[发明专利]一种耐久抗冻型地聚物复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种耐久抗冻型地聚物复合材料的制备方法，属于地聚物材料技术领域。本发明技术方案针对技术问题进行改良，先采用了复合硫酸钙晶须进行改性，由于地聚物经受多次冻融循环之后内部产生微裂缝所致，随着微裂缝的缓慢开展，动弹性模量随之降低，最终冻坏，但是掺入了晶须材料后，晶须纤维与地聚物之间的机械咬合力以及摩擦力承担了部分引发裂缝和促进裂缝发展的冻融破坏力，起到了较好的拉结作用，延缓了地聚物在经受冻融循环作用后内部微裂缝的发展，从而有效改善传统地聚物材料的抗冻性能。

技术领域

本发明涉及一种耐久抗冻型地聚物复合材料的制备方法，属于地聚物材料技术领域。

背景技术

地质聚合物材料具有较高的力学以及耐久性能。地质聚合物具有凝结快，早期强度高等优点，适用于建筑材料的加急修复以及需要快速投入使用的建筑结构。地质聚合物抗压抗折强度较高，可承担较大的荷载压力。其次，地质聚合物还拥有较强的耐久性能。其中，地聚物由于结构致密，孔隙结构较为细密的原因，具有良好的抗渗透性能。地聚物也具有良好的抗氯离子渗透性能。这一特点对于包裹于地聚物中的钢筋具有良好的防护作用，可使钢筋材料耐氣离子腐蚀。对于另一类地聚物，其防火以及耐高温性能显著，在高温作用下力学以及结构性能劣化不明显。另外，地质聚合物由于本身由碱激发溶液激发产生，因此也不存在普通水泥材料常常出现的碱骨料反应等。这一系列的高强度、高酎久性能和绿色材料特性都决定了地聚物作为一种潜在的水泥替代材料的可行性和必要性。

粉煤灰是煤经过燃烧后从其烟气当中收集到的细灰。由于我国电力行业的急速发展，粉煤灰排放量逐年急剧增加。粉煤灰的主要成分根据不同煤的具体成分差别较大。粉煤灰根据不同的钙含量可以分成高钙粉煤灰以及低钙粉煤灰。不同钙含量的粉煤灰最终形成的地聚物产物的微观结构以及力学性能也有较大的差异。有研究表明在常温下向低钙粉煤灰当中加入适量的氧化钙可以提高地质聚合物的力学性能。这是由于在基质中增加的钙含量可以产生C-S-H凝肢，并且可以促进粉煤灰在碱性溶液中溶解。在高温养护条件下增加钙含量则会使地质聚合物的力学性能降低。这是由于钙在硅铝结构空间中的存在使三维硅铝网状结构发展不充分。这就导致了现有地聚物材料的抗冻性能不佳，所以对其进行结构改性，提高材料的抗冻性能尤为重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对现有地聚物材料中钙在硅铝结构空间中的存在使三维硅铝网状结构发展不充分，导致了现有地聚物材料的抗冻性能不佳的问题，提供了一种耐久抗冻型地聚物复合材料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：

（1）按质量比1:10，将甲基三乙氧基硅烷添加至去离子水中，在室温下水解3～5h，得水解液；再按重量份数计，分别称量45～50份去离子水、1～2份铝酸钠、1～2份氢氧化钠和3～5份水玻璃置于烧杯中，搅拌混合并混合液；按质量比1:5，将水解液滴加至混合液中，待滴加完成后，搅拌混合，得凝胶液；

（2）将凝胶液置于45～50℃下旋转蒸发，得旋蒸液并置于反应釜中，搅拌晶化处理，过滤并收集滤饼，洗涤干燥，得改性包覆颗粒；取硫酸钙晶须并将其置于坩埚中，将坩埚置于马弗炉中，保温反应后，升温加热保温煅烧，静置冷却至室温，得煅烧改性晶须材料；

（3）按质量比1:15，将改性包覆颗粒添加至环氧树脂中，搅拌混后并超声分散，收集分散浆液并按质量比1:25，将固化剂添加至分散浆液中，搅拌混合得包覆液，用喷枪将包覆液喷覆至煅烧改性晶须材料表面，待喷覆处理完成后，静置固化，得填充改性纤维；

（4）取粉煤灰并按重量份数计，分别称量45～50份去离子水、1～2份氢氧化钠和3～5份碳酸钠和10～15份粉煤灰置于研钵中，研磨分散并干燥，收集干燥粉煤灰并置于马弗炉中，程序升温并保温煅烧处理，骤冷处理至室温后得活化改性粉煤灰；

（5）按重量份数计，分别称量45～50份活化改性粉煤灰、10～15份偏高岭土、3～5份填充改性纤维和3～5份激发剂置于搅拌机中，搅拌混合并浇注至模具中，压制成型后干燥处理，即可制备的所述的耐久抗冻型地聚物复合材料。

所述的水玻璃固含量为10%。