一种硅灰发泡地聚物混凝土及其制备方法与流程

本发明属于绿色建筑材料，尤其涉及到一种硅灰发泡地聚物混凝土及其制备方法。

背景技术：

1、水泥基混凝土的生产需要消耗大量的能源，且会排放大量二氧化碳，地聚物混凝土是以硅铝酸盐活性组分在碱激发条件下制备的无机胶凝材料，常用的原材料为粉煤灰等废弃物，能耗小、碳排放低。多孔轻质的泡沫地聚物混凝土可提高墙体的保温、隔音、隔热性能，但目前常规发泡方法制备的混凝土内部孔径较大，孔隙连通，分布不均，且混凝土吸水率高，抗压强度较低，保温隔热性能较差等。

2、现有技术如专利申请cn201811067286.x公开了一种泡沫地聚合物及其制备方法和应用，该泡沫地聚合物包括以下组分：偏高岭土30～50重量份、碱激发剂40～50重量份、粉煤灰1～4重量份、发泡剂2～5重量份、稳泡剂0.3～0.7重量份、改性剑麻纤维0.3～0.8重量份、石蜡乳液1～4重量份、水5～10重量份、无水乙醇0.3～0.7重量份。其所用发泡剂为重量比为1：0.8～1.2的双氧水和铝粉，铝为活泼金属，遇水迅速反应产生h2，起泡快，反应难控制，开孔率高，影响混凝土的强度和导热性能等。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的不足，本发明制备方法简单，可实现矿山细尾泥、矿粉和硅灰等废弃物的综合利用，所制备的泡沫地聚物混凝土具有孔隙均匀、闭孔率高、强度高、质量轻、导热系数低、防水性好的优点，具有良好的应用前景。

2、为了实现上述发明目的，本发明专利提供的技术方案如下：

3、一种硅灰发泡地聚物混凝土，所述硅灰发泡地聚物混凝土包括质量份数如下的组分：矿山细尾泥25-40份，偏高岭土25-40份，矿粉15-25份，硅灰5-15份，硅0.03-1.00份，氢氧化钠3-6份，温轮胶0.05-0.15份，水45-60份，所述硅灰中的sio2含量≥85％，游离硅含量为0.7-1.0％。

4、进一步地，所述矿山细尾泥堆积密度为580-650kg/m3，其中，非活性sio2含量为50-60％，al2o3含量为15-20％，cao含量为5-8％。

5、进一步地，所述偏高领土中的sio2含量≥50％，al2o3含量≥40％。

6、进一步地，所述矿粉等级为s95级或s105级，其中，sio2含量≥30％，cao含量≥30％，al2o3含量≥10％。

7、进一步地，所述硅为rg级，深棕色粉末，粒径范围为200-800nm，质量分数为99.99％。

8、进一步地，所述氢氧化钠为ar级，粒状，质量分数≥96％。

9、进一步地，所述温轮胶为淡黄色粉末状。

10、一种硅灰发泡地聚物混凝土的制备方法，该方法具体包括如下步骤：

11、s1，将25-40份的矿山细尾泥研磨至粒径小于20μm，得到预处理矿山细尾泥a；

12、s2，将3-6份的氢氧化钠溶于45-60份的水并搅拌均匀，得到氢氧化钠溶液b；

13、s3，将25-40份的预处理矿山细尾泥a、25-40份的偏高岭土、15-25份的矿粉、5-15份的硅灰、0.03-1.00份的硅和0.05-0.15份的温轮胶混合并搅拌均匀，得到干料c；

14、s4，将氢氧化钠溶液b倒入干料c中并搅拌均匀，倒入容器中，置于烘箱中进行静置发泡，得到硅灰发泡地聚物混凝土；氢氧化钠溶液b与干料c混合搅拌进行静置发泡的过程中，通过原位发泡，以硅灰为发泡剂，游离的硅在碱性介质中被水氧化从而释放出h2，并以金属硅粉为辅助发泡剂，提高发泡率。

15、进一步地，所述步骤s4中的烘箱工作温度为60-80℃。

16、基于上述技术方案，本发明专利一种硅灰发泡地聚物混凝土及其制备方法经过实践应用取得了如下技术效果：

17、1.本发明制备工艺简单，同时大量利用硅铝质矿物偏高岭土以及矿山细尾泥、矿粉和硅灰等废弃物，解决了矿山细尾泥的堆存问题，降低了co2的排放，且矿山细尾泥密度极低，可大幅降低泡沫混凝土的容重，偏高岭土可提供al源，生成nash，提高地聚物的强度，保障地聚物的品质，矿粉具有水硬性，生成csh凝胶，缩短凝结时间，弥补偏高岭土基地聚物早期强度低的问题。

