CN109437701A - 一种抗腐蚀地聚物混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种抗腐蚀地聚物混凝土及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗腐蚀地聚物混凝土及其制备方法，属于混凝土材料技术领域。本发明抗腐蚀地聚物混凝土，包括以下重量份数原料组成：硅酸钠51~71份，氢氧化钠5~15份，地热粘土192~252份，方石英粉末44.4~88.8份；水196~236份。办发明制备所得样品的空隙体积小，致密性高；在经历360天海水环境后，抗压强度不降反提高，质量几乎无损失，能够很好地抵抗海水腐蚀。

Description

一种抗腐蚀地聚物混凝土及其制备方法
技术领域
本发明专属于混凝土材料技术领域，具体涉及一种抗腐蚀地聚物混凝土及其制备方法。
背景技术
地质聚合物是由硅铝酸盐或是硅酸盐和铝酸盐在碱性条件下合成复杂的硅铝酸盐三维聚合物，具有非晶或是部分结晶的特点。因为地质聚合物表现出良好的耐热，阻燃，耐腐蚀，抗辐射等特点，且具有与水泥相当的机械性能，这使其被认为是波特兰水泥的绿色替代品。
粉煤灰、炉渣和偏高岭土是地质聚合物主要的原材料。因为粉煤灰和炉渣可以有效的用于制造混合水泥和混凝土，致使粉煤灰和炉渣越来越少，面临巨大的成本和技术的挑战。相对粉煤灰和炉渣，偏高岭土价格相对低廉。但是偏高岭土是高岭土的热处理产品，通常要在500℃至800℃的温度范围内才能转化，这个过程会造成能源的大量消耗。地热粘土（Geothermal Clay，Wan Q., Rao F*. Song S**, León-Patiño C.A., 2017,Geothermal clay-based geopolymer binders: synthesis and microstructuralcharacterization, Applied Clay Science, 146, 223-229.）是地热资源开采过程中的工业废物，富含高岭土。由于地热作用，地热粘土具有比较高的反应活性，且价格低廉，适合制备成地质聚合物。
目前，混凝土广泛应用于海工结构，海水中腐蚀性盐的侵蚀造成混凝土结构破坏，严重威胁海工结构的安全性和耐久性。相比较而言，地质聚合物具有较好的抗腐蚀性。本发明在地热粘土地质聚合物反应过程中加入方石英粉末，在强碱的作用下方石英微粒表面发生“溶解”，与地热粘土地质聚合浆体紧密结合，增强了地质聚合物致密性。同时，方石英在地热粘土地质聚合物中起到了骨架的作用，增强了地质聚合物的机械强度，进一步提高了地质聚合物抗腐蚀性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗腐蚀地聚物混凝土及其制备方法。本发明的地聚物混凝土价格低廉，耐海水腐蚀；其制备方法简便快捷。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种抗腐蚀地聚物混凝土，包括以下重量份数原料组成：硅酸钠51~71份，氢氧化钠5~15份，地热粘土192~252份，方石英粉末44.4~88.8份；水196~236份。
优选的，一种抗腐蚀地聚物混凝土，包括以下重量份数原料组成：硅酸钠61份，氢氧化钠10份，地热粘土222份，方石英粉末66.6份；水216份。
一种抗腐蚀地聚物混凝土的制备方法，包括以下步骤：
（1）原料处理：
地热粘土经过破碎，干磨，处理成粒度2.3~45.2μm的粉末；磨好的粉末放入马弗炉里800℃煅烧2小时，获得地热粘土粉末。
方石英的粒径为6.7-27.6μm，其中50%的颗粒粒径<15.3μm，85%颗粒粒径<22.4μm。
