CN104773994A

CN104773994A - 强力聚合剂及其制备方法和由强力聚合剂制得的建筑材料

Info

Publication number: CN104773994A
Application number: CN201510158247.0A
Authority: CN
Inventors: 丁根明
Original assignee: Shanghai Feng Haoyan Environmental Protection Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Feng Haoyan Environmental Protection Technology Co Ltd
Priority date: 2015-04-03
Filing date: 2015-04-03
Publication date: 2015-07-15

Abstract

本发明公开了强力聚合剂及其制备方法和由强力聚合剂制得的建筑材料。该强力聚合剂的原料配方包括聚合组分A和固化组分B，聚合组分A包括氯化钠2.0～7.0重量份、碳酸钠2.0～6.0重量份、氯化钾1.5～4.0重量份、氯化镁5.0～19.0重量份、偏硅酸钠4.0～8.0重量份、氟硅酸盐1.5～3.5重量份、铝酸钠1.7～3.2重量份和硫酸镁5.0～8.0重量份，固化组分B包括硅酸盐水泥5～10重量份、磷酸0.5～1.2重量份、氯化铁0.5～3重量份和过磷酸钙10～15重量份。该强力聚合剂所能固化的物质品种多，被固化的物质能继续持久的增加强度，即使经多次冻蚀，其强度不会降低反而增强。

Description

强力聚合剂及其制备方法和由强力聚合剂制得的建筑材料

技术领域

本发明涉及工程材料领域，尤其涉及强力聚合剂及其制备方法和由强力聚合剂制得的建筑材料。

背景技术

面对国内外工业日益飞速发展和城市化进程的加快，随之而生产大量各种有毒有害的工业废弃物、建筑工程废弃物、城市生活垃圾和垃圾焚烧处理后的残渣废弃物，生态环保上一个重大课题就是要找到或发明一种可以净化上述废弃物并能加以资源化利用的可靠处理技术方法和工艺。从环保角度考虑这项技术必须不但能净化废弃物中的有毒有害物质，而且处理过程及其产品也必须是环保的，并且处理成本要低廉、工艺简单、设备可靠、安全科学，使之变废为可用之材，从而产生巨大环境效益、经济效益和社会效益。

在建材行业、筑路工程、水利工程等工业制品及工程施工中都需要使用无机固化胶凝材料或无机固化剂，例如水泥、石灰、石膏、氯镁水泥等，现有无机固化胶凝材料只能单一而有针对性的固化某种物质，即其所能固化物质品种较少，使用面窄。此外一般无机固化胶凝材料易老化、龟裂，其制品使用一般时间后强度会降低，使制品丧失使用功能。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于为了克服现有的无机固化剂只能针对单一的某种物质、使用面窄，且无机固化剂易老化、龟裂，其制品使用一段时间后强度会降低，使制品丧失使用功能等缺陷，从而提供一种强力聚合剂及其制备方法和由强力聚合剂制得的建筑材料。本发明的强力聚合剂所能固化的物质品种较多且面广，被固化的物质达到设计要求的强度后，仍能继续持久的增加强度，即使经多次冻蚀，其强度不会降低反而增强，其制品使用寿命长，特别适用于建筑材料、筑路工程和水利工程，可以缩短工期，节约资金以及能源，改善环境污染等有益效果。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：

本发明提供了一种强力聚合剂，其原料配方包括聚合组分A和固化组分B，其中，所述的聚合组分A包括氯化钠2.0～7.0重量份、碳酸钠2.0～6.0重量份、氯化钾1.5～4.0重量份、氯化镁5.0～19.0重量份、偏硅酸钠4.0～8.0重量份、氟硅酸盐1.5～3.5重量份、铝酸钠1.7～3.2重量份、氯化铵1.0～3.0重量份、氯化钙1.0～5.0重量份和硫酸镁5.0～8.0重量份，所述的固化组分B包括硅酸盐水泥5～10重量份、氧化镁12～18重量份、磷酸0.5～1.2重量份、氯化铁0.5～3重量份、氢氧化铝1.0～3.0重量份和过磷酸钙10～15重量份。