18、2.本发明通过原位发泡，避免预发泡再加入到混凝土中对泡沫的破坏，以硅灰为发泡剂，游离的硅在碱性介质中被水氧化从而释放出h2，并以金属硅粉为辅助发泡剂，进一步提高发泡率，所制备泡沫混凝土闭孔率高、孔隙均匀、强度高、质量轻、导热系数低、防水性能好，此外，硅灰中无定形sio2活性较高，可进一步提高混凝土的强度。

19、3.本发明通过高温养护的方式促进硅的发泡，解决了硅在常温下不能发泡的问题，并提高了地聚物的聚合速率。

20、4.本发明以温轮胶为有机增稠剂，以硅灰为无机增稠剂，二者复配，充分发挥两种增稠剂的最大优势，提高浆体稠度，抑制硅发泡产生的h2逸出，使泡沫更均匀稳定，避免泡沫混凝土的坍塌，且与黄原胶、纤维素醚等相比，温轮胶触变性及剪切变稀效应更明显。

21、5.本发明控制激发剂氢氧化钠的掺量和矿粉的掺量，激发剂较多时，以偏高岭土聚合为主；而激发剂较少时，增加矿粉掺量，矿粉水化迅速溶出ca2+生成csh凝胶，降低体系的硅钠比，从而促进偏高岭土的聚合反应，提高了硅灰发泡地聚物混凝土性能。

技术特征：

1.一种硅灰发泡地聚物混凝土，其特征在于，所述硅灰发泡地聚物混凝土包括质量份数如下的组分：矿山细尾泥25-40份，偏高岭土25-40份，矿粉15-25份，硅灰5-15份，硅0.03-1.00份，氢氧化钠3-6份，温轮胶0.05-0.15份，水45-60份；

2.根据权利要求1所述的一种硅灰发泡地聚物混凝土，其特征在于，所述矿山细尾泥堆积密度为580-650kg/m3，其中，非活性sio2含量为50-60％，al2o3含量为15-20％，cao含量为5-8％。

3.根据权利要求1所述的一种硅灰发泡地聚物混凝土，其特征在于，所述偏高领土中的sio2含量≥50％，al2o3含量≥40％。

4.根据权利要求1所述的一种硅灰发泡地聚物混凝土，其特征在于，所述矿粉等级为s95级或s105级，其中，sio2含量≥30％，cao含量≥30％，al2o3含量≥10％。

5.根据权利要求1所述的一种硅灰发泡地聚物混凝土，其特征在于，所述硅为rg级，深棕色粉末，粒径范围为200-800nm，质量分数为99.99％。

6.根据权利要求1所述的一种硅灰发泡地聚物混凝土，其特征在于，所述氢氧化钠为ar级，粒状，质量分数≥96％。

7.根据权利要求1所述的一种硅灰发泡地聚物混凝土，其特征在于，所述温轮胶为淡黄色粉末状。

8.一种权利要求1-7任一项所述硅灰发泡地聚物混凝土的制备方法，其特征在于，该方法具体包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种硅灰发泡地聚物混凝土的制备方法，其特征在于，所述步骤s4中的烘箱工作温度为60-80℃。

技术总结
本发明公开了一种硅灰发泡地聚物混凝土，所述硅灰发泡地聚物混凝土包括质量份数如下的组分：矿山细尾泥25‑40份，偏高岭土25‑40份，矿粉15‑25份，硅灰5‑15份，硅0.03‑1.00份，氢氧化钠3‑6份，温轮胶0.05‑0.15份，水45‑60份；本发明还涉及一种硅灰发泡地聚物混凝土的制备方法，所述硅灰发泡地聚物混凝土的制备方法包括：将发泡地聚物浆料置于60‑80℃的烘箱中进行静置发泡。本发明制备方法简单，可实现矿山细尾泥、矿粉和硅灰等废弃物的综合利用，所制备的泡沫地聚物混凝土具有孔隙均匀、闭孔率高、强度高、质量轻、导热系数低、防水性好的优点，具有良好的应用前景。

技术研发人员：高双双,朱敏涛,朱琨,倪大友,金自清,吕计委,吴逸飞
受保护的技术使用者：上海建工建材科技集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16