CN112408882B - 一种抗氯离子侵蚀的地质聚合物路面修复材料制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种抗氯离子侵蚀的地质聚合物路面修复材料制备方法，属于地质聚合物技术领域；具体为3‑[2‑(2‑氨基乙胺基)乙胺基]丙基‑三甲氧基硅烷通过球磨法均匀的分散在粉煤灰的表面，发生反应并接枝到粉煤灰表面，在体系中可以通过电荷吸引从而阻止氯离子的渗透，粉煤灰与矿粉按照一定比例混合，加入水玻璃使其碱激发并发生水化反应；本发明合成步骤简单、装置设备要求低、方法简单有效，制备的地质聚合物修复材料能够有效地阻止氯离子的迁移和侵蚀。

Description

一种抗氯离子侵蚀的地质聚合物路面修复材料制备方法
技术领域
本发明涉及地质聚合物技术领域，具体为一种抗氯离子侵蚀的地质聚合物路面修复材料制备方法。
背景技术
地聚合物材料具有早强快硬的特点，可用做快速修补材料，例如交通路面、机场跑道等的快速修补，同时也可用于救急建筑设施的快速修建，提高工程效率。地聚合物具有独特的“牢笼”结构——由铝氧四面体和硅氧四面体结构单元构成三维网状结构，可用于有毒金属及放射性核素的固封，解决当前水泥固封材料渗出率高稳定性低的问题，从而减少可能造成的安全隐患。地聚合物材料具有优良的抗腐蚀性能、力学性能、耐高温性能，可用于阻燃材料的制备生产。
地质聚合物具有优良的物理力学性能和耐久性，是一种环境效益和经济效益显著的新型低碳型胶凝材料，其推广研究应用，符合社会经济可持续发展战略，具有重要的意义。地质聚合物在常温下具有水化速率快、早期强度发展迅速、耐久性能好等特点，并且其液相中存在碱组分，液相冰点应远低于 0℃ ，使其在低温甚至负温条件下应该具有极佳的性能。
沿海土壤中的氯离子含量比较高，会对地质聚合物修复材料产生侵蚀，影响其耐久性。因而，增强此类修复材料的抗氯离子侵蚀性能具有重要的意义。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，针对使用地质聚合物修复材料产生氯离子的问题，提出一种抗氯离子侵蚀的地质聚合物路面修复材料制备方法。
为了达到上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：
一种抗氯离子侵蚀的地质聚合物路面修复材料制备方法，包括以下步骤：
a）将粉煤灰与3-[2-(2-氨基乙胺基)乙胺基]丙基-三甲氧基硅烷按照重量比为20-22:1混合后得到混合物，将混合物加入研磨介质进行研磨。
b）将研磨后的混合样品进行球磨，球磨转速为400-500 r/min，连续转动5-7h，得到改性后的粉煤灰。
c）按3.5-5:1的质量比称取矿粉和改性后的粉煤灰，加入水玻璃和水搅拌至混合均匀得到浆体。
d）将所述浆体倒入模具中，进行养护脱模后获得最终产品。
优选的，所述研磨介质为玛瑙球。
优选的，所述玛瑙球与混合物的体积比为4:1。
优选的，采用橡胶容器进行研磨。
优选的，所述水玻璃、水与改性后的粉煤灰的质量比为2-2.5:1:1。
优选的，所述的养护是在20±2°C 和 95±5%相对湿度下分别养护56天。
3-[2-(2-氨基乙胺基)乙胺基]丙基-三甲氧基硅烷通过球磨法均匀的分散在粉煤灰的表面，与粉煤灰发生反应，接枝到粉煤灰表面，粉煤灰表面分布了大量的氨基。氨基带一定的正电荷，在体系中可以通过电荷吸引从而阻止氯离子的渗透，使氨基有一定增进强度的作用。如图1所示。粉煤灰与矿粉按照一定比例混合，加入水玻璃使其碱激发并发生水化反应。本发明采用上述制备方法，涉及工艺均为常规实验条件，比较简单，所涉及试剂均为常规药品。
本发明相对于现有技术所产生的有益效果为：
