申请/专利权人：山东省分析测试中心

申请日：2019-06-10

公开（公告）日：2021-09-21

公开（公告）号：CN110128069B

主分类号：C04B28/00(20060101)

分类号：C04B28/00(20060101);C04B111/34(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.09.21#授权;2019.09.10#实质审查的生效;2019.08.16#公开

摘要：本发明属于铝硅酸盐聚合物技术领域，尤其涉及一种提高铝硅酸盐聚合物抗裂性的方法及铝硅酸盐聚合物和应用。所述铝硅酸盐聚合物包括以下重量份的组分：40‑80份云母粉、400‑480份活性铝硅质掺料、45‑56份工业片碱，180‑240份水、230‑252份工业硅酸钠、400‑700份砂石。所述方法包括如下步骤：1将云母粉体与活性铝硅质掺料混匀，然后向得到的混合粉体中依次加入工业片碱、水、工业硅酸钠混匀，得到浆料；2将步骤1的料浆在进行养护，然后向料浆中加入砂石混匀，固化成型，即得。本发明向铝硅酸盐聚合物中添加的云母粉体在铝硅酸盐溶解‑聚合反应过程中，云母中的K+被溶出并在其表面形成K‑PS型聚合体，显著提高了铝硅酸盐聚合物的抗裂性。

主权项：1.一种铝硅酸盐聚合物，其特征在于，由制备铝硅酸盐聚合物的原料和云母组成；所述铝硅酸盐聚合物包括以下重量份的组分：40-80份云母粉、400-480份活性铝硅质掺料、45-56份工业片碱，180-240份水、230-252份工业硅酸钠、400-700份砂石；所述活性铝硅质掺料由粉煤灰、偏高岭土和高炉矿渣组成，所述粉煤灰、偏高岭土和高炉矿渣的质量比为1-5：0.8-1.4：0.6-1.3。

