一种低碳型地聚物砂浆修复材料及其制备方法与流程

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种低碳型地聚物砂浆修复材料及其制备方法。

背景技术：

1、硅酸盐水泥是21世纪发展中国家现代化建设以及社会发展进步中十分重要的建筑材料之一。然而在现代化建设过程中，无法避免碳排放量增加的问题。普通硅酸盐水泥在煅烧的过程中会产生大量的co2气体，这些co2气体排放到空气中，最终导致碳排放量增加，严重影响地球生态环境。

2、近二十年来，涉及到环境保护的问题，关注的焦点必定是大气环境逐渐变暖，即温室效应。近些年所发生的许多环境问题和灾害，也都与温室效应有或多或少的关系。例如：严酷的天气类型，变化的生态系统，物种多样性的丧失，海平面的上升等。虽然全球气候变化的原因是多方面的，但产生温室效应的主要原因与温室气体的排放量有直接关系。

3、研究表明，1kg普通硅酸盐水泥在生产过程中会产生0.66～0.82kg的co2气体，再对比全球人为造成的co2气体排放量，全球水泥生产的碳排放量占了人为造成的碳排放量的5～7％。并且，1400℃高温煅烧普通硅酸盐水泥会消耗大量的能源，这显然不符合低碳的要求。因此，低能耗材料成为全球绿色建筑材料研究工作的重点。

4、法国科学家j davidovits首次提出了地聚物这一概念，制备1kg的地聚物会产生0.180kg的co2气体，仅为普通硅酸盐水泥碳排放量的五分之一。据统计，西方发达国家的建筑行业耗能占社会总耗能的30～40％，然而我国的建筑单位面积所消耗的能量为气候相近的发达国家的3～5倍。因此，对地聚物进行深入的探索与研究是非常有现实意义的。

技术实现思路

1、本发明的一个目的在于提供一种低碳型地聚物砂浆修复材料，有效解决普通硅酸盐水泥在生产过程中高能耗及碳排放量大的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

3、一种低碳型地聚物砂浆修复材料，由复合碱性激发溶液、复合硅铝制粉料、细骨料、减水剂和水混合制备而成。

4、所述复合碱性激发溶液由氢氧化钠、硅酸钠溶液和水按质量配比1:6～8:1混合制备而成，所述复合碱性激发溶液的模数为1.2～1.5。

5、进一步地，所述复合硅铝制粉料由粉煤灰与高炉矿渣按质量配比1:0～0.2混合制备而成。

6、进一步地，按质量配比，所述水：复合硅铝制粉料：细骨料：减水剂＝1:1.8～2.2:5.5～6.5:0～0.2，所述水的份量包括271份用于制作复合碱性激发溶液的水和7份用于制作低碳型地聚物砂浆拌合料的水。

7、进一步地，所述粉煤灰是ⅱ级c类粉煤灰，密度为2g/cm3，烧失量为2.7％；所述高炉矿渣是s95或s105级矿渣，密度为2.9g/cm3，烧失量为3.0％。

8、进一步地，所述细骨料为天然河砂，所述天然河砂的粒径为0～5mm，且不包含0mm。

9、进一步地，所述氢氧化钠为纯度大于96％的固体氢氧化钠；所述硅酸钠溶液的模数为3.3，硅酸钠溶液中硅酸钠的固含量为34％。

10、进一步地，所述减水剂是萘系减水剂。

11、本发明的另一个目的在于提供一种低碳型地聚物砂浆修复材料的制备方法，有效解决普通硅酸盐水泥在生产过程中高能耗及碳排放量大的问题。

12、如上实施例所述的低碳型地聚物砂浆修复材料的制备方法，包括以下步骤：

13、s1、制备复合碱性激发溶液：将氢氧化钠固体与水按质量比1:1混合制备成碱性溶液，再将所制碱性溶液与硅酸钠溶液按质量比1:3～4混合，搅拌溶解后静置冷却，制得复合碱性激发溶液。

