CN115403321B - 一种地质聚合物混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种地质聚合物混凝土及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115403321B
CN115403321B CN202211207101.7A CN202211207101A CN115403321B CN 115403321 B CN115403321 B CN 115403321B CN 202211207101 A CN202211207101 A CN 202211207101A CN 115403321 B CN115403321 B CN 115403321B
Authority
CN
China
Prior art keywords
parts
geopolymer concrete
interlocking
curing
geopolymer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202211207101.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115403321A (zh
Inventor
曹海莹
尹佳琨
张庭瑞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yanshan University
Original Assignee
Yanshan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yanshan University filed Critical Yanshan University
Priority to CN202211207101.7A priority Critical patent/CN115403321B/zh
Publication of CN115403321A publication Critical patent/CN115403321A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115403321B publication Critical patent/CN115403321B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/006—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing mineral polymers, e.g. geopolymers of the Davidovits type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
    • B33Y70/10—Composites of different types of material, e.g. mixtures of ceramics and polymers or mixtures of metals and biomaterials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04—Waste materials; Refuse
    • C04B18/18—Waste materials; Refuse organic
    • C04B18/24—Vegetable refuse, e.g. rice husks, maize-ear refuse; Cellulosic materials, e.g. paper, cork
    • C04B18/248—Vegetable refuse, e.g. rice husks, maize-ear refuse; Cellulosic materials, e.g. paper, cork from specific plants, e.g. hemp fibres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/0008—Materials specified by a shape not covered by C04B20/0016 - C04B20/0056, e.g. nanotubes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
    • C04B40/0028—Aspects relating to the mixing step of the mortar preparation
    • C04B40/0039—Premixtures of ingredients
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