其中根据本领域常识，聚合组分A中的各原料一般以水溶液的形式加入。

其中，所述的聚合组分A与所述的固化组分B的质量比较佳地为(2～3)：(5～15)。

其中，所述的氟硅酸盐较佳地为氟硅酸镁、氟硅酸钠和氟硅酸锌中的一种或多种。

其中，所述的铝酸钠可为本领域常规使用的铝酸钠，较佳地通过用氢氧化钠与氧化铝化合生成，其中氢氧化钠与氧化铝的质量比为1:0.87。

其中，所述的磷酸可为本领域常规使用的磷酸，所述的磷酸的质量百分比浓度一般为10％～30％。

本发明较佳的实施例中，所述的强力聚合剂的原料配方由聚合组分A和固化组分B组成，其中，所述的聚合组分A由氯化钠2.0～7.0重量份、碳酸钠2.0～6.0重量份、氯化钾1.5～4.0重量份、氯化镁5.0～19.0重量份、偏硅酸钠4.0～8.0重量份、氟硅酸盐1.5～3.5重量份、铝酸钠1.7～3.2重量份、氯化铵1.0～3.0重量份、氯化钙1.0～5.0重量份和硫酸镁5.0～8.0重量份组成，所述的固化组分B由硅酸盐水泥5～10重量份、氧化镁12～18重量份、磷酸0.5～1.2重量份、氯化铁0.5～3重量份、氢氧化铝1.0～3.0重量份和过磷酸钙10～15重量份组成。

本发明还提供了一种强力聚合剂的制备方法，其包括下述步骤：分别制备聚合组分A和固化组分B；

所述的聚合组分A的制备方法如下：

(1)准备各原料备用；其中，铝酸钠通过下述步骤制得：将氢氧化钠溶解于水中，加入氧化铝，搅拌反应至无沉淀为止，加水至溶液pH值为12即得；

(2)在氯化钠中加入碳酸钠搅拌反应1～2分钟，加入氯化钾搅拌反应1～2分钟，加入氯化镁搅拌至溶液均呈乳白色，然后加入偏硅酸钠，搅拌至变稀后，加入氟硅酸盐，搅拌至泡沫完全消失后加入铝酸钠，测溶液pH为10，加入氯化铵、氯化钙、硫酸镁，搅拌至溶液pH为7时，即完成全部反应，得到聚合组分A；

所述的固化组分B的制备方法如下：将各原料分别用球磨机磨碎至40～60目，然后搅拌混合均匀，即得到固化组分B。

本发明还提供了一种建筑材料的制备方法，其包括下述步骤：将上述强力聚合剂与工业废弃物、水混合搅拌，聚合固化即可制得建筑材料。

其中，所述工业废弃物：强力聚合剂：水的质量比较佳地为(85～95)：(7～18)：(7～8)。

其中，所述的工业废弃物可为本领域常规的各种工业废弃物，一般包括①开采业的碎石粉、尾矿粉、矿渣、煤矸石、山皮土；②燃煤工业的粉煤灰、炉渣、烟灰；③造纸、印染、纺织、化肥工业的废水沉淀物及废渣；④掩埋发酵过的生活垃圾；⑤无机废弃物中的建筑物垃圾、碎玻璃、城市河道污泥；⑥干燥的植物秸秆、锯末；所述的工业废弃物较佳地为燃煤工业的粉煤灰、燃煤工业的炉渣、垃圾焚烧炉灰渣和建筑垃圾灰渣中的一种或多种。

本发明还提供了一种由上述制备方法制得的建筑材料。

本发明的强力聚合剂可以在与土壤、废弃物灰渣混合的过程中产生胶质状硅酸盐、铝酸盐等生成物，再进一步与混合物中所含的活性物质，进行水化作用，相互结合，经加压成型而完成固化，生成坚固、不泥化、耐风化的物体。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明所用试剂和原料均市售可得。