（2）样品制备：
首先配制硅酸钠（Na2SiO3），氢氧化钠（NaOH）及水混合溶解的碱激发剂；然后加入地热粘土混合搅拌10分钟，获得顺滑无颗粒的地质聚合物浆体；最后将方石英平均分三次放入地质聚合浆体中，搅拌均匀获得方石英地质聚合浆体。
（3）样品养护：
将获得的方石英地质聚合浆体倾倒入模具中，置于振动台振动10分钟，振出多余气泡；然后将模具密封放置在室温下养护至初凝，再放入标准养护箱60℃养护6小时；最后在室内室温养护7-28天。
本发明的优点在于：
本发明的抗腐蚀地聚物混凝土，其原料组成中加入适当比例的方石英，以本发明的方法进行制备，所得样品的空隙体积小，致密性高；在经历360天海水环境后，抗压强度不降反提高，质量几乎无损失，能够很好地抵抗海水腐蚀。
附图说明
图1是方石英粉末的粒径分布累积图。
图2是样品在海水腐蚀试验中抗压强度的变化图。
图3实施例1所得一种抗腐蚀地聚物混凝土海水养护前的微观结构图。
图4实施例1所得一种抗腐蚀地聚物混凝土海水养护360天后的微观结构图。
具体实施方式
实施例1
一种抗腐蚀地聚物混凝土，包括以下重量份数原料组成：硅酸钠61份，氢氧化钠10份，地热粘土222份，方石英粉末66.6份；水216份。
一种抗腐蚀地聚物混凝土的制备方法，包括以下步骤：
（1）原料处理：
地热粘土经过破碎，干磨，处理成粒度2.3~45.2μm的粉末；磨好的粉末放入马弗炉里800℃煅烧2小时，获得地热粘土粉末。
方石英的粒径为6.7-27.6μm，其中50%的颗粒粒径<15.3μm，85%颗粒粒径<22.4μm。
（2）样品制备：
首先配制硅酸钠（Na2SiO3），氢氧化钠（NaOH）及水混合溶解的碱激发剂；然后加入地热粘土混合搅拌10分钟，获得顺滑无颗粒的地质聚合物浆体；最后将方石英平均分三次放入地质聚合浆体中，搅拌均匀获得方石英地质聚合浆体。
（3）样品养护：
将获得的方石英地质聚合浆体倾倒入50mm×50mm×50mm模具中，置于振动台振动10分钟，振出多余气泡；然后将模具密封放置在室温下养护至初凝，再放入标准养护箱60℃养护6小时；最后在室内室温养护14天。
实施例2
一种抗腐蚀地聚物混凝土，包括以下重量份数原料组成：硅酸钠51份，氢氧化钠5份，地热粘土172份，方石英粉末44.4份；水196份。
一种抗腐蚀地聚物混凝土的制备方法，包括以下步骤：
（1）原料处理：
地热粘土经过破碎，干磨，处理成粒度2.3~45.2μm的粉末；磨好的粉末放入马弗炉里800℃煅烧2小时，获得地热粘土粉末。
方石英的粒径为6.7-27.6μm，其中50%的颗粒粒径<15.3μm，85%颗粒粒径<22.4μm。
（2）样品制备：
首先配制硅酸钠（Na2SiO3），氢氧化钠（NaOH）及水混合溶解的碱激发剂；然后加入地热粘土混合搅拌10分钟，获得顺滑无颗粒的地质聚合物浆体；最后将方石英平均分三次放入地质聚合浆体中，搅拌均匀获得方石英地质聚合浆体。
（3）样品养护：
将获得的方石英地质聚合浆体倾倒入50mm×50mm×50mm模具中，置于振动台振动10分钟，振出多余气泡；然后将模具密封放置在室温下养护至初凝，再放入标准养护箱60℃养护6小时；最后在室内室温养护7天。
实施例3
一种抗腐蚀地聚物混凝土，包括以下重量份数原料组成：硅酸钠71份，氢氧化钠15份，地热粘土252份，方石英粉末88.8份；水236份。
一种抗腐蚀地聚物混凝土的制备方法，包括以下步骤：
（1）原料处理：
地热粘土经过破碎，干磨，处理成粒度2.3~45.2μm的粉末；磨好的粉末放入马弗炉里800℃煅烧2小时，获得地热粘土粉末。