    • C04B2201/50—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

本发明公开了一种地质聚合物混凝土及其制备方法，主要以增材制造技术制作的互锁球为粗骨料，以空心玻璃微珠为细骨料，以粉煤灰作连续相，以磷酸三钠和硅酸三钠为碱激发剂，加入剑麻纤维作增强相，以注入Ca(OH)2溶液的石蜡颗粒为降温养护材料。本发明通过耦合不同性能材料，将互锁球作为粗骨料，使大量地质聚合物处于三轴压缩状态，使得所制的地质聚合物混凝土提高了杨氏模量；石蜡颗粒的加入可以当混凝土温度过高时释放碱金属溶液进而起到降温和内部养护的作用；空心玻璃微珠的加入使得材料提高隔音功能，将其应用于建筑中，可提高建筑物的各项性能。

Description

一种地质聚合物混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，特别涉及一种地质聚合物混凝土及其制备方法。
背景技术
随着我国能源工业的稳固发展，粉煤灰排放量急剧增加，1995年粉煤灰排放量达1.25亿吨，2010年约为3亿吨，到现在每年排放量约为6亿吨，且后续的低端处理给我国的国民经济建设及生态环境造成了巨大的压力，地质聚合物的应用能够有效利用工业废弃物，实现废物循环，满足可持续发展的战略需求。
近些年来，增材制造技术得到了长足发展，使得打印一些复杂结构的骨料成为可能，而自然状态下的骨料存在着颗粒级配不连续，骨料质量良莠不齐，并且骨料与浆体之间难以形成有效连接机制等缺点。并且，传统混凝土在高温下，产生较多裂缝，同时导致混凝土结构变脆，在大力发展绿色建筑的今天，传统混凝土的缺陷愈发的明显，比如生产过程中产生的大量温室气体，抗裂性能差，极易发生碱集料反应造成混凝土强度下降等一系列缺陷使得人们不得不重新思考新型建筑材料，有大量研究表明，复合材料的使用能够结合两种材料的优缺点，使得整体强度得到成倍提升，通过纤维状增强相的脱粘拔出效应和裂纹偏转效应，使裂缝在展开过程中吸收更多能量，并通过触发碳纤维骨料得恢复应力，可降低结构的应力水平，改善应力分布，提高结构的承载能力。而地质聚合物作为新型绿色材料，采用废弃固料在碱激发剂作用下形成，在耐酸碱、吸收重金属离子、节能减排、高强度等方面具有出色的性能。
地质聚合物是利用低钙的活性硅铝质原材经过碱激发而形成的胶凝材料，在碱性物质的作用下，铝硅酸盐矿物粉体中的Si-O、Al-O键发生断裂，形成硅氧、铝氧四面体结构，再经过缩聚形成三维网络状结构，具有凝结时间可调节、较强的耐酸碱腐蚀能力、吸收及固定重金属离子及放射性物质的功能和耐热耐高温等品质。在建筑材料、防水材料以及废料固封领域有着广阔的应用前景。
发明内容
为解决现有混凝土浆体性能不足的问题，本发明提供一种地质聚合物混凝土及其制备方法，以改善目前混凝土在强度，耐疲劳，养护等方面的问题。本发明的多功能地质聚合物混凝土，能够在高温时延缓混凝土温度升高速率，起到内部二次养护，改善骨料与浆体之间的连结机制，提高混凝土力学性能和耐疲劳性的作用。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：
一种地质聚合物混凝土，其特征在于，包括如下质量份的组成：
Figure BDA0003874410510000021
Figure BDA0003874410510000031
优选的，粉煤灰粒径为1～45μm。
优选的，空心石蜡颗粒直径为5～15mm且内部填充Ca(OH)2溶液。
优选的，粗骨料为互锁球，细骨料为空心玻璃微珠。
优选的，空心玻璃微珠直径为5～15mm且满足连续颗粒级配。
优选的，剑麻纤维、空心玻璃微珠和空心石蜡颗粒在使用前先放入碱金属溶液中浸泡24～28h。
优选的，互锁球采用将短切碳纤维注入ABS树脂中进行3D打印制成，互锁球直径为15～40mm且满足连续颗粒级配。
优选的，互锁球的制备方法包括以下步骤：
(1)建模互锁：
通过revit建模软件，基于孔隙率60～80％将圆进行镂空处理，并将五个镂空处理后的模型拼接成单元，将每两个单元互锁形成互锁金字塔状模型；
(2)曝光打印：
用光固化3D打印机对互锁金字塔状模型进行切片处理，切片厚度为0.02～0.003mm；设定第一层曝光时间80～120s，第2～5层曝光时间为40～60s，第7层之后的曝光时间为15～20s；在每层曝光完成后对光固化3D打印机进行灭灯冷却操作，灭灯时间为4～8s，调平后打印得到互锁球模型；
(3)后处理：
将互锁球模型采用钢刷打磨加糙处理，并放入碱金属溶液中浸泡1～2h，得到所述互锁球。
优选的，碱金属溶液选自氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钡中的一种或几种，碱金属溶液的浓度为9～11mol/L。
本发明还提供了该地质聚合物混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)混合搅拌：
