[发明专利]一种以废旧玻璃为活性骨料制备无机聚合材料的方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种无机聚合材料，具体是一种以废旧玻璃渣为活性骨料的地聚合物砂浆的制备方法，该方法以废旧玻璃渣、普通粉煤灰为原料，按一定比例加入不同模数的水玻璃溶液进行无机聚合反应生成一种具有高强度的新型无机聚合材料。

背景技术

地聚合物是高岭土、粉煤灰等天然或人工硅铝质材料在特定激发剂作用下发生硅氧键和铝氧键的断裂，形成一系列低聚硅（铝）氧四面体单元，而后地聚结构单元随着反应的进程逐渐缩聚形成地聚合物前驱体，最终脱水硬化具有三维网络状结构的无定形无机聚合物，其基本结构单位为硅氧四面体和铝氧四面体。与以往的无机Si—Al质胶凝材料相比，该材料具有耐火性强、耐腐蚀性好，原材料丰富、价格低廉、工艺简单、生产能耗低等优点。而且在生产过程中的能耗和三废排放量都很低，同时材料的制备能大量的利用工业固废，对环境友好，是一种可持续发展的“绿色环保材料”。

玻璃材料不仅满足建筑和人类日常生活所需，而且也是科研和尖端科学不可缺少的材料。与此同时，日常生产生活中不可避免地产生大量的废玻璃垃圾。目前，我国每年产生的废玻璃有1040万吨。废玻璃类物质，其化学性质稳定，不腐烂、不燃烧、不能降解，大量废玻璃既给人们的生产和生活带来了不便，又对环境产生了负荷。因此，如何开展废玻璃资源化成了当今亟待解决的问题。废旧玻璃含有较高的硅铝成分，这为利用其作为活性骨料制备高性能地聚合物砂浆提供可能。

发明内容

本发明针对废旧玻璃难以利用的问题，提出了一种以废旧玻璃为活性骨料制备新型无机聚合材料的方法，该方法具有操作简单，易于推广应用，制得的无机聚合材料比没有玻璃渣骨料的产品抗压强度大大提高。

本发明所述的一种以废旧玻璃为活性骨料制备无机聚合材料的方法，其包括以下步骤：

1）将废旧玻璃清洗干燥后在球磨机内粉磨，将粉磨处理后的玻璃渣在标准筛中筛分，取0.15~0.30 mm粒级玻璃渣备用； 

2）将硅酸钠和氢氧化钠配置成模数为1.0~2.0的水玻璃溶液；

3）将筛分后的玻璃渣与粉煤灰及水玻璃溶液按玻璃渣：粉煤灰：水玻璃溶液=1:(1～3):(0.5～1.5)的重量比例混合后，输入搅拌机中充分搅拌；

4）将搅拌后的混合料倒入模具中，利用水泥胶砂振实台振动压实；

5）将模具试块放入标准养护箱中养护，养护脱模后即得无机聚合材料。

步骤5）中养护脱模的条件及过程为：养护温度为60?C，养护湿度为90%，养护24小时后脱模。

针对本发明的制品，根据控制变量法原则设计了一系列对比实验，即在相同条件下将添加废旧玻璃活性骨料的无机聚合物材料和不加废旧玻璃活性骨料的材料进行对比，从而更加直观具体的分析添加废旧玻璃活性骨料的无机聚合物的性能。由图1可以看出，普通粉煤灰绝大多数组分呈现规则的球形结构，外表光滑；由图2可以发现，本发明制备的无机聚合材料中，作为活性骨料的废旧玻璃渣与普通粉煤灰在碱性激活剂的作用下共同反应，形成了一个有机结合的聚合体，所以大大增加了抗压强度。本发明将利用率比较低的废旧玻璃渣的回收利用，有效的保护了环境，具有明显的经济效益、环境效益和社会效益。

附图说明

图1是普通粉煤灰的扫描电镜照片；

图2是新型无机聚合材料的扫描电镜照片。

具体实施例

本发明的原料：废旧玻璃、普通粉煤灰、模数为1~2的钠基水玻璃溶液。

实施例1：

1）粉磨、筛分

将废旧玻璃清洗干燥后在球磨机内粉磨45 min，将粉磨处理后的玻璃渣在标准筛中筛分，取0.15~0.30 mm粒级玻璃渣备用；

2）混合

将步骤1中得到的筛分废旧玻璃渣与普通粉煤灰样品和1.0M 钠基水玻璃溶液按1：2：1.2的比例在行星式搅拌机中搅拌混合，慢搅2分钟，快搅2分钟；

3）入模

将搅拌后的混合料倒入2×2×2 cm的模具当中，利用水泥胶砂振实台振动压实；

4）养护

将试块放入标准养护箱中养护，养护温度为60?C，养护湿度为90%，养护24小时候脱模，继续养护；

5）强度测定

   用300KN压力机对养护3d，7d，28d的样品进行抗压强度的测定，结果见表1。

对比实验1：

1）混合

将普通粉煤灰样品和1.0M的水玻璃溶液按3:1.2的比例在行星式搅拌机中搅拌混合，慢搅2分钟，快搅2分钟。

2）入模