的浪费，Meha提到迪拜于1975年修建一个隧道的桩基础，仅仅使用了12年就出现了混凝土结构破坏，于1986年停止使用。Gjorv研究了挪威由硅酸盐水泥混凝土制备的桥梁, 结构表明那些在1970年以后修建的桥梁25%出现了严重的腐蚀问题。其他研究人员提到美国60万座桥梁中有40%左右遭受了不同程度的腐蚀破坏，预计维修费用超过500亿美元。据不完全统计，我国仅2016年的建筑维修费用就高达4648.74亿元，还将随着我国建筑面积增加而增长。

硅酸盐水泥建筑结构耐久性差的原因，从其根本角度出发，是由水泥水化产物特征及结构缺陷所造成的。众所周知，硅酸盐水泥水化产物主要包括：水化硅酸钙凝胶体、水化铁酸钙凝胶体、水化铝酸钙晶体、水化硫铝酸钙晶体、氢氧化钙晶体及少量的未水化水泥颗粒，与地壳中岩石化学组分的差异较大。其中，凝胶体赋予水泥石强度，而体系中存在的晶体产物，是水泥石强度及耐久性不良的影响因素，其中Ca(OH)₂晶体对水泥石的耐久性能的降低尤为明显。这是因为Ca(OH)₂晶体易溶于水，往往会随着混凝土内孔隙中水份的蒸发而流失，从而造成碱度降低，然而水泥的水化产物的C-S-H凝胶体必须在较高的碱性条件下才能够长期稳定存在，随着Ca(OH)₂晶体的溶解流失，C-S-H凝胶稳定存在的条件得不到满足，最终分解破坏结构，影响混凝土的耐久性，这也是混凝土受淡水侵蚀的原理。此外，普通硅酸盐混凝土还会受到海水侵蚀、硫铝酸盐侵蚀、CO₂侵蚀等，这些都不利于硅酸盐水泥混凝土结构的耐久性。现有技术硅酸盐水泥终凝时间基本上都会超过7个小时且早期强度较差只能达到最终强度的10%。

发明内容