将磷酸三钠、硅酸三钠和水混合，搅拌配成碱激发剂，边搅拌边按顺序加入粉煤灰、细骨料、粗骨料，混合得到基体；
(2)制备浆体：
将经由碱金属溶液处理的剑麻纤维和空心石蜡颗粒加入基体中，超声波震荡得到地质聚合物混凝土的浆体；
(3)养护成型：
将浆体注入模具中并在45℃±0.5℃，相对湿度为95％±5％的环境下养护4h，养护成型后脱模，再每隔24h喷洒碱金属溶液，养护7天，得到地质聚合物混凝土。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明中用通过增材制造技术制造的具有镂空结构的互锁球改善了胶体与骨料界面的连接机制，经过空间组合，构成负泊松比的拉胀结构，有效减弱界面过渡区带来的不利影响，并通过结构建立起地聚物的三轴压缩机制，一定程度上提高地聚物的杨氏模量；
(2)本发明中的地质聚合物基体主要由粉煤灰(连续相)、互锁球(粗骨料)、空心玻璃微珠(细骨料)构成，通过剑麻纤维(增强相)的脱粘拔出效应和裂纹偏转效应，使裂缝在展开过程中吸收更多能量，并通过触发碳纤维骨料的恢复应力，可降低结构的应力水平，改善应力分布；且空心玻璃微珠的加入起到了隔音和降低自重作用。
(3)本发明的空心石蜡颗粒内置溶液Ca(OH)2，高温时触发熔融机制，内置溶液释放，起到降温和再次养护的目的。因此，本发明通过耦合不同性能材料，制备的多功能地质聚合物混凝土材料力学性能表现优异，失效机制为延性破坏，提高了结构的承载能力。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理，其中：
图1为本发明提供的地质聚合物混凝土的制作流程图；
图2为本发明提供的地质聚合物混凝土的结构示意图；
图3为本发明提供的互锁球的立体图；
图4为本发明提供的石蜡颗粒的剖面图。
附图标记：1、空心石蜡颗粒；2、空心玻璃微珠；3、互锁球；4、剑麻纤维；5、地质聚合物混凝土；6、Ca(OH)2溶液。
具体实施方式
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。
所有实施例中份数为质量份。
实施例1：
本实施例中多功能地质聚合物混凝土的配方如下：
粉煤灰80份，互锁球(粗骨料)10份，空心玻璃微珠(细骨料)10份，磷酸三钠20份，硅酸三钠15份，剑麻纤维1份，去离子水50份，空心石蜡颗粒2份，其中3D打印互锁球(粗骨料)的直径介于15mm到40mm，空心玻璃微珠(细骨料)的直径介于5mm到15mm，空心石蜡颗粒的直径介于5mm到15mm。
地质聚合物混凝土的制备方法如下：
步骤一：使用3D打印机制作粗骨料—互锁球。
步骤二：将配方中的磷酸三钠、硅酸三钠和去离子水进行混合，充分搅拌后配成所需模数的碱激发剂。
步骤三：将制成的碱激发剂与粉煤灰混合充分搅拌得到地质聚合物。
步骤四：在搅拌过程中加入空心玻璃微珠2(细骨料)进行混合搅拌，然后再加入互锁球3(粗骨料)进行混合搅拌得到地质聚合物混凝土的基体，随后将碱金属溶液处理的剑麻纤维4和石蜡颗粒1(内置Ca(OH)2溶液6)加入至基体中，进行超声波震荡，充分搅拌得到地质聚合物混凝土的浆体。
步骤五：将制成的浆体及时注入所需模具中，并在45℃±0.5℃，相对湿度为95％±5％的环境条件下进行养护4h，养护成型后进行脱模处理，完成第一养护。
步骤六：脱模处理后在上述条件下每隔24小时喷洒碱金属溶液养护7天，得到地质聚合物混凝土5试块。
该地质聚合物混凝土养护完成后抗压强度为57.35Mpa，试块重复加载三次后抗压强度为52.35Mpa，100℃高温环境下1h芯部温度为57℃。
实施例2：
粉煤灰90份，互锁球(粗骨料)12份，空心玻璃微珠(细骨料)11份，磷酸三钠25份，硅酸三钠17份，剑麻纤维1.5份，去离子水55份，空心石蜡颗粒3份，其中互锁球(粗骨料)的直径介于15mm到40mm，空心玻璃微珠(细骨料)的直径介于5mm到15mm，空心石蜡颗粒的直径介于5mm到15mm。
地质聚合物混凝土的制备方法如下：
步骤一：使用3D打印机制作粗骨料—互锁球。
步骤二：将配方中的磷酸三钠、硅酸三钠和去离子水进行混合，充分搅拌后配成所需模数的碱激发剂。
步骤三：将制成的碱激发剂与粉煤灰混合充分搅拌得到地质聚合物。
步骤四：在搅拌过程中加入空心玻璃微珠(细骨料)进行混合搅拌，然后再加入互锁球(粗骨料)进行混合搅拌得到地质聚合物混凝土的基体，随后将碱金属溶液处理的剑麻纤维和石蜡颗粒加入至基体中，进行超声波震荡，充分搅拌得到地质聚合物混凝土的浆体。
步骤五：将制成的浆体及时注入所需模具中并在45℃±0.5℃，相对湿度为95％±5％的环境条件下进行养护4小时，养护成型后进行脱模处理，完成第一养护。
步骤六：脱模处理后在上述条件下每隔24小时喷洒碱金属溶液养护7天，得到地质聚合物混凝土试块。
该地质聚合物混凝土养护完成后抗压强度为60.46Mpa，试块重复加载三次后抗压强度为53.48Mpa，100℃高温环境下1h芯部温度为53℃。
实施例3：