本发明合成步骤简单、装置设备要求低、方法简单有效，制备的地质聚合物修复材料能够有效地阻止氯离子的迁移和侵蚀。首先用干磨法将 3-[2-(2-氨基乙胺基)乙胺基]丙基-三甲氧基硅烷与粉煤灰进行充分的研磨，氨基均匀分散在粉煤灰的表面，将粉煤灰改性。将处理后的粉煤灰与矿粉按照一定比例混合，加入水玻璃使其碱激发并发生水化反应。测得28天抗压强度分别为73.1MPa。在氯离子浸泡实验中，改性粉煤灰可以阻止地质聚合物修复材料中氯离子的渗透。通过10%氯化钠溶液浸泡实验，10毫米深度的氯离子浓度为0.1%。明显降低了氯离子的迁移和侵蚀。
附图说明
图1是3-[2-(2-氨基乙胺基)乙胺基]丙基-三甲氧基硅烷阻止氯离子迁移示意图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合实施例和附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下面结合实施例及附图详细说明本发明的技术方案，但保护范围不被此限制。
实施例1
第一步 将400 g
Figure DEST_PATH_IMAGE001
级粉煤灰与20 g 3-[2-(2-氨基乙胺基)乙胺基]丙基-三甲氧基硅烷装入橡胶容器中，并装入玛瑙球作为研磨介质。玛瑙球与样品的体积比为4 : 1。
第二步 将混合了粉煤灰与 3-[2-(2-氨基乙胺基)乙胺基]丙基-三甲氧基硅烷的混合样品放在球磨机上进行球磨，球磨机转速为400 r/min，连续转动5h，使 3-[2-(2-氨基乙胺基)乙胺基]丙基-三甲氧基硅烷充分均匀的分散在粉煤灰的表面，得到改性粉煤灰。
第三步 按4:1的质量比称取80 g的矿粉和20 g的粉煤灰，称取水玻璃40克（模数2.2），水20g，加入粉体中，搅拌至混合均匀。
第四步 将上述浆体倒入模具中，在20±2°C 和 95±5%相对湿度下分别养护56天脱模后即获得最终产品。
第五步 将产品进行抗压强度测试，测得28天抗压强度分别为73.1MPa。通过10%氯化钠溶液浸泡实验，10毫米深度的氯离子浓度为0.1%。
实施例2
第一步 将400 g
Figure 415153DEST_PATH_IMAGE001
级粉煤灰与10 g 3-[2-(2-氨基乙胺基)乙胺基]丙基-三甲氧基硅烷装入橡胶容器中，并装入玛瑙球作为研磨介质。玛瑙球与样品的体积比为4 : 1。
第二步 将混合了粉煤灰与 3-[2-(2-氨基乙胺基)乙胺基]丙基-三甲氧基硅烷的混合样品放在球磨机上进行球磨，球磨机转速为400 r/min，连续转动5 h，使 3-[2-(2-氨基乙胺基)乙胺基]丙基-三甲氧基硅烷充分均匀的分散在粉煤灰的表面，得到改性粉煤灰。
第三步 按4:1的质量比称取80 g的矿粉和20 g的粉煤灰，称取水玻璃40克（模数2.2），水20g，加入粉体中，搅拌至混合均匀。
第四步 将上述浆体倒入模具中，在20±2°C 和 95±5%相对湿度下分别养护56天脱模后即获得最终产品。
第五步 将产品进行抗压强度测试，测得28天抗压强度分别为72.1MPa。通过10%氯化钠溶液浸泡实验，10毫米深度的氯离子浓度为1.0%。
实施例3
第一步 将400 g
Figure 755392DEST_PATH_IMAGE001
级粉煤灰与10 g 3-[2-(2-氨基乙胺基)乙胺基]丙基-三甲氧基硅烷装入橡胶容器中，并装入玛瑙球作为研磨介质。玛瑙球与样品的体积比为4 : 1。
第二步 将混合了粉煤灰与 3-[2-(2-氨基乙胺基)乙胺基]丙基-三甲氧基硅烷的混合样品放在球磨机上进行球磨，球磨机转速为400 r/min，连续转动5 h，使 3-[2-(2-氨基乙胺基)乙胺基]丙基-三甲氧基硅烷充分均匀的分散在粉煤灰的表面，得到改性粉煤灰。
第三步 按4:1的质量比称取80 g的矿粉和20 g的粉煤灰，称取水玻璃40克（模数2.2），水20g，加入粉体中，搅拌至混合均匀。
第四步 将上述浆体倒入模具中，在20±2°C 和 95±5%相对湿度下分别养护56天脱模后即获得最终产品。