本发明的积极进步效果在于：

(1)本发明制得的无机强力聚合剂，以新的固化技术进行废弃物资源化处理，广泛应用在各种道路、农用水利和建材生产中，能缩短施工期，节约建筑资金及能源。

(2)本发明所制得的建筑材料水稳性强，吸水率低，有较强的防水抗冻性能和良好的隔热效果，其强度在很长的时期内，仍持续增强。

(3)本发明制得的建筑材料应用广泛，可以主要用于建材行业、筑路工程和水利工程三大产业：

a、建材行业：使用本品可生产高、中、低档建材，如：文化石、装饰面砖二再生石材、砖、瓦、道路砖，且可加入颜料生产彩色砖、瓦等：也可制成防火板材的内芯。

b、筑路工程：广泛用于公路基础、农村道路、停车场、人行道等辅设、房屋地基的加固、防砂设施的建造；

c、水利工程：应用于防潮堤、水库、鱼池、防渗渠、滑冰场等建筑。

本发明制得的产品与其他类似产品相比，具有以下优点：

(1)、本发明的强力聚合剂不同于常用的单一或混合的无机固化剂，如水泥、石灰、石膏、氯镁水泥等，也不同于有机固化剂，如：树脂、酶等；本发明的聚合剂的聚合固化性能高于后者；

(2)、一般无机固化胶凝材料是单一而有针对性的固化某种物质，而本发明的聚合剂产品所能固化的物质品种较多且面广；

(3)一般无机固化胶凝材料易老化、龟裂，而本发明的产品的特点是被固化的物质达到设计要求的强度后，仍能继续、持久的增加强度，其具体表现在产品经过十五次冻融循环试验后，其强度不会降低反而增强；

(4)本发明产品的价格在同类产品中为最低。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。

下述实施例中，磷酸的质量百分比浓度为20％。

铝酸钠通过下述步骤制得：将氢氧化钠溶解于水中，加入氧化铝，搅拌反应至无沉淀为止，加水至溶液pH值为12即得；其中氢氧化钠与氧化铝的质量比为1:0.87。

实施例1

聚合组分A的原料组成以及用量如下所示：

氯化钠4.5重量份、碳酸钠4重量份、氯化钾2.8重量份、氯化镁12重量份、偏硅酸钠6重量份、氟硅酸镁2.5重量份、铝酸钠2.5重量份、氯化铵2重量份、氯化钙3重量份和硫酸镁6.5重量份。

固化组分B的原料组成以及用量如下所示：

硅酸盐水泥7.5重量份、氧化镁15重量份、磷酸0.85重量份、氯化铁1.75重量份、氢氧化铝2重量份和过磷酸钙12.5重量份。

所述的聚合组分A的制备方法如下：

(1)将各原料溶于水中备用；(2)按下列顺序依次加入原料进行反应：在氯化钠中加入碳酸钠搅拌反应2分钟，加入氯化钾搅拌反应2分钟，加入氯化镁搅拌至溶液均呈乳白色，然后加入偏硅酸钠，搅拌至变稀后，加入氟硅酸镁，搅拌至泡沫完全消失后加入铝酸钠，测溶液pH为10，加入氯化铵、氯化钙、硫酸镁，搅拌至溶液pH为7时，即完成全部反应，得到聚合组分A；

所述的固化组分B的制备方法如下：将各原料分别用球磨机磨碎至50目，然后搅拌混合均匀，即得到固化组分B。

上述A、B两组分于使用时混合均匀，其中按重量份计，聚合组分A：固化组分B＝2：8。

实施例2

聚合组分A的原料组成以及用量如下所示：

氯化钠6重量份、碳酸钠5重量份、氯化钾3重量份、氯化镁18重量份、偏硅酸钠7重量份、氟硅酸钠3重量份、铝酸钠2重量份、氯化铵2重量份、氯化钙4重量份和硫酸镁7重量份。