粉煤灰100份，互锁球(粗骨料)15份，空心玻璃微珠(细骨料)12份，磷酸三钠30份，硅酸三钠20份，剑麻纤维2份，去离子水60份，空心石蜡颗粒5份，其中粗骨料的直径介于15mm到40mm，细骨料的直径介于5mm到15mm，石蜡颗粒的直径介于5mm到15mm。
地质聚合物混凝土的制备方法如下：
步骤一：使用3D打印机制作粗骨料—互锁球。
步骤二：将配方中的磷酸三钠、硅酸三钠和去离子水进行混合，充分搅拌后配成所需模数的碱激发剂。
步骤三：将制成的激发剂与粉煤灰混合充分搅拌得到地质聚合物。
步骤四：在搅拌过程中加入空心玻璃微珠(细骨料)进行混合搅拌，然后再加入互锁球(粗骨料)进行混合搅拌得到地质聚合物混凝土的基体，随后将碱金属溶液处理的剑麻纤维和石蜡颗粒加入至基体中，进行超声波震荡，充分搅拌得到地质聚合物混凝土的浆体。
步骤五：将制成的浆体及时注入所需模具中并在45℃±0.5℃，相对湿度为95％±5％的环境条件下进行养护4小时，养护成型后进行脱模处理，完成第一养护。
步骤六：脱模处理后在上述条件下每隔24小时喷洒碱金属溶液养护7天得到地质聚合物混凝土试块。
该地质聚合物混凝土养护完成后抗压强度为61.02Mpa，试块重复加载三次后抗压强度为56.95Mpa，100℃高温环境下1h芯部温度为55℃。
对比例1：
粉煤灰80份，碎石(粗骨料)10份，空心玻璃微珠(细骨料)12份，磷酸三钠20份，硅酸三钠15份，剑麻纤维1份，去离子水50份，空心石蜡颗粒2份，其中粗骨料的直径介于15mm到40mm，细骨料的直径介于5mm到15mm，石蜡颗粒的直径介于5mm到15mm。
地质聚合物混凝土的制备方法如下：
步骤一：将配方中的磷酸三钠、硅酸三钠和去离子水进行混合，充分搅拌后配成所需模数的碱激发剂。
步骤二：将制成的碱激发剂与粉煤灰混合充分搅拌得到地质聚合物。
步骤三：在搅拌过程中加入空心玻璃微珠(细骨料)进行混合搅拌，然后再加入碎石(粗骨料)进行混合搅拌得到地质聚合物混凝土的基体，随后将碱金属溶液处理的剑麻纤维和石蜡颗粒加入至基体中，进行超声波震荡，充分搅拌得到地质聚合物混凝土的浆体。
步骤四：将制成的浆体及时注入所需模具中并在45℃±0.5℃，相对湿度为95％±5％的环境条件下进行养护4小时，养护成型后进行脱模处理，完成第一养护。
步骤五：脱模处理后在上述条件下每隔24小时喷洒碱金属溶液，养护7天得到地质聚合物混凝土试块。
该地质聚合物混凝土养护完成后抗压强度为46.43Mpa，试块重复加载三次后抗压强度为35.25Mpa。
对比例2：
粉煤灰80份，互锁球(粗骨料)10份，空心玻璃微珠(细骨料)12份，磷酸三钠20份，硅酸三钠15份，剑麻纤维1份，去离子水50份，空心石蜡颗粒0份，其中粗骨料的直径介于15mm到40mm，细骨料的直径介于5mm到15mm，石蜡颗粒的直径介于5mm到15mm。
地质聚合物混凝土的制备方法如下：
步骤一：使用3D打印机制作粗骨料—互锁球。
步骤二：将配方中的磷酸三钠、硅酸三钠和水进行混合，充分搅拌后配成所需模数的碱激发剂。
步骤三：将制成的碱激发剂与粉煤灰混合充分搅拌得到地质聚合物。
步骤四：在搅拌过程中加入空心玻璃微珠(细骨料)进行混合搅拌，然后再加入碎石(粗骨料)进行混合搅拌得到地质聚合物混凝土的基体，随后将碱金属溶液处理的剑麻纤维和石蜡颗粒加入至基体中，进行超声波震荡，充分搅拌得到地质聚合物混凝土的浆体。
步骤五：将制成的浆体及时注入所需模具中并在45℃±0.5℃，相对湿度为95％±5％的环境条件下进行养护4小时，养护成型后进行脱模处理，完成第一养护。
步骤六：脱模处理后在上述条件下每隔24小时喷洒碱金属溶液进行第二养护，养护7天，得到地质聚合物混凝土试块。
该地质聚合物混凝土养护完成后抗压强度为62.11Mpa，100℃高温环境下1h芯部温度为66℃。
表1实施例及对比例的实验数据对比
Figure BDA0003874410510000111
由表1中数据可知，本发明制备得到的地质聚合物混凝土力学性能较好，由实施例1与对比例1的抗压强度数据可以看出，互锁球的加入可以在一定程度上提高试块的抗压强度；由三次加载抗压强度可知，互锁球的加入可以改善混凝土内部应力分布，提高了混凝土耐疲劳性。由实施例1和对比例2的1h芯部温度可知，内置碱金属溶液的空心石蜡颗粒在一定程度上延缓了混凝土温度上升。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (7)

1.一种地质聚合物混凝土，其特征在于，包括如下质量份的组成：
粗骨料 10~15份；
空心石蜡颗粒 2~5份；
细骨料 10~12份；
粉煤灰 80~100份；
磷酸三钠 20~30份；
硅酸三钠 15~20份；
剑麻纤维 1~2份 ；
水 50~60份，
所述细骨料为空心玻璃微珠；
所述剑麻纤维、所述空心玻璃微珠和所述空心石蜡颗粒在使用前先放入碱金属溶液中浸泡24~28h；
所述空心石蜡颗粒内部填充Ca(OH)2溶液；
所述粗骨料为互锁球，所述互锁球的制备方法包括以下步骤：
(1)建模互锁：
通过revit建模软件，基于孔隙率60~80%将圆进行镂空处理，并将五个镂空处理后的模型拼接成单元，将每两个单元互锁形成互锁金字塔状模型；