第五步 将产品进行抗压强度测试，测得28天抗压强度分别为72.5MPa。通过10%氯化钠溶液浸泡实验，10毫米深度的氯离子浓度为0.4%。
实施例4
第一步 将400 g
Figure 694529DEST_PATH_IMAGE001
级粉煤灰与20 g 3-[2-(2-氨基乙胺基)乙胺基]丙基-三甲氧基硅烷装入橡胶容器中，并装入玛瑙球作为研磨介质。玛瑙球与样品的体积比为4 : 1。
第二步 将混合了粉煤灰与 3-[2-(2-氨基乙胺基)乙胺基]丙基-三甲氧基硅烷的混合样品放在球磨机上进行球磨，球磨机转速为400 r/min，连续转动5 h，使 3-[2-(2-氨基乙胺基)乙胺基]丙基-三甲氧基硅烷充分均匀的分散在粉煤灰的表面，得到改性粉煤灰。
第三步 按3:2的质量比称取60 g的矿粉和40 g的粉煤灰，称取水玻璃40克（模数2.2），水20g，加入粉体中，搅拌至混合均匀。
第四步 将上述浆体倒入模具中，在20±2°C 和 95±5%相对湿度下分别养护56天脱模后即获得最终产品。
第五步 将产品进行抗压强度测试，测得28天抗压强度分别为62.3MPa。通过10%氯化钠溶液浸泡实验，10毫米深度的氯离子浓度为0.1%。
实施例5
第一步 将400 g
Figure 267331DEST_PATH_IMAGE001
级粉煤灰与20 g 3-[2-(2-氨基乙胺基)乙胺基]丙基-三甲氧基硅烷装入橡胶容器中，并装入玛瑙球作为研磨介质。玛瑙球与样品的体积比为4 : 1。
第二步 将混合了粉煤灰与 3-[2-(2-氨基乙胺基)乙胺基]丙基-三甲氧基硅烷的混合样品放在球磨机上进行球磨，球磨机转速为400 r/min，连续转动5 h，使 3-[2-(2-氨基乙胺基)乙胺基]丙基-三甲氧基硅烷充分均匀的分散在粉煤灰的表面，得到改性粉煤灰。
第三步 按2:3的质量比称取40 g的矿粉和60 g的粉煤灰，称取水玻璃40克（模数2.2），水20g，加入粉体中，搅拌至混合均匀。
第四步 将上述浆体倒入模具中，在20±2°C 和 95±5%相对湿度下分别养护56天脱模后即获得最终产品。
第五步 将产品进行抗压强度测试，测得28天抗压强度分别为52.2MPa。通过10%氯化钠溶液浸泡实验，10毫米深度的氯离子浓度为0.2%。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种抗氯离子侵蚀的地质聚合物路面修复材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a）将粉煤灰与3-[2-(2-氨基乙胺基)乙胺基]丙基-三甲氧基硅烷按照重量比为20-22:1混合后得到混合物，将混合物加入研磨介质进行研磨；
b）将研磨后的混合样品进行球磨，球磨转速为400-500 r/min，连续转动5-7h，得到改性后的粉煤灰；
c）按3.5-5:1的质量比称取矿粉和改性后的粉煤灰，加入水玻璃和水搅拌至混合均匀得到浆体；
d）将所述浆体倒入模具中，进行养护脱模后获得最终产品。
2.根据权利要求1所述的一种抗氯离子侵蚀的地质聚合物路面修复材料制备方法，其特征在于，所述研磨介质为玛瑙球。
3.根据权利要求2所述的一种抗氯离子侵蚀的地质聚合物路面修复材料制备方法，其特征在于，所述玛瑙球与混合物的体积比为4:1。
4.根据权利要求1所述的一种抗氯离子侵蚀的地质聚合物路面修复材料制备方法，其特征在于，采用橡胶容器进行研磨。
5.根据权利要求1所述的一种抗氯离子侵蚀的地质聚合物路面修复材料制备方法，其特征在于，所述水玻璃、水与改性后的粉煤灰的质量比为2-2.5:1:1。
6.根据权利要求1所述的一种抗氯离子侵蚀的地质聚合物路面修复材料制备方法，其特征在于，所述的养护是在20±2°C 和 95±5%相对湿度下养护56天。
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