全文数据：一种提高铝硅酸盐聚合物抗裂性的方法及铝硅酸盐聚合物和应用技术领域本发明属于铝硅酸盐聚合物技术领域，尤其涉及一种提高铝硅酸盐聚合物抗裂性的方法及铝硅酸盐聚合物和应用。背景技术本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。铝硅酸盐聚合物是一类新型的建筑材料，是由铝硅酸盐凝胶相包裹固体颗粒胶结而成的坚硬块体。铝硅酸盐聚合物具有良好力学性能和化学稳定性，其制备过程无需高温处理，具有力学强度高，硬化速度快，渗透率低，耐腐蚀性强等特点。铝硅酸盐凝胶相的化学组成与沸石相近，在物理形态上呈三维网络结构，是材料获得的结构基础。因此，地质聚合材料具有优于普通水泥混凝土的性能，而且其制备过程低碳环保，无“三废”排放，是水泥材料良好的替代产品。抗裂性是评价建筑材料稳定性和耐久性的一项重要指标。与水泥混凝土相同，铝硅酸盐聚合物的抗折强度远小于抗压强度，因此采用折压比作为铝硅酸盐聚合物抗裂性的评价指标。折压比越高，其抗裂性能越好，反之则抗裂性越差。然而，本发明人认为，现有的一些铝硅酸盐聚合物在抗裂性方面仍然存在下列问题：1.传统的铝硅酸盐在预防抗裂方面会仿照水泥增强抗裂性的方法向砂浆中加入一定比例的橡胶粉，但这种方法会造成产品部分强度性能的下降。2.除加入橡胶粉外，还会加入一些纤维产品，如高分子纤维、矿物纤维等，加入的纤维产品一般价格昂贵，会增加生产成本。发明内容针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种提高铝硅酸盐聚合物抗裂性的方法及铝硅酸盐聚合物和应用。本发明的方法能够使砂石骨料之间形成更牢固的桥接胶凝相，进而提高铝硅酸盐聚合物的折压比值，有效改善铝硅酸盐聚合物的抗裂性。本发明第一目的：提供一种铝硅酸盐聚合物。本发明第二目的：提供一种提高铝硅酸盐聚合物抗裂性的方法。本发明第三目的：提供所述提高铝硅酸盐聚合物抗裂性的方法及铝硅酸盐聚合物的应用。为实现上述发明目的，本发明公开了下述技术方案：首先，本发明公开一种铝硅酸盐聚合物，其由制备铝硅酸盐聚合物的原料和云母组成。作为进一步的技术方案，所述铝硅酸盐聚合物包括以下重量份的组分：40-80份云母粉、400-480份活性铝硅质掺料、45-56份工业片碱，180-240份水、230-252份工业硅酸钠、400-700份砂石。作为进一步的技术方案，所述云母粉体不受端元组分的影响，因此，所述云母可为白云母、金云母、黑云母等中的任意一种或几种的混合物。作为进一步的技术方案，所述活性铝硅质掺料由粉煤灰、偏高岭土和高炉矿渣组成；可选地，所述粉煤灰、偏高岭土和高炉矿渣的质量比为1-5：0.8-1.4：0.6-1.3。作为进一步的技术方案，所述工业片碱为白色片状，其氢氧化钠纯度为99％。作为进一步的技术方案，所述砂石符合II类《GBT14684-2011建筑用砂》标准。作为进一步的技术方案，所述工业硅酸钠模数为2.4-3.0，波美度为45-50°Bé。作为进一步的技术方案，所述铝硅酸盐聚合物还可以包含其他的助剂，如玄武岩纤维、聚丙烯纤维、发泡剂等。本发明铝硅酸盐聚合物的特点是：本发明基于铝硅酸盐聚合反应机理，向传统的铝硅酸盐聚合物中添加一定量的云母粉体，云母作为一种铝硅酸盐矿物，在碱性环境下其表面会发生溶解-缩聚反应，云母中的K+会被溶出，与胶凝相形成牢固的Si-O-Al键，并进一步形成K-PS型聚合体，使胶凝相的力学性能增强，降低了材料的缺陷，故而提高了材料的抗裂性。需要说明的是，与活性铝硅质掺料不同，云母仅在其表面发生了化学反应，其内部仍为云母的晶体结构，因为活性铝硅质掺料包括部分矿物和铝硅质的固体废弃物粉煤灰、矿渣、赤泥等，而云母也属于铝硅酸盐矿物，但其不具备成为铝硅质掺料的条件，也就是它的溶解-缩聚反应很弱，本发明也正是利用了这一点，让云母作为一种掺料，表面与胶凝相反应生成化学键，还可以降低胶凝相干燥收缩造成的裂隙。其次，本发明公开一种提高铝硅酸盐聚合物抗裂性的方法，包括如下步骤：1将云母粉体与活性铝硅质掺料混匀，然后向得到的混合粉体中依次加入工业片碱、水、工业硅酸钠混匀，得到浆料；2将步骤1的料浆在设定条件下进行养护，完成后向料浆中加入砂石混匀，然后养护固化成型，即得。