(2)曝光打印：
用光固化3D打印机对所述互锁金字塔状模型进行切片处理，所述切片厚度为0.02~0.003mm；设定第一层曝光时间80~120s，第2~5层曝光时间为40~60s，第7层之后的曝光时间为15~20s；在每层曝光完成后对所述光固化3D打印机进行灭灯冷却操作，所述灭灯时间为4~8s，调平后打印得到所述互锁球模型；
(3)后处理：
将所述互锁球模型采用钢刷打磨加糙处理，并放入所述碱金属溶液中浸泡1~2h，得到所述互锁球。
2.根据权利要求1所述的地质聚合物混凝土，其特征在于，所述粉煤灰粒径为1~45μm。
3.根据权利要求1所述的地质聚合物混凝土，其特征在于，所述空心石蜡颗粒直径为5~15mm。
4.根据权利要求1所述的地质聚合物混凝土，其特征在于，所述空心玻璃微珠直径为5~15mm且满足连续颗粒级配。
5.根据权利要求1所述的地质聚合物混凝土，其特征在于，所述互锁球采用将短切碳纤维注入ABS树脂中进行3D打印制成，所述互锁球直径为15~40mm且满足连续颗粒级配。
6.根据权利要求1所述的地质聚合物混凝土，其特征在于，所述碱金属溶液选自氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钡中的一种或几种，所述碱金属溶液的浓度为9~11mol/L。
7.根据权利要求1~6任一项所述的地质聚合物混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)混合搅拌：
将所述磷酸三钠、所述硅酸三钠和水混合，搅拌配成碱激发剂，边搅拌边按顺序加入所述粉煤灰、所述细骨料、所述粗骨料，混合得到基体；
(2)制备浆体：
将所述剑麻纤维和所述空心石蜡颗粒加入所述基体中，超声波震荡得到所述地质聚合物混凝土的浆体；
(3)养护成型：
将所述浆体注入模具中并在45℃±0.5℃，相对湿度为95%±5%的环境下养护4h，养护成型后脱模，再每隔24h喷洒所述碱金属溶液，养护7天，得到所述地质聚合物混凝土。
CN202211207101.7A 2022-09-30 2022-09-30 一种地质聚合物混凝土及其制备方法 Active CN115403321B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211207101.7A CN115403321B (zh) 2022-09-30 2022-09-30 一种地质聚合物混凝土及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211207101.7A CN115403321B (zh) 2022-09-30 2022-09-30 一种地质聚合物混凝土及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115403321A CN115403321A (zh) 2022-11-29
CN115403321B true CN115403321B (zh) 2023-05-19

Family

ID=84168054

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211207101.7A Active CN115403321B (zh) 2022-09-30 2022-09-30 一种地质聚合物混凝土及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115403321B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103435313A (zh) * 2013-08-26 2013-12-11 温州大学 一种强度可控的粉煤灰基地质聚合物混凝土及其制备方法
CN103601424A (zh) * 2013-11-11 2014-02-26 长沙理工大学 一种基于再生骨料地质聚合物混凝土及其制备方法
CN110423056A (zh) * 2019-08-27 2019-11-08 四川建筑职业技术学院 一种掺有再生粗骨料的碱激发粉煤灰基胶凝材料及其制备方法
CN111423160A (zh) * 2020-03-20 2020-07-17 东北农业大学 一种轻质地聚物保温材料及其制备方法
AU2020247830A1 (en) * 2019-03-26 2021-10-21 Makenit Pty Ltd Improved geopolymer cement
CN114956681A (zh) * 2022-05-09 2022-08-30 上海师范大学 一种高温养护的低碳高强度地聚物混凝土材料及其制备方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE255544T1 (de) * 1998-06-08 2003-12-15 Contesta Oy Verfahren und injizierbare zusammensetzung zur füllung von rissen in stein- und betonkonstruktionen