固化组分B的原料组成以及用量如下所示：

硅酸盐水泥9重量份、氧化镁16重量份、磷酸1重量份、氯化铁2重量份、氢氧化铝2重量份和过磷酸钙14重量份。

所述的聚合组分A的制备方法如下：

(1)将各原料溶于水中备用；(2)按下列顺序依次加入原料进行反应：在氯化钠中加入碳酸钠搅拌反应2分钟，加入氯化钾搅拌反应2分钟，加入氯化镁搅拌至溶液均呈乳白色，然后加入偏硅酸钠，搅拌至变稀后，加入氟硅酸钠，搅拌至泡沫完全消失后加入铝酸钠，测溶液pH为10，加入氯化铵、氯化钙、硫酸镁，搅拌至溶液pH为7时，即完成全部反应，得到聚合组分A；

上述A、B两组分于使用时混合均匀，其中按重量份计，聚合组分A：固化组分B＝3：15。

实施例3～16

取表1-1和表1-2中实施例3～16的聚合组分A以及固化组分B中的各原料配比，然后按照表1-2中组分A:B的重量份数比制备强力聚合剂，其中强力聚合剂的制备方法同实施例1。

表1-1

表1-2

实施例17

采用实施例3制得的强力聚合剂、建筑垃圾灰渣以及水为原料制备建筑材料，将强力聚合剂与建筑垃圾灰渣、水混合搅拌，聚合固化即可制得产品，记为建筑垃圾灰渣砖。其中，各原料的重量配比如下：

实施例18

采用实施例2制得的强力聚合剂、垃圾焚烧炉灰渣以及水为原料制备建筑材料，将强力聚合剂与垃圾焚烧炉灰渣、水混合搅拌，聚合固化即可制得产品，记为垃圾焚烧炉灰渣路面砖。其中，各原料的重量配比如下：

实施例19

采用实施例1制得的强力聚合剂、垃圾焚烧炉渣以及水为原料制备建筑材料，将强力聚合剂与垃圾焚烧炉渣、水混合搅拌，聚合固化即可制得产品，记为垃圾焚烧炉渣路面砖。其中，各原料的重量配比如下：

实施例20

采用实施例4制得的强力聚合剂、粉煤灰以及水为原料制备建筑材料，将强力聚合剂与粉煤灰、水混合搅拌，聚合固化即可制得产品，记为粉煤灰砖。其中，各原料的重量配比如下：

效果实施例1

对实施例17～20制得的产品进行性能检测，结果如下：

效果实施例2对产品的重金属含量进行检测

1、检测单位

中国科学院广州地球化学研究所

2、检测样品

实施例17～20所制得的建筑材料产品

3、检测方法和依据

中华人民共和国国家标准《危险废物鉴别标准——浸出毒性鉴别》GB5085.3-2007

中华人民共和国国家标准《固体废物——浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》HJ/T299-2007

4、检测结果

各产品中重金属含量以及浸出18h的浸出液重金属含量分析结果如下表所示：

实施例17的检测结果

检测因子

Cu

Zn

Cd

Ni

Ca

Pb

检测结果(mg/L)

nd

9.83

nd

检测因子

Cr

Mg

Mn

Fe

检测结果(mg/L)

nd

0.15

nd

实施例18的检测结果

检测因子

Cu

Zn

Cd

Ni

Ca

Pb

检测结果(mg/L)

nd

9.75

nd

检测因子

Cr

Mg

Mn

Fe

检测结果(mg/L)

nd

0.18

nd

实施例19的检测结果

检测因子

Cu

Zn

Cd

Ni

Ca

Pb

检测结果(mg/L)

nd

9.72

nd

检测因子

Cr

Mg

Mn

Fe

检测结果(mg/L)

nd

0.14

nd

实施例20的检测结果

检测因子

Cu

Zn

Cd

Ni

Ca

Pb

检测结果(mg/L)

nd

9.81

nd

检测因子

Cr

Mg

Mn

Fe

检测结果(mg/L)

