CN103086637A - 偏高岭土基无机复合胶凝材料及其增韧改性剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种偏高岭土基无机复合胶凝材料及其增韧改性剂，该增韧改性剂能有效提高偏高岭土基无机复合胶凝材料的韧性和承载能力，且具有制备工艺简单、生产成本低等优点。本发明的偏高岭土基无机复合胶凝材料及其增韧改性剂，是由60～80重量份的纤维和20～40重量份的纤维悬浮剂组成。

Description

偏高岭土基无机复合胶凝材料及其增韧改性剂
技术领域
本发明涉及一种无机复合胶凝材料及其增韧改性剂，更具体地说涉及一种偏高岭土基无机复合胶凝材料及其增韧改性剂。
背景技术
偏高岭土是一种富硅铝酸盐质无机矿物，由高岭土在适当温度(600～900℃)煅烧后脱水形成，具有很强的火山灰活性，现已作为活性外掺料运用于水泥混凝土、砂浆和其它水泥产品中。基于偏高岭土的反应活性，通过工业废渣(矿渣、钢渣、粉煤灰、赤泥等)的加入和碱激发剂的作用，可制备致密高强、耐久性和耐腐蚀性能优异的的无机复合胶凝材料，现已成为材料界研究的热点。
水泥是土木工程建设的基本材料之一，同时，它也是典型的资源、能源消耗型产业，是对环境污染严重的行业。根据计算，生产1吨水泥需要消耗1.1吨石灰石，排放出近1吨CO2。近30年来，国际上主要工业发达国家和地区对绿色建材的研制开发都非常重视，气候变化也为世界各国人民敲响了警钟。积极开发利用绿色胶凝材料，最大限度地综合利用自然资源和能源，降低能耗和物耗，以减少对环境的负面效应，走可持续发展之路对于社会发展具有重要的现实和长远意义。偏高岭土基无机复合胶凝材料的制备没有石灰石(CaCO3)煅烧过程，偏高岭土煅烧温度也明显低于水泥制备所需的煅烧温度，工业废渣仅需经过磨细处理即可使用，因此CO2的排放量显著减少，且充分利用工业废渣，因此，该材料的应用将有利于环境保护和社会和谐发展。
偏高岭土基无机复合胶凝材料存在硬化体脆性大的缺陷，严重限制了该材料的工业化应用。为解决该技术难题，现有技术提出：(1)在无机复合胶凝材料中加入碳纤维的方法以提高材料的韧性。该方法制得的碳纤维增强无机复合胶凝材料的韧性大幅改善，但其存在操作工艺复杂、制备条件要求高等问题，且碳纤维市场价格高，将其应用于胶凝材料增韧改性存在应用成本高的问题；(2)在无机复合胶凝材料中加入纤维以提高材料的韧性，但其存在纤维分散性差，在浆体中易团聚等问题，严重影响了纤维的增韧效果。因此，急需开发一种能适应碱性体系，有利于偏高岭土基无机复合胶凝材料韧性提高，且价格适宜的外加剂即偏高岭土基无机复合胶凝材料用增韧改性剂对材料的韧性进行改善，且增韧改性剂的加入应对偏高岭土基无机复合胶凝材料的抗压强度等性能无不利影响，进而改善偏高岭土基无机复合胶凝材料的性能，拓宽其应用领域。
发明内容
本发明的目的是解决上述现有技术存在的不足与问题，提供了一种偏高岭土基无机复合胶凝材料用增韧改性剂，它能有效提高偏高岭土基无机复合胶凝材料的韧性和承载能力。
同时本发明还提供一种使用该增韧改性剂制备的偏高岭土基无机复合胶凝材料。
本发明的目的通过以下技术方案实现的：
本发明的偏高岭土基无机复合胶凝材料用增韧改性剂，是由60～80重量份的组分A和20～40重量份的组分B组成，所述组分A为一种或一种以上的纤维组成，所述组分B为纤维悬浮剂。
本发明的偏高岭土基无机复合胶凝材料用增韧改性剂，其进一步的技术方案是所述的纤维为化纤或玻纤；再进一步的技术方案是所述的化纤为聚丙烯纤维，长度是5～8mm，所述的玻纤为中碱玻纤，长度是2～4mm。
