CN111056774A - 一种地聚合物基alc板材自养护抗裂砂浆及其制备方法 - Google Patents

一种地聚合物基alc板材自养护抗裂砂浆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种地聚合物基ALC板材自养护抗裂砂浆，包括以下组分：石英砂200‑230份，偏高岭土30‑40份，粉煤灰10‑20份，碱激发剂60‑70份，硅胶粉10‑15份，纳米氧化铝1‑2份，发泡剂1份。本发明还公开了一种地聚合物基ALC板材自养护抗裂砂浆的制备方法，包括以下步骤：1)制备净浆；2)制备砂浆；3)浇筑养护。本发明解决了现有的砂加气混凝土ALC板材强度偏低、易开裂等问题，通过硅胶粉和地聚合物形成“墨水瓶”结构，使得硅胶粉颗粒吸附的游离水固定在体系内部，有效避免蒸压养护过程中的水分流失，同时缓慢释放水分，实现抗裂的功能。

Description

一种地聚合物基ALC板材自养护抗裂砂浆及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料领域，尤其是涉及一种地聚合物基ALC板材自养护抗裂砂浆及其制备方法。
背景技术
随着全球变暖形势的日渐严峻和海平面上升的巨大威胁，保温节能的建筑材料的研制和应用受到全世界的高度重视。地聚合物是以偏高岭土、粉煤灰、矿渣等矿物原料甚至工业废料为主要硅铝酸盐来源，经碱激发之后形成的无机聚合材料。地聚合物在建筑材料中的应用极大地减弱了普通水泥“两磨一烧”产生的热量消耗、粉尘污染和温室气体排放问题，其绿色环保性能正得到越来越多的关注。
ALC(Autoclaved Lightweight Concrete蒸压轻质混凝土)板材作为既可用于屋面板又可作为墙板、楼板材料的预制构件，可在室内保温改造、屋顶隔热层设置、装配式建筑、救灾用房、简易房屋等方面具有巨大的应开发潜力和广阔的应用前景。其预制过程的蒸压养护可以使地聚合物发挥更加优异的性能，地聚合物的高强度、轻质性、保温性、耐久性、耐火性等都对传统水泥砂浆的ALC板材有极大的提升作用。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种板材强度高、不易开裂地聚合物基ALC板材自养护抗裂砂浆及其制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种地聚合物基ALC板材自养护抗裂砂浆，包括以下组分：石英砂200-230份，偏高岭土30-40份，粉煤灰10-20份，碱激发剂60-70份，硅胶粉10-15份，纳米氧化铝1-2份，发泡剂1份。
作为优选，包括石英砂210-215份，偏高岭土35-40份，粉煤灰15-20份，碱激发剂60-70份，硅胶粉12-15份，纳米氧化铝1-2份，发泡剂1份。
作为优选，所述石英砂细度模数为1.8-2.0。
作为优选，所述偏高岭土为天然高岭土经过600-1000℃煅烧所得的目数为200目以上的粉体，偏高岭土的粒径为0-96微米。
作为优选，所述粉煤灰为120目以上的低钙的Ⅰ级粉煤灰或者Ⅱ级粉煤灰，粉煤灰的粒径为0-120微米。
作为优选，所述碱激发剂是模数为1.48-1.56的钠水玻璃，其可由更高模数的水玻璃加入分析纯氢氧化钠和水制成。钠水玻璃是常见常用的化学和工业原料，作为碱激发剂容易获取，而且具有提升反应程度、加快反应进程的作用。当然也可以选用钾水玻璃。
作为优选，所述硅胶粉为80-300目的大孔凝胶粉体，其孔径80-100A°，比表面积300-400㎡/g，孔体积0.8-1.0ml/g，粒径为45-180微米。
作为优选，所述纳米氧化铝为粒径200nm的均匀粉末。
作为优选，所述发泡剂为铝粉。
本发明还公开了一种地聚合物基ALC板材自养护抗裂砂浆的制备方法，包括以下步骤：
1)制备净浆：将30-40份偏高岭土、10-20份粉煤灰、10-15份硅胶粉、1-2份纳米氧化铝、1份发泡剂按照配合比加入搅拌机中混合搅拌均匀，按比例加入60-70份碱激发剂搅拌均匀制备成净浆；