nd

0.16

nd

nd是指未检出。

并且各产品中，有机有毒有害物质包括苯酚、氰化合物、氟化合物以及烷烃等均未检出。

5、结论

受试样品完全符合国家环保标准。

效果实施例3

对实施例17～20所制得产品的吸水率、抗折强度、抗冻性能、以及耐磨性能进行检测，检测结果如下表所示：

实施例17的检测结果

实施例18的检测结果

实施例19的检测结果

实施例20的检测结果

并且各产品经过十五次冻融循环试验后，其强度不会降低反而增强，增加约5％，表明产品的耐抗冻性能非常优异。

对实施例17～20制得的产品进行长期跟踪监测，检测其抗压强度变化，结果如下表所示：

由上表中的数据可以看出，本发明制得的建筑材料产品在使用中，不仅抗压强度没有下降，反而仍能继续、持久的增加抗压强度，非常适用于长期使用。

Claims

1.一种强力聚合剂，其原料配方包括聚合组分A和固化组分B，其中，所述的聚合组分A包括氯化钠2.0～7.0重量份、碳酸钠2.0～6.0重量份、氯化钾1.5～4.0重量份、氯化镁5.0～19.0重量份、偏硅酸钠4.0～8.0重量份、氟硅酸盐1.5～3.5重量份、铝酸钠1.7～3.2重量份、氯化铵1.0～3.0重量份、氯化钙1.0～5.0重量份和硫酸镁5.0～8.0重量份，所述的固化组分B包括硅酸盐水泥5～10重量份、氧化镁12～18重量份、磷酸0.5～1.2重量份、氯化铁0.5～3重量份、氢氧化铝1.0～3.0重量份和过磷酸钙10～15重量份。

2.如权利要求1所述的强力聚合剂，其特征在于，所述的聚合组分A与所述的固化组分B的质量比为(2～3)：(5～15)。

3.如权利要求1所述的强力聚合剂，其特征在于，所述的氟硅酸盐为氟硅酸镁、氟硅酸钠和氟硅酸锌中的一种或多种；

所述的铝酸钠通过氢氧化钠与氧化铝反应生成，其中氢氧化钠与氧化铝的质量比为1:0.87。

4.如权利要求1所述的强力聚合剂，其特征在于，所述的强力聚合剂的原料配方由聚合组分A和固化组分B组成，其中，所述的聚合组分A由氯化钠2.0～7.0重量份、碳酸钠2.0～6.0重量份、氯化钾1.5～4.0重量份、氯化镁5.0～19.0重量份、偏硅酸钠4.0～8.0重量份、氟硅酸盐1.5～3.5重量份、铝酸钠1.7～3.2重量份、氯化铵1.0～3.0重量份、氯化钙1.0～5.0重量份和硫酸镁5.0～8.0重量份组成，所述的固化组分B由硅酸盐水泥5～10重量份、氧化镁12～18重量份、磷酸0.5～1.2重量份、氯化铁0.5～3重量份、氢氧化铝1.0～3.0重量份和过磷酸钙10～15重量份组成。

5.一种如权利要求1～4中任一项所述的强力聚合剂的制备方法，其包括下述步骤：分别制备聚合组分A和固化组分B；

所述的聚合组分A的制备方法如下：

6.一种建筑材料的制备方法，其包括下述步骤：将如权利要求1～4中任一项所述的强力聚合剂与工业废弃物、水混合搅拌，聚合固化即可制得建筑材料。

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述的工业废弃物：强力聚合剂：水的质量比为(85～95)：(7～18)：(7～8)。

8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述的工艺废弃物包括①开采业的碎石粉、尾矿粉、矿渣、煤矸石、山皮土；②燃煤工业的粉煤灰、炉渣、烟灰；③造纸、印染、纺织、化肥工业的废水沉淀物及废渣；④掩埋发酵过的生活垃圾；⑤无机废弃物中的建筑物垃圾、碎玻璃、城市河道污泥；和⑥干燥的植物秸秆、锯末。

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述的工业废弃物为燃煤工业的粉煤灰、燃煤工业的炉渣、垃圾焚烧炉灰渣和建筑垃圾灰渣中的一种或多种。

10.一种由如权利要求6～9中任一项所述的制备方法制得的建筑材料。