14、s2、制备地聚物砂浆拌合料：将粉煤灰、高炉矿渣、砂和减水剂按质量比1.6～2：0～0.4：5.5～6.5:0～0.2混合干拌均匀，再加入制备完成的复合碱性激发溶液和水，充分搅拌制得地聚物砂浆。

15、s3、浇筑地聚物试件：将地聚物砂浆拌合料浇筑入模具中并振实。

16、s4、养护：室温条件下养护24h后拆模，之后置入标准养护室中密封养护。

17、本发明的有益技术效果是：

18、(1)本发明使用地聚物材料替代传统硅酸盐水泥，粉煤灰是煤燃烧后烟气中的细灰，是燃煤电厂排出的主要固体废弃物；高炉矿渣是矿石经过选矿或冶炼后的残余物。本发明在满足修复材料修复性能的基础上，回收利用工业废弃物，减少了材料生产过程中的碳排放，节约能源，绿色低碳。

19、(2)本发明固结速度快，能够缩短修护所需时间。在修复混凝土道路及桥梁问题时，可使破损路面及桥梁尽快恢复使用。

20、(3)本发明的开口孔隙率小，抗压强度高，能够提升混凝土修复处的抗冻性和抗渗性，延长其工作寿命，满足建筑、道路和桥梁等的安全及耐久性能的要求。

技术特征：

1.一种低碳型地聚物砂浆修复材料，其特征在于，由复合碱性激发溶液、复合硅铝制粉料、细骨料、减水剂和水混合制备而成；

2.根据权利要求1所述的低碳型地聚物砂浆修复材料，其特征在于，所述复合硅铝制粉料由粉煤灰与高炉矿渣按质量配比1:0～0.2混合制备而成。

3.根据权利要求1所述的低碳型地聚物砂浆修复材料，其特征在于，按质量配比，所述水：复合硅铝制粉料：细骨料：减水剂＝1:1.8～2.2:5.5～6.5:0～0.2，所述水的份量包括271份用于制作复合碱性激发溶液的水和7份用于制作低碳型地聚物砂浆拌合料的水。

4.根据权利要求2所述的低碳型地聚物砂浆修复材料，其特征在于，所述粉煤灰是ⅱ级c类粉煤灰，密度为2g/cm3，烧失量为2.7％；所述高炉矿渣是s95或s105级矿渣，密度为2.9g/cm3，烧失量为3.0％。

5.根据权利要求3或4所述的低碳型地聚物砂浆修复材料，其特征在于，所述细骨料为天然河砂，所述天然河砂的粒径为0～5mm，且不包含0mm。

6.根据权利要求5所述的低碳型地聚物砂浆修复材料，其特征在于，所述氢氧化钠为纯度大于96％的固体氢氧化钠；所述硅酸钠溶液的模数为3.3，硅酸钠溶液中硅酸钠的固含量为34％。

7.根据权利要求6所述的低碳型地聚物砂浆修复材料，其特征在于，所述减水剂是萘系减水剂。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的低碳型地聚物砂浆修复材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明属于建筑材料领域，具体公开了一种低碳型地聚物砂浆修复材料。由复合碱性激发溶液、复合硅铝制粉料、细骨料、减水剂和水混合制备而成。所述复合碱性激发溶液由氢氧化钠、硅酸钠溶液和水按质量配比1:6～8:1混合制备而成，所述复合碱性激发溶液的模数为1.2～1.5。所述复合硅铝制粉料由粉煤灰与高炉矿渣按质量配比1:0～0.2混合制备而成。本发明还公开了一种低碳型地聚物砂浆修复材料的制备方法。本发明在满足修复材料修复性能的基础上，回收利用工业废弃物，减少了材料生产过程中的碳排放，节约能源，绿色低碳。

技术研发人员：董光彬,方从启,郭春辉,郭保林,刘帅,武刘申,张云龙
受保护的技术使用者：山东高速集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12