本发明的偏高岭土基无机复合胶凝材料用增韧改性剂，其进一步的技术方案是所述的纤维悬浮剂为羟乙基纤维素或羧甲基纤维素。
本发明使用上述的任一增韧改性剂制备的偏高岭土基无机复合胶凝材料，包括30～70重量份的偏高岭土和30～70重量份的矿渣。
另外所述偏高岭土基无机复合胶凝材料中还有占偏高岭土和矿渣重量之和0.6％～1.8％的增韧改性剂。所述增韧改性剂由60～80重量份的组分A和20～40重量份的组分B组成，所述组分A为一种或一种以上的纤维组成，所述组分B为纤维悬浮剂。
本发明的偏高岭土基无机复合胶凝材料中增韧改性剂所用的纤维为化纤或玻纤，所述的偏高岭土目数为100～600，所述的矿渣目数为100～600。
上述化纤优选为聚丙烯纤维，长度是5～8mm；玻纤优选为中碱玻纤，长度是2～4mm。
所述纤维悬浮剂为羟乙基纤维素或羧甲基纤维素。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
(1)本发明的增韧改性剂能有效提高偏高岭土基无机复合胶凝材料的韧性和承载能力，进而改善该胶凝材料的使用性能。
(2)本发明的增韧改性剂中含有的纤维韧性高，能有效降低外力冲击对偏高岭土基无机复合胶凝材料的破坏作用，且由于纤维在无机复合胶凝材料中的桥联和搭接作用，能有效提高该胶凝材料的强度。
(3)本发明的增韧改性剂中含有的悬浮剂具有悬浮性好，分散能力强等优点，能有效提高纤维在无机复合胶凝材料中的分散效果，克服浆体中纤维易团聚的缺陷，从而充分发挥纤维的增韧效果。
(4)本发明的增韧改性剂充分发挥了纤维的增韧增强和悬浮剂的分散悬浮作用，两者综合使用，使纤维均匀分布于无机复合胶凝材料中，进而充分发挥纤维对无机复合胶凝材料的增韧改性效果，提高该胶凝材料的综合性能。
(5)本发明的增韧改性剂制备工艺简单，适应性强，且原料易得，生产成本低。
(6)本发明的增韧改性剂对偏高岭土基无机复合胶凝材料的抗压强度无副作用，且有一定的增强作用。
(7)本发明的偏高岭土基无机复合胶凝材料还利用了矿渣等废弃物，可变废为宝，同时扩大了矿渣使用范围，促进矿渣的高效利用，从而有效保护环境，减少环境污染。
具体实施方式
以下通过具体实施例说明本发明，但本发明并不仅仅限定于这些实施例。
实施例1
原料重量配比为：
偏高岭土(100目)700g、矿渣(600目)300g、增韧改性剂10g，其中增韧改性剂中中碱玻纤6.0g、羟乙基纤维素4.0g，以该配比混合后制备的偏高岭土基无机复合胶凝材料经检测其性能与未加增韧改性剂制备的偏高岭土基无机复合胶凝材料性能的结果见表1。
实施例2
原料重量配比为：
偏高岭土(400目)300g、矿渣(400目)700g、增韧改性剂12g，其中增韧改性剂中聚丙烯纤维9.6g、羧甲基纤维素2.4g，以该配比混合后制备的偏高岭土基无机复合胶凝材料经检测其性能与未加增韧改性剂制备的偏高岭土基无机复合胶凝材料性能的结果见表1。
实施例3
原料重量配比为：
偏高岭土(300目)700g、矿渣(200目)300g、增韧改性剂6g，其中增韧改性剂中聚丙烯纤维2.4g、中碱玻纤2.4g、羟乙基纤维素1.2g，以该配比混合后制备的偏高岭土基无机复合胶凝材料经检测其性能与未加增韧改性剂制备的偏高岭土基无机复合胶凝材料性能的结果见表1。
实施例4
原料重量配比为：
偏高岭土(100目)600g、矿渣(600目)400g、增韧改性剂10g，其中增韧改性剂中聚丙烯纤维6.0g、中碱玻纤1.5g、羧甲基纤维素2.5g，以该配比混合后制备的偏高岭土基无机复合胶凝材料经检测其性能与未加增韧改性剂制备的偏高岭土基无机复合胶凝材料性能的结果见表1。
