[发明专利]无机聚合物胶凝材料用偏高岭土活性的快速检验方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无机聚合物胶凝材料用偏高岭土活性的快速检验方法，主要用于制备无机聚合物胶凝材料所使用的煅烧高岭土活性的快速检验。

技术背景

无机聚合物胶凝材料也称土壤聚合物材料、地聚合物材料(Geopolymer)，是一类聚铝硅酸盐(Polysalate，Sialate是silicon-oxo-aluminate的缩写)材料的统称。其形成机理为：在常温下，利用碱的化学作用使偏高岭土中的铝氧健、硅氧健断裂再聚合，生成架状的类沸石结构的聚合态铝硅酸盐产物，因而可称为“无机聚合物胶凝材料”。无机聚合物胶凝材料具有早期强度发展快、后期强度高、粘结性能好、耐酸碱腐蚀等优异性能，可以开发为无机聚合物修补加固材料，用于建筑物和道路桥梁的快速修补、有病害建筑物结构补强；还可以开发为新一代无机聚合物耐腐蚀材料及免烧耐腐蚀面砖产品，用于化工防腐蚀砌衬及涂覆、桥梁及建筑物表面保护等方面，是一种功能型的新型建筑材料。同时由于是在常温下通过化学反应获得的胶凝材料，其能耗低，对环境污染小，成本较低。

利用工业高岭土，经过煅烧获得具有化学激发活性的偏高岭土，是制备无机聚合物胶凝材料的前提。因此，对煅烧得到的偏高岭土活性进行检测，不仅为工业生产偏高岭土的产品质量实时监测提供了一种便捷的检验方法，对高岭土工业化煅烧制度的选择与调整提供了依据，而且对制备出性能优良的无机聚合物胶凝材料提供了保证。对于偏高岭土活性的检测，文献主要是采用最直观的胶砂强度法、x射线衍射分析、热重分析、扫描量热分析等仪器分析法、碱吸收法、钙吸收法等反应法和压缩测强法。

胶砂强度法是直接测定用偏高岭土制成的无机聚合物胶凝材料净浆或胶砂试体的抗压强度大小，以直观地表征偏高岭土活性大小。但一般需要3d或7d才能出结果，耗时太长。

x射线衍射分析、热重分析、扫描量热分析等仪器分析法是直接对煅烧高岭土进行分析，着重描述高岭土在一定煅烧制度下其晶型结构的变化规律，不能直接说明所得偏高岭土的活性大小。如：高岭土在600℃、700℃、800℃及900℃下煅烧2小时的样品X射线衍射分析图谱基本一致，但900℃煅烧的样品与硅酸钠溶液按质量比为1∶1.2配料，制得的无机聚合物胶凝材料净浆试体3d龄期时强度值为0；而800℃煅烧的样品在相同条件下制得的净浆试体3d龄期时强度达到40MPa，所以这类仪器分析方法不能直接量化偏高岭土的活性。

碱吸收法是在NaOH溶液中材料被腐蚀、结构解体，反应生成凝胶产物，溶液中的Na⁺离子因被产物吸附或固化而减少了，因而可以用Na₂O的减少量来表示材料的活性；钙吸收法是测定材料在一定时间内吸收石灰溶液中石灰量的多少来表示材料的活性。这类方法常用来检测水泥中火山灰质混合材的活性大小。无机聚合物胶凝材料主要是在碱性溶液中偏高岭土中的活性氧化铝和氧化硅与硅酸钠溶液中的SiO₂反应生成架状的、类沸石结构的铝硅酸盐产物，从而具有凝胶性质。而碱吸收法是偏高岭土被NaOH溶液腐蚀，发生溶解-单体重构-缩聚，生成凝胶产物，Na⁺因被产物吸附或固化而减少，表现为Na⁺摩尔浓度的降低。钙吸收法是偏高岭土与Ca(OH)₂反应，Ca²⁺参与反应，表现为Ca²⁺摩尔浓度的降低。这两种方法其发生的反应与制备无机聚合物胶凝材料的反应是不同的，因而它们虽然可以区分偏高岭土是否具有活性，但活性大小与吸收量却没有直接对应关系，都不适宜用来评价偏高岭土的活性。

压缩测强法是根据ГＪУХОВСКИЙ教授的接触硬化理论得到的一种方法，偏高岭土是一种无定形的不稳定状态的铝硅酸盐，是一种拥有自由能的物质，因而偏高岭土应该具有缩聚的倾向，可以采用压缩的方法使其产生强度，实验结果显示600℃、700℃、800℃与900℃下煅烧高岭土的抗压强度都处于比较低的数值且离散型大，表明该方法不能敏感量化偏高岭土活性的大小。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提出一种精度高，检测速度快的无机聚合物胶凝材料用偏高岭土活性的快速检验方法。