作为进一步的技术方案，步骤2中，所述养护的条件为：第一阶段是在60-90℃养护20-35min，第二阶段是在70-90℃养护10-24h。最后，本发明公开所述铝硅酸盐聚合物以及提高铝硅酸盐聚合物抗裂性的方法在建筑领域中的应用。与现有技术相比，本发明取得了以下有益效果：1本发明向传统的铝硅酸盐聚合物中添加一定量的云母粉体，在铝硅酸盐溶解-聚合反应过程中，云母中的K+会被溶出并在其表面形成K-PS型聚合体，显著提高了铝硅酸盐聚合物的抗裂性，试验显示，本发明的铝硅酸盐聚合物的折压比值达到0.19，提升幅度高达72.7％。2云母作为一种造岩矿物，其分布非常广泛，例如，在花岗岩型尾矿等中都含有一定量的云母，合理的利用这部分云母，不仅可以处理部分尾矿，提高资源的利用率，而且可以提高现有铝硅酸盐聚合物的抗裂性。云母尾矿价格低廉，一定程度上降低生产成本。附图说明构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。图1为本发明实施例1制备的铝硅酸盐聚合物的抛光截面SEM图。图2为本发明实施例2制备的铝硅酸盐聚合物的抛光截面SEM图。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和或它们的组合。正如前文所述，现有的铝硅酸盐聚合物在抗裂性方面仍然存在不足，因此，本发明提出一种提高铝硅酸盐聚合物抗裂性的方法及铝硅酸盐聚合物；现结合附图和具体实施方式对本发明进一步进行说明。下列实施方式中，所述工业片碱为白色片状，其氢氧化钠纯度为99％。所述砂石为《GBT14684-2011建筑用砂》中II类标准。实施例1一种提高铝硅酸盐聚合物抗裂性的方法，包括如下步骤：1将40份白云母粉体与420能活性铝硅质掺料混合后搅拌均匀，然后向得到的混合粉体中依次加入48份工业片碱、180份水、240份工业硅酸钠混匀，得到浆料；所述活性铝硅质掺料由粉煤灰、偏高岭土和高炉矿渣组成，其中，所述粉煤灰、偏高岭土和高炉矿渣的质量比为3：1：1；所述工业硅酸钠模数为3.0，波美度为45°Bé；2将步骤1的料浆先在80℃养护30min，再在90℃养护15h；完成后向料浆中加入600份砂石混匀，然后固化成型，即得。实施例2一种提高铝硅酸盐聚合物抗裂性的方法，包括如下步骤：1将80份金云母粉体与480份活性铝硅质掺料混合后搅拌均匀，然后向得到的混合粉体中依次加入45份工业片碱、240份水、230份工业硅酸钠混匀，得到浆料；所述活性铝硅质掺料由粉煤灰、偏高岭土和高炉矿渣组成，其中，所述粉煤灰、偏高岭土和高炉矿渣的质量比为5：0.8：1.3；所述工业硅酸钠模数为2.4，波美度为45°Bé；2将步骤1的料浆先在60℃养护35min，再在70℃养护24h；完成后向料浆中加入700份砂石混匀，然后固化成型，即得。实施例3一种提高铝硅酸盐聚合物抗裂性的方法，包括如下步骤：1将50份黑云母粉体与400份活性铝硅质掺料混合后搅拌均匀，然后向得到的混合粉体中依次加入56份工业片碱、200份水、252份工业硅酸钠混匀，得到浆料；所述活性铝硅质掺料由粉煤灰、偏高岭土和高炉矿渣组成，其中，所述粉煤灰、偏高岭土和高炉矿渣的质量比为1：1.4：0.6；所述工业硅酸钠模数为3.0，波美度为50°Bé；2将步骤1的料浆先在90℃养护20min，再在85℃养护10h；完成后向料浆中加入400份砂石混匀，然后固化成型，即得。试验例1一种铝硅酸盐聚合物的制备方法，包括如下步骤：1向420活性铝硅质掺料中依次加入48份工业片碱、180份水、240份工业硅酸钠混匀，得到浆料；所述活性铝硅质掺料由粉煤灰、偏高岭土和高炉矿渣组成，其中，所述粉煤灰、偏高岭土和高炉矿渣的质量比为3：1：1；所述工业硅酸钠模数为3.0，波美度为45°Bé；2将步骤1的料浆先在80℃养护30min，再在90℃养护15h；完成后向料浆中加入600份砂石混匀，然后固化成型，即得。试验例2一种铝硅酸盐聚合物的制备方法，包括如下步骤：1向480份活性铝硅质掺料中依次加入45份工业片碱、240份水、230份工业硅酸钠混匀，得到浆料；所述活性铝硅质掺料由粉煤灰、偏高岭土和高炉矿渣组成，其中，所述粉煤灰、偏高岭土和高炉矿渣的质量比为5：0.8：1.3；所述工业硅酸钠模数为2.4，波美度为45°Bé；2将步骤1的料浆先在60℃养护35min，再在70℃养护24h；完成后向料浆中加入700份砂石混匀，然后固化成型，即得。