[发明专利]一种基于锰渣、粉煤灰的地质聚合物凝胶材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种地质聚合物凝胶材料用组合物，其特征在于，所述组合物包括以固体组分和激发组分计，65-85wt％的固体组分和15-35wt％的激发组分，所述组合物还包括防水剂；所述固体组分由锰渣和粉煤灰的混合物组成；所述防水剂的用量为相当于固体组分重量的2-6wt％；所述混合物中锰渣和粉煤灰的重量比为1:(0.5～15)；所述激发组分由激发剂组成。

2.根据权利要求1所述的地质聚合物凝胶材料用组合物，其特征在于，所述锰渣和粉煤灰的重量比为1:(1～10)；还优选为1:(1～9)。

3.根据权利要求1或2所述的地质聚合物凝胶材料用组合物，其特征在于，以固体组分和激发组分计，所述固体组分的含量为70-80wt％，所述激发组分的含量为20-30wt％；

优选地，所述防水剂的用量为相当于固体组分重量的3-5wt％。

4.根据权利要求1-3任一项所述的地质聚合物凝胶材料用组合物，其特征在于，所述激发剂包括水玻璃和氢氧化钠。

优选地，所述氢氧化钠和水玻璃的重量比为(0.1～10):1；优选地，重量比为(0.5～7):1；还优选地，重量比为(1～3):1。

优选地，所述防水剂可以是由苏州市建筑科学研究院出品的水泥抗渗防水剂SJ-10。

优选地，所述锰渣为以碳酸锰矿石为原料电解生产锰时产生的电解锰渣；还优选地，所述锰渣经研磨处理，研磨后的粒径为5～30μm，还优选为10～25μm，例如10μm、20μm或25μm。

优选地，所述粉煤灰经研磨处理，研磨后的粒径为5～30μm，还优选为10～25μm，例如10μm、20μm或25μm。

5.一种地质聚合物凝胶材料，其特征在于，所述材料通过将权利要求1-4任一项所述的地质聚合物凝胶材料用组合物中的固体组分、激发组分和防水剂混配后制得。

优选地，混配过程中还加入水。

6.权利要求5所述的地质聚合物凝胶材料的制备方法，其特征在于，所述方法是通过激发的方式，反应生成地质聚合物凝胶材料。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

(1)按重量百分比，称取上述组合物中的固体组分，激发组分和防水剂，混合均匀，得到混合物；

(2)将水倒入到步骤1)的混合物中，搅拌均匀，再倒入模具中注模、养护、脱模，制备得到所述地质聚合物凝胶材料；或者

a)按重量百分比，称取上述组合物中的固体组分和防水剂，混合均匀，得到混合物；

b)配制激发组分的水溶液，倒入上述混合物中，搅拌均匀，再倒入模具中注模、养护、脱模，制备得到所述地质聚合物凝胶材料。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述固体组分中的锰渣和粉煤灰粉末在混合前，先进行烘干、研磨处理。

优选地，所述的烘干温度为80～120℃，优选为100℃；所述的烘干时间为8～16h，优选为12h。

优选地，烘干至锰渣和粉煤灰中水分含量≤5wt％。

优选地，所述研磨是采用干法研磨。

优选地，所述研磨时间3-10min；优选地，所述研磨时间为4-8min。

优选地，所述研磨后得到的粉末的粒径小于等于30μm；优选地，小于等于25μm。

9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述激发剂和水的重量比为(0.5～5):1；优选地，重量比为(1～3):1。

优选地，所述养护是指在温度40-100℃，相对湿度0-40％下养护4-12h，随后放至3～30d；优选地，放至3～15d。

10.权利要求5所述的地质聚合物凝胶材料的应用，其特征在于，所述材料用于建筑、土木工程和快速修补材料等领域。