实施例5
原料重量配比为：
偏高岭土(600目)500g、矿渣(100目)500g、增韧改性剂12g，其中增韧改性剂中聚丙烯纤维4.8g、中碱玻纤4.2g、羟乙基纤维素3.0g，以该配比混合后制备的偏高岭土基无机复合胶凝材料经检测其性能与未加增韧改性剂制备的偏高岭土基无机复合胶凝材料性能的结果见表1。
实施例6
原料重量配比为：
偏高岭土(300目)400g、矿渣(300目)600g、增韧改性剂14g，其中增韧改性剂中聚丙烯纤维4.2g、中碱玻纤4.2g、羧甲基纤维素5.6g，以该配比混合后制备的偏高岭土基无机复合胶凝材料经检测其性能与未加增韧改性剂制备的偏高岭土基无机复合胶凝材料性能的结果见表1。
实施例7
原料重量配比为：
偏高岭土(200目)300g、矿渣(400目)700g、增韧改性剂18g，其中增韧改性剂中聚丙烯纤维9.0g、中碱玻纤4.5g、羟乙基纤维素4.5g，以该配比混合后制备的偏高岭士基无机复合胶凝材料经检测其性能与未加增韧改性剂制备的偏高岭土基无机复合胶凝材料性能的结果见表1。
表1偏高岭土基无机复合胶凝材料性能一览表
Figure BSA00000839994200051
从表1中数据可以看出，在偏高岭土基无机复合胶凝材料中加入增韧改性剂后，无机复合胶凝材料的抗冲击功和抗折强度大幅提高，即增韧改性剂的加入使无机复合胶凝材料的韧性明显改善。同时，增韧改性剂的加入也有利于偏高岭土基无机复合胶凝材料抗压强度的提高。因此，将本发明的增韧改性剂应用于偏高岭土基无机复合胶凝材料可有效改善该胶凝材料的韧性和承载能力，提高材料的使用性能，进而为偏高岭土基无机复合胶凝材料的工业化应用提供新材料和新技术支持。

Claims (10)

1.一种偏高岭土基无机复合胶凝材料用增韧改性剂，其特征在于它由60～80重量份的组分A和20～40重量份的组分B组成，所述组分A为一种或一种以上的纤维组成，所述组分B为纤维悬浮剂。
2.根据权利要求1所述的偏高岭土基无机复合胶凝材料用增韧改性剂，其特征在于所述的纤维为化纤或玻纤。
3.根据权利要求2所述的偏高岭土基无机复合胶凝材料用增韧改性剂，其特征在于所述的化纤为聚丙烯纤维，长度是5～8mm。
4.根据权利要求2所述的偏高岭土基无机复合胶凝材料用增韧改性剂，其特征在于所述的玻纤为中碱玻纤，长度是2～4mm。
5.根据权利要求1所述的偏高岭土基无机复合胶凝材料用增韧改性剂，其特征在于所述的纤维悬浮剂为羟乙基纤维素或羧甲基纤维素。
6.一种偏高岭土基无机复合胶凝材料，其特征在于它包括30～70重量份的偏高岭土和30～70重量份的矿渣，另外所述无机复合胶凝材料中还有占偏高岭土和矿渣重量之和0.6％～1.8％的增韧改性剂，所述增韧改性剂由60～80重量份的组分A和20～40重量份的组分B组成，所述组分A为一种或一种以上的纤维组成，所述组分B为纤维悬浮剂。
7.根据权利要求6所述的偏高岭土基无机复合胶凝材料，其特征在于所述的纤维为化纤或玻纤，所述的偏高岭土目数为100～600，所述的矿渣目数为100～600。
8.根据权利要求7所述的偏高岭土基无机复合胶凝材料，其特征在于所述的化纤为聚丙烯纤维，长度是5～8mm。
9.根据权利要求7所述的偏高岭土基无机复合胶凝材料，其特征在于所述的玻纤为中碱玻纤，长度是2～4mm。
10.根据权利要求6所述的偏高岭土基无机复合胶凝材料，其特征在于所述的纤维悬浮剂为羟乙基纤维素或羧甲基纤维素。
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