试验例3一种铝硅酸盐聚合物的制备方法，包括如下步骤：1向400份活性铝硅质掺料中依次加入56份工业片碱、200份水、252份工业硅酸钠混匀，得到浆料；所述活性铝硅质掺料由粉煤灰、偏高岭土和高炉矿渣组成，其中，所述粉煤灰、偏高岭土和高炉矿渣的质量比为1：1.4：0.6；所述工业硅酸钠模数为3.0，波美度为45°Bé；2将步骤1的料浆先在90℃养护20min，再在85℃养护10h；完成后向料浆中加入400份砂石混匀，然后固化成型，即得。性能测试：1图1和图2分别为测试实例1-2制备的铝硅酸盐聚合物的抛光截面扫描电镜微观形貌图，从图中可以看出，加入云母后，胶凝相与云母结合牢固，未出现不相容的现象，云母仍保留其晶体结构，未被溶解。同时，胶凝相和云母的混合物在骨料颗粒之间形成了桥连作用，使骨料颗粒间之间结合紧密，在宏观上表现为力学性能提高，抗裂性能增强。2本发明中采用材料的折压比抗折强度与抗压强度之比作为抗裂性的评价指标，折压比越高，其抗裂性能越好，反之则抗裂性越差。根据《GBT50081-2002普通混凝土力学性能试验方法标准》测试实施例1-3和试验例1-3制备的铝硅酸盐聚合物的抗折强度和抗压强度，并计算折压比值，结果如表1所示。表1实施例1实施例2实施例3试验例1试验例2试验例3折压比0.160.190.180.120.110.12从表1中可以看出，相对于试验例制备的铝硅酸盐聚合物的折压比，实施例1-3的折压比得到了显著提升，研究后发现，这主要是在碱性环境下，云母表面会发生溶解-缩聚反应，云母中的K+会被溶出，与胶凝相形成牢固的Si-O-Al键，并进一步形成K-PS型聚合体，使胶凝相的力学性能增强，降低了材料的缺陷，故而提高了材料的抗裂性。3表2为测试实例3制备的铝硅酸盐聚合物的电子探针微区分析结果，对比未加入云母的结果，加入云母后，云母周围的胶凝相中出现了K+,说明云母表面参与了溶解-缩聚反应。对比结果中，胶凝相中的SiAl比由1.95降为1.33，说明聚合物的聚合单元体由PSS相-[Si-O-Al-O-Si]n-转变为PS相-[Si-O-Al]n-，聚合单元体的改变是材料整体抗裂性提高的根本原因。表2铝硅酸盐聚合物电子探针微区分析结果Wt.％以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种铝硅酸盐聚合物，其特征在于，由制备铝硅酸盐聚合物的原料和云母组成。2.如权利要求1所述的铝硅酸盐聚合物，其特征在于，所述铝硅酸盐聚合物包括以下重量份的组分：40-80份云母粉、400-480份活性铝硅质掺料、45-56份工业片碱，180-240份水、230-252份工业硅酸钠、400-700份砂石。3.如权利要求1或2所述的铝硅酸盐聚合物，其特征在于，所述云母为白云母、金云母、黑云母中的任意一种或几种的混合物。4.如权利要求2所述的铝硅酸盐聚合物，其特征在于，所述活性铝硅质掺料由粉煤灰、偏高岭土和高炉矿渣组成；优选地，所述粉煤灰、偏高岭土和高炉矿渣的质量比为1-5：0.8-1.4：0.6-1.3。5.如权利要求2所述的铝硅酸盐聚合物，其特征在于，所述工业片碱为白色片状，其氢氧化钠纯度为99％。6.如权利要求2所述的铝硅酸盐聚合物，其特征在于，所述砂石符合II类《GBT14684-2011建筑用砂》标准。7.如权利要求2所述的铝硅酸盐聚合物，其特征在于，所述工业硅酸钠模数为2.4-3.0，波美度为45-50°Bé。8.一种提高铝硅酸盐聚合物抗裂性的方法，其特征在于，包括如下步骤：1将云母粉体与活性铝硅质掺料混匀，然后向得到的混合粉体中依次加入工业片碱、水、工业硅酸钠混匀，得到浆料；2将步骤1的料浆在设定条件下进行养护，完成后向料浆中加入砂石混匀，然后养护固化成型，即得。9.如权利要求8所述的提高铝硅酸盐聚合物抗裂性的方法，其特征在于，步骤2中，所述养护的条件为：第一阶段是在60-90℃养护20-35min，第二阶段是在70-90℃养护10-24h。10.如权利要求1-7任一项所述的铝硅酸盐聚合物和或如权利要求8或9所述的提高铝硅酸盐聚合物抗裂性的方法在建筑领域中的应用。

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