方石英的粒径为6.7-27.6μm，其中50%的颗粒粒径<15.3μm，85%颗粒粒径<22.4μm。
（2）样品制备：
首先配制硅酸钠（Na2SiO3），氢氧化钠（NaOH）及水混合溶解的碱激发剂；然后加入地热粘土混合搅拌10分钟，获得顺滑无颗粒的地质聚合物浆体；最后将方石英平均分三次放入地质聚合浆体中，搅拌均匀获得方石英地质聚合浆体。
（3）样品养护：
将获得的方石英地质聚合浆体倾倒入50mm×50mm×50mm模具中，置于振动台振动10分钟，振出多余气泡；然后将模具密封放置在室温下养护至初凝，再放入标准养护箱60℃养护6小时；最后在室内室温养护28天。
对比例1
一种地聚物混凝土，包括以下重量份数原料组成：硅酸钠61份，氢氧化钠10份，地热粘土222份，水216份。
一种地聚物混凝土的制备方法，包括以下步骤：
（1）原料处理：
地热粘土经过破碎，干磨，处理成粒度2.3~45.2μm的粉末；磨好的粉末放入马弗炉里800℃煅烧2小时，获得地热粘土粉末。
（2）样品制备：
首先配制硅酸钠（Na2SiO3），氢氧化钠（NaOH）及水混合溶解的碱激发剂；然后加入地热粘土混合搅拌10分钟，获得顺滑无颗粒的地质聚合物浆体。
（3）样品养护：
将获得的地质聚合物浆体倾倒入50mm×50mm×50mm模具中，置于振动台振动10分钟，振出多余气泡；然后将模具密封放置在室温下养护至初凝，再放入标准养护箱60℃养护6小时；最后在室内室温养护14天。
实施例4海水腐蚀试验
本发明实施例1至实施例3，及对比例1制备所得样品经养护后，放入海水溶液中腐蚀360天，分别观察各样品的性能和微观结构变化，结果如表1。
表1 本发明掺入方石英样品与对比例无方石英样品的性能比较
实施例1所得抗腐蚀地聚物混凝土中方石英粉末的粒径分布累积情况见图1；实施例1所得抗腐蚀地聚物混凝土在海水腐蚀试验中抗压强度的变化见图2；实施例1所得一种抗腐蚀地聚物混凝土海水养护前的微观结构见图3；实施例1所得一种抗腐蚀地聚物混凝土海水养护360天后的微观结构见图4。
试验结果表明，本发明样品的空隙体积小，致密性高。在经历360天海水环境后，抗压强度提高，质量几乎无损失，能够很好地抵抗海水腐蚀。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (3)

1.一种抗腐蚀地聚物混凝土，其特征在于，包括以下重量份数原料组成：硅酸钠51~71份，氢氧化钠5~15份，地热粘土192~252份，方石英粉末44.4~88.8份，水196~236份。
2.根据权利要求1所述的一种抗腐蚀地聚物混凝土，其特征在于，包括以下重量份数原料：硅酸钠61份，氢氧化钠10份，地热粘土222份，方石英粉末66.6份，水216份。
3.如权利要求1所述的一种抗腐蚀地聚物混凝土的制备方法，包括以下步骤：
（1）原料处理：
地热粘土经过破碎，干磨，处理成粒度2.3~45.2μm的粉末；磨好的粉末放入马弗炉里800℃煅烧2小时，获得地热粘土粉末；
方石英的粒径为6.7-27.6μm，其中50%的颗粒粒径<15.3μm，85%颗粒粒径<22.4μm；
（2）样品制备：
首先配制硅酸钠，氢氧化钠及水混合溶解的碱激发剂；然后加入地热粘土混合搅拌10分钟，获得顺滑无颗粒的地质聚合物浆体；最后将方石英平均分三次放入地质聚合浆体中，搅拌均匀获得方石英地质聚合浆体；
（3）样品养护：
将获得的方石英地质聚合浆体倾倒入模具中，置于振动台振动10分钟，振出多余气泡；然后将模具密封放置在室温下养护至初凝，再放入标准养护箱60℃养护6小时；最后在室内室温养护7-28天。
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