CN107298546B (zh) * 2017-06-16 2019-08-30 南京理工大学 用于3d打印的碱激发胶凝材料及其打印方法
CN114656205A (zh) * 2020-12-22 2022-06-24 湖北大学 一种自调温3d打印无机聚合建筑材料及其制备方法
CN113185181A (zh) * 2021-04-16 2021-07-30 东南大学 3d打印相变骨料、制备及应用
CN113355054B (zh) * 2021-05-26 2022-04-01 中国地质大学（武汉） 一种应用于无机胶凝材料的相变储能微胶囊及其制备方法
CN114988767A (zh) * 2022-04-24 2022-09-02 北京科技大学 一种纤维-碳化增强多孔地质聚合物材料骨架强度的方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103435313A (zh) * 2013-08-26 2013-12-11 温州大学 一种强度可控的粉煤灰基地质聚合物混凝土及其制备方法
CN103601424A (zh) * 2013-11-11 2014-02-26 长沙理工大学 一种基于再生骨料地质聚合物混凝土及其制备方法
AU2020247830A1 (en) * 2019-03-26 2021-10-21 Makenit Pty Ltd Improved geopolymer cement
CN110423056A (zh) * 2019-08-27 2019-11-08 四川建筑职业技术学院 一种掺有再生粗骨料的碱激发粉煤灰基胶凝材料及其制备方法
CN111423160A (zh) * 2020-03-20 2020-07-17 东北农业大学 一种轻质地聚物保温材料及其制备方法
CN114956681A (zh) * 2022-05-09 2022-08-30 上海师范大学 一种高温养护的低碳高强度地聚物混凝土材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN115403321A (zh) 2022-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111018435B (zh) 一种高强高韧地聚合物材料及其制备方法
CN110922118A (zh) 一种装配式构件用全轻高强混凝土及其制备方法
CN113292265A (zh) 一种基于表面改性轻质集料及其制备方法和一种轻量混凝土
CN113716933A (zh) 一种利用废水玻璃铸造型砂制备的碱激发混凝土
CN117024043A (zh) 一种新型固废隔热墙材及其制备方法
CN114105572A (zh) 一种玄武岩纤维增强活性粉末混凝土盖板及其制备方法
CN113754365B (zh) 基于煤制油废渣的3d打印用材料、制备方法及使用方法
CN114890757A (zh) 一种再生骨料混凝土及其制备方法
CN111253130A (zh) 一种高强耐热自修复混凝土及其制备方法
CN115403321B (zh) 一种地质聚合物混凝土及其制备方法
CN113816678A (zh) 利用除尘灰固废的泡沫轻质材料及其制备方法与应用
CN116217182B (zh) 绿色高强耐高温多尺度纤维增强橡胶混凝土及其制备方法
CN103755255A (zh) 一种以粉煤灰制备建筑用板材的方法及以该方法制备的产品
CN111892316A (zh) 一种利用纳米二氧化硅改性的再生骨料及其制备方法和应用
CN111003988A (zh) 一种用于寒冷地区的c105免蒸压管桩及其制备方法
CN112321184B (zh) 一种装配式建筑用再生骨料的制备方法
CN113716908A (zh) 一种改性硫酸钙晶须增强的地聚合物与其制备方法
CN115572135B (zh) 一种高强耐腐蚀再生混凝土的制备方法
CN117303810B (zh) 纤维增强再生砂耐高温地聚物及其制备方法
US11939264B1 (en) Preparation method for hydrothermal synthesis of fly ash silicate aggregate
CN114276073B (zh) 一种装配式建筑用轻质高性能混凝土及其制备方法
CN115716727B (zh) 一种轻质墙材及其制备方法
CN114477875B (zh) 一种高强度混凝土及其制备的预制道路板
CN113173767B (zh) 轻质高强节能板的制备方法
CN210683610U (zh) 装配式建筑用纳米改性夹芯墙材

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant