[发明专利]一种壳聚糖改性地聚合物胶凝材料

说明书

本发明公开了一种壳聚糖改性地聚合物胶凝材料。将壳聚糖加入到碱性激发剂中充分搅拌溶解得到混合溶液；再将混合溶液逐步加入到硅铝质固体材料中搅拌混匀；注入模具中进行反应，脱模后进行养护，得到壳聚糖改性地聚合物胶凝材料。本发明以硅铝质固体材料为主要原料，用碱性激发剂进行激发，以壳聚糖为主要增韧剂,确定了各原料种类、掺量与掺用方式，以及使用壳聚糖增韧改性时碱性激发剂的模数及碱当量，并在常温养护环境中使该体系具有良好的力学性能，显著降低材料的压折比及提高材料弯曲韧性，使得地聚合物作为一类胶凝材料，能在对弯曲韧性要求较高的混凝土构件中得以应用。

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种改性地聚合物胶凝材料。

背景技术

混凝土是目前世界上用量最多的一类建筑材料，而其常用的胶凝材料为水泥。传统水泥工业是高资源消耗、高能源消耗、高环境负荷的产业。据统计，每吨水泥需要消耗1吨石灰石，200千克粘土，235千克标准煤，排放650千克二氧化碳，且生产水泥每年向大气排放的烟尘粉尘和烟尘量近1000万吨。因此，亟需一种新型绿色胶凝材料作为硅酸盐水泥的替代品。

地聚合物作为一种新近研发的胶凝材料，它的原料价格低廉，储量丰富，可利用矿渣废物、建筑生产垃圾等为原料生产，且生产能耗低，相较于水泥，其环保效应尤为明显，可以被大量生产并运用于工程实际。与此同时，地聚合物还具有普通水泥所不具有的优良性质，如早期强度形成快，良好的抗压强度，耐火、耐高温及耐化学腐蚀性能好等。但是，与地聚合物优异的抗压强度相比，其抗折性能与韧性较差，脆性大，严重制约了它在对弯曲韧性要求较高的混凝土构件中的应用。

当前对于地聚合物的增韧主要为纤维增韧，然而纤维增韧的产品耐碱腐蚀不是很高，工序复杂，对设计研究和实际应用带来困难。壳聚糖作为一种天然高分子，其中含有大量高分子链，能够增加地聚合物的韧性。且采用壳聚糖对地质聚合物进行增韧的工艺流程简便，能够在不会对原有优良性能产生太大影响基础上进行增韧。同时，壳聚糖的制备母体几丁质资源丰富，价格低廉，因此用壳聚糖对地聚合物增韧有着良好的应用前景。

发明内容

本发明目的在于提供一种壳聚糖改性地聚合物胶凝材料，使其具有良好的力学性能，显著降低压折比并提高弯曲韧性，让地聚合物作为一类胶凝材料，能在对弯曲韧性要求较高的混凝土构件中得以应用。

为达到上述目的，采用技术方案如下：

一种壳聚糖改性地聚合物胶凝材料，采用以下方式制备而来：

将壳聚糖加入到碱性激发剂中充分搅拌溶解得到混合溶液；再将混合溶液逐步加入到硅铝质固体材料中搅拌混匀；注入模具中进行反应，脱模后进行养护，得到壳聚糖改性地聚合物胶凝材料。

按上述方案，所述硅铝质固体材料包含粉煤灰、偏高岭土、高炉矿渣的任意一种或者任意混合。

按上述方案，所述碱性激发剂为氢氧化钠与硅酸钠混合溶液、氢氧化钠与硅酸钾混合溶液、氢氧化钾与硅酸钠混合溶液、氢氧化钾与硅酸钾混合溶液的任意一种或者混合。

按上述方案，所述壳聚糖为羧甲基壳聚糖、羟丙基壳聚糖、盐酸丁卡因壳聚糖、N-三甲基壳聚糖、N-马来酰化壳聚糖中任意一种或者任意混合。

按上述方案，所述壳聚糖的掺量为硅铝质固体材料质量的0.05wt％～0.5wt％。

优选地，壳聚糖的掺量为高炉矿渣质量的0.08wt％～0.3wt％。

按上述方案，壳聚糖加入到碱性激发剂中在30-60℃下搅拌0.25-1h溶解得到混合溶液。

按上述方案，碱性激发剂的模数M(SiO₂)/n(Na₂O)在0.5-2之间，碱性激发剂质量占硅铝质固体材料质量的百分比的5wt％-20wt％。