2)制备砂浆：在净浆搅拌完备后，按照比例加入200-230份石英砂，搅拌均匀制备砂浆；
3)浇筑养护：将砂浆倒入模具钢筋网片中，静停养护3-4h，蒸养压力1.2-1.5MPa，蒸养温度为110-120℃。
上述地聚合物基ALC板材用砂浆使用方法，使用地聚合物基ALC板材用砂浆时，可选用适当的减水剂、膨胀剂等外加剂加入到其中，配合使用。
地聚合物是一种由AlO4和SiO4的四面体结构单体组成的三维立体网络聚合物材料，是由含有硅铝酸盐的矿物原料在碱性条件下先溶解后聚合形成的强度很高的固体。相比于普通硅酸盐水泥中C-S-H凝胶的线状聚合分子结构，地聚合物的三维网状结构可以形成整体链接的高强凝胶大分子，从而产生更高的强度。
纳米氧化铝粉末会起到“种子”的作用，使得碱激发反应省去早期的成核过程，可使反应提前8-20h；播种过程形成的多成核位点与早期的蒸压养护相辅相成，形成早强、高强的均匀板材基体。发泡剂中的铝粉也会在碱性环境下转化为地聚合物反应单体参与聚合物大分子的构建，均匀提升基体强度，避免局部薄弱形成裂缝。
C型大孔硅胶粉与地聚合物体系本身就具有相似的基本构成单元，因此硅胶粉与地聚合物反应体系具有天然更优的相容性，二者之间不会出现明显的界面和力学薄弱层，有助于形成高强抗裂基体；大孔硅胶粉体颗粒中80-100A°的内部孔隙与地聚合物基体中广泛分布的10nm以下的纳米孔隙通过人工组合形成了“墨水瓶”结构，是实现地聚合物基ALC板材自养护和水分智能吸放的根本原理：硅胶粉颗粒在浇筑初期带入大量游离水并固定在体系内部，在浇筑早期地蒸压养护阶段形成“墨水瓶”结构并有效避免蒸压养护过程中的水分流失，并在板材处于干燥使用条件时逐渐释放水分，并与纳米氧化铝颗粒成为新的硅铝源，在后期的自养护阶段不断形成新的凝胶使基体更密实；硅胶粉体颗粒的多孔结构均匀散布于高强致密的地聚合物凝胶基体中形成空腔小室，对于ALC板材所要求的隔热、隔声、防火效果均具有提升效用，并可在不均匀应力作用下吸收断裂能量并减弱裂缝发展。
本发明的有益效果是，解决了现有的砂加气混凝土ALC板材强度偏低、易开裂等问题，通过硅胶粉和地聚合物形成“墨水瓶”结构，使得硅胶粉颗粒吸附的游离水固定在体系内部，有效避免蒸压养护过程中的水分流失，同时缓慢释放水分，实现抗裂的功能。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面将对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
一种地聚合物基ALC板材自养护抗裂砂浆，包括以下组分：细度模数为1.8的石英砂210份，偏高岭土35份，粉煤灰15份，碱激发剂70份，硅胶粉10份，纳米氧化铝1份，发泡剂1份；偏高岭土为天然高岭土经过700℃煅烧所得，平均粒径为18微米；粉煤灰为140目以上的低钙Ⅰ级粉煤灰，粒径为0-109微米；碱激发剂是模数为1.52的钠水玻璃；硅胶粉为100目的大孔(C型)粉体颗粒，粒径为150微米，其孔径为80-100A°，比表面积375㎡/g，孔体积0.8ml/g；纳米氧化铝为粒径200nm的均匀粉末；发泡剂选用铝粉。
其中，原料配比中的摩尔量之比为：n(SiO2)/n(Al2O3)＝3.31，n(Na2O)/n(Al2O3)＝1.28，质量之比为：水/胶＝0.59，砂/胶＝2.8。
一种地聚合物基ALC板材自养护抗裂砂浆的制备方法，包括以下步骤
1)制备净浆：将105g偏高岭土、45g粉煤灰、30g硅胶粉、3g纳米氧化铝、3g发泡剂按照配合比加入搅拌机中混合搅拌均匀，按比例加入210g钠水玻璃搅拌均匀制备成净浆；
2)制备砂浆：在净浆搅拌完备后，按照比例加入630g石英砂，搅拌均匀制备砂浆；
3)浇筑养护：将砂浆倒入模具钢筋网片中，静停养护3h，蒸养压力为1.2MPa，蒸养温度为180℃。
实施例2
一种地聚合物基ALC板材自养护抗裂砂浆，包括以下组分：细度模数为1.8的石英砂210份，偏高岭土35份，粉煤灰15份，碱激发剂60份，硅胶粉10份，纳米氧化铝1份，发泡剂1份；偏高岭土为天然高岭土经过700℃煅烧所得，平均粒径为18微米；粉煤灰为140目以上的低钙Ⅰ级粉煤灰，粒径为0-109微米；碱激发剂是模数为1.52的钠水玻璃；硅胶粉为100目的大孔(C型)粉体颗粒，粒径为150微米，其孔径为80-100A°，比表面积375㎡/g，孔体积0.8ml/g；纳米氧化铝为粒径200nm的均匀粉末；发泡剂选用铝粉。
其中，原料配比中的摩尔量之比为：n(SiO2)/n(Al2O3)＝3.19，n(Na2O)/n(Al2O3)＝1.10，质量之比为：水/胶＝0.54，砂/胶＝2.9。
一种地聚合物基ALC板材自养护抗裂砂浆的制备方法，包括以下步骤
1)制备净浆：将105g偏高岭土、45g粉煤灰、30g硅胶粉、3g纳米氧化铝、3g发泡剂按照配合比加入搅拌机中混合搅拌均匀，按比例加入180g钠水玻璃搅拌均匀制备成净浆；
2)制备砂浆：在净浆搅拌完备后，按照比例加入630g石英砂，搅拌均匀制备砂浆；
3)浇筑养护：将砂浆倒入模具钢筋网片中，静停养护3h，蒸养压力为1.2MPa，蒸养温度为180℃。
实施例3
一种地聚合物基ALC板材自养护抗裂砂浆，包括以下组分：细度模数为1.8的石英砂210份，偏高岭土40份，粉煤灰20份，碱激发剂70份，硅胶粉10份，纳米氧化铝1份，发泡剂1份；偏高岭土为天然高岭土经过700℃煅烧所得，平均粒径为18微米；粉煤灰为140目以上的低钙Ⅰ级粉煤灰，粒径为0-109微米；碱激发剂是模数为1.52的钠水玻璃；硅胶粉为100目的大孔(C型)粉体颗粒，粒径为150微米，其孔径为80-100A°，比表面积375㎡/g，孔体积0.8ml/g；纳米氧化铝为粒径200nm的均匀粉末；发泡剂选用铝粉。
其中，原料配比中的摩尔量之比为：n(SiO2)/n(Al2O3)＝3.20，n(Na2O)/n(Al2O3)＝1.07，质量之比为：水/胶＝0.52，砂/胶＝2.47。
一种地聚合物基ALC板材自养护抗裂砂浆的制备方法，包括以下步骤
1)制备净浆：将120g偏高岭土、60g粉煤灰、30g硅胶粉、3g纳米氧化铝、3g发泡剂按照配合比加入搅拌机中混合搅拌均匀，按比例加入210g钠水玻璃搅拌均匀制备成净浆；
2)制备砂浆：在净浆搅拌完备后，按照比例加入630g石英砂，搅拌均匀制备砂浆；
3)浇筑养护：将砂浆倒入模具钢筋网片中，静停养护3h，蒸养压力为1.2MPa，蒸养温度为180℃。
实施例4
一种地聚合物基ALC板材自养护抗裂砂浆，包括以下组分：细度模数为1.8的石英砂210份，偏高岭土35份，粉煤灰15份，碱激发剂70份，硅胶粉15份，纳米氧化铝1份，发泡剂1份；偏高岭土为天然高岭土经过700℃煅烧所得，平均粒径为18微米；粉煤灰为140目以上的低钙Ⅰ级粉煤灰，粒径为0-109微米；碱激发剂是模数为1.52的钠水玻璃；硅胶粉为100目的大孔(C型)粉体颗粒，粒径为150微米，其孔径为80-100A°，比表面积375㎡/g，孔体积0.8ml/g；纳米氧化铝为粒径200nm的均匀粉末；发泡剂选用铝粉。
其中，原料配比中的摩尔量之比为：n(SiO2)/n(Al2O3)＝3.31，n(Na2O)/n(Al2O3)＝1.28，质量之比为：水/胶＝0.59，砂/胶＝2.80。
一种地聚合物基ALC板材自养护抗裂砂浆的制备方法，包括以下步骤
1)制备净浆：将105g偏高岭土、45g粉煤灰、45g硅胶粉、3g纳米氧化铝、3g发泡剂按照配合比加入搅拌机中混合搅拌均匀，按比例加入210g钠水玻璃搅拌均匀制备成净浆；
2)制备砂浆：在净浆搅拌完备后，按照比例加入630g石英砂，搅拌均匀制备砂浆；
3)浇筑养护：将砂浆倒入模具钢筋网片中，静停养护3h，蒸养压力为1.2MPa，蒸养温度为180℃。
实施例5
一种地聚合物基ALC板材自养护抗裂砂浆，包括以下组分：细度模数为1.8的石英砂210份，偏高岭土35份，粉煤灰15份，碱激发剂70份，硅胶粉10份，纳米氧化铝1份，发泡剂1份；偏高岭土为天然高岭土经过700℃煅烧所得，平均粒径为18微米；粉煤灰为140目以上的低钙Ⅰ级粉煤灰，粒径为0-109微米；碱激发剂是模数为1.52的钠水玻璃；硅胶粉为100目的大孔(C型)粉体颗粒，粒径为150微米，其孔径为80-100A°，比表面积375㎡/g，孔体积0.8ml/g；纳米氧化铝为粒径200nm的均匀粉末；发泡剂选用铝粉。
其中，原料配比中的摩尔量之比为：n(SiO2)/n(Al2O3)＝3.31，n(Na2O)/n(Al2O3)＝1.28，质量之比为：水/胶＝0.59，砂/胶＝2.8。
一种地聚合物基ALC板材自养护抗裂砂浆的制备方法，包括以下步骤
1)制备净浆：将105g偏高岭土、45g粉煤灰、30g硅胶粉、3g纳米氧化铝、3g发泡剂按照配合比加入搅拌机中混合搅拌均匀，按比例加入210g钠水玻璃搅拌均匀制备成净浆；
2)制备砂浆：在净浆搅拌完备后，按照比例加入630g石英砂，搅拌均匀制备砂浆；
3)浇筑养护：将砂浆倒入模具钢筋网片中，静停养护3h，蒸养压力为1.5MPa，蒸养温度为200℃。
单位：N/mm<sup>2</sup> 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
3天抗压强度 3.27 2.97 3.08 3.46 3.33
7天抗压强度 5.44 5.22 5.28 5.96 5.46
28天抗压强度 6.21 6.05 6.18 6.82 6.34
《蒸压轻质加气混凝土板应用技术规程》(DB32/T184-1998)中ALC板的轴心抗压强度设计值为2.5N/mm2，一般ALC板材的28天抗压强度为3.6-4.0N/mm2，因此，自养护抗裂砂浆在蒸压养护之后的自养护强度提升是切实有效的，且表面平整光洁未见裂缝发展。
上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种地聚合物基ALC板材自养护抗裂砂浆，其特征在于包括以下组分：石英砂200-230份，偏高岭土30-40份，粉煤灰10-20份，碱激发剂60-70份，硅胶粉10-15份，纳米氧化铝1-2份，发泡剂1份。
2.根据权利要求1所述的地聚合物基ALC板材自养护抗裂砂浆，其特征在于：包括石英砂210-215份，偏高岭土35-40份，粉煤灰15-20份，碱激发剂60-70份，硅胶粉12-15份，纳米氧化铝1-2份，发泡剂1份。
3.根据权利要求1所述的地聚合物基ALC板材自养护抗裂砂浆，其特征在于：所述石英砂细度模数为1.8-2.0。
4.根据权利要求1所述的地聚合物基ALC板材自养护抗裂砂浆，其特征在于：所述偏高岭土为天然高岭土经过600-1000℃煅烧所得的160目以上的粉体，偏高岭土的粒径为0-96微米。
5.根据权利要求1所述的地聚合物基ALC板材自养护抗裂砂浆，其特征在于：所述粉煤灰为120目以上的低钙的Ⅰ级粉煤灰或者Ⅱ级粉煤灰，粉煤灰的粒径为0-120微米。
6.根据权利要求1所述的地聚合物基ALC板材自养护抗裂砂浆，其特征在于：所述碱激发剂是模数为1.48-1.56的钠水玻璃，其可由更高模数的水玻璃加入分析纯氢氧化钠和水制成。
7.根据权利要求1所述的地聚合物基ALC板材自养护抗裂砂浆，其特征在于：所述硅胶粉为80-300目的大孔凝胶粉体，其孔径80-100A°，比表面积300-400㎡/g，孔体积0.8-1.0ml/g，粒径为45-180微米。
8.根据权利要求1所述的地聚合物基ALC板材自养护抗裂砂浆，其特征在于：所述纳米氧化铝为粒径200nm的均匀粉末。
9.根据权利要求1所述的地聚合物基ALC板材自养护抗裂砂浆，其特征在于：所述发泡剂为铝粉。
10.一种地聚合物基ALC板材自养护抗裂砂浆的制备方法，包括以下步骤：
1)制备净浆：将30-40份偏高岭土、10-20份粉煤灰、10-15份硅胶粉、1-2份纳米氧化铝、1份发泡剂按照配合比加入搅拌机中混合搅拌均匀，按比例加入60-70份碱激发剂搅拌均匀制备成净浆；
2)制备砂浆：在净浆搅拌完备后，按照比例加入200-230份石英砂，搅拌均匀制备砂浆；
3)浇筑养护：将砂浆倒入模具钢筋网片中，静停养护3-4h，蒸养压力1.2-1.5MPa，蒸养温度为110-120℃。
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