[发明专利]一种常温可固化的地聚合物材料及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种常温可固化的地聚合物材料及其应用，属于建筑材料领域。

背景技术

目前建筑工程使用的大宗材料是水泥混凝土和砂浆，水泥在生产过程中会产生大量的二氧化碳，加速了全球气候变暖。同时，石灰石的开采，对环境破坏非常严重，我国高品位的石灰石储量比较有限，按现有建设速度会在三十年内枯竭。所以，无论是从保护石灰石资源，还是控制碳排放和保护环境方面，都要求我们找到一种节能环保、低碳的胶凝材料。

地聚合物材料的开发应用成为可能，但由于种种原因地聚合物材料大规模应用于建筑工程和其它行业的基本没有，主要问题在于如下几点。

1.地聚合物材料新拌混合物凝结时间短。通常只有半小时左右，用于硅酸盐水泥的缓凝剂在地聚合物材料中几乎不起任何作用，没有足够的操作时间，无法满足大规模应用。

2.地聚合物材料新拌混合物和易性较差。地聚合物材料新拌混合物的流动性差，如果用于建筑混凝土工程，其搅拌、施工都将非常困难。

3.地聚合物材料大多需要加热养护。养护温度一般为50～90℃，大大限制了地聚合物材料的应用领域和范围。

4.有的原材料生产过程中会排放二氧化碳。偏高岭土在地聚合物胶凝材料的研究中占有非常重要的地位，通常以其为研究对象，偏高岭土是由高岭土煅烧制得的，煅烧过程会产生二氧化碳，尽管碳排放比生产水泥的少，如果大量应用仍然会对环境造成很大压力。另外，高岭土是一种宝贵资源，不可能大规模用于地聚合物材料。也有加入了石灰作为激发剂的情形，但石灰石煅烧生成生石灰，同时会向大气中排放大量二氧化碳。

如何克服以上问题成为地聚合物大规模推广应用必须克服的难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种常温可固化的地聚合物材料，在常温(0～60℃)下的空气中固化，无需加热养护，28天抗压强度可达10～60MPa；根据需要调节凝结时间，凝结时间可控制在0.5～30小时；可以配制和易性好，流动性好的新拌地聚合物混合物。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种常温可固化的地聚合物材料，其原料包括：活性粉体材料、活化剂、天然砂和水。

进一步优选地，上述常温可固化的地聚合物材料，其原料中还包括减水剂、掺合料、机制砂、粗骨料。

进一步优选地，上述常温可固化的地聚合物材料，其原料按重量百分比计为：活性粉体材料5～50％、活化剂0.8～15％、减水剂0～0.8％、天然砂12～70％、水3～15％，掺合料0～40％，机制砂0～40％，粗骨料0～60％，所有原料之和为100％。

按上述方案，所述的活性粉体材料为粒化高炉矿渣微粉(简称“矿粉”)和/或磷渣微粉(简称“磷渣粉”)。优选地，所述的活性粉体材料比表面积为400～600m²/kg。矿粉的矿物组成主要是由CaO、SiO₂、Al₂O₃形成的C₂AS(黄长石)、CAS₂(钙长石)、CS(假硅灰石)和C₂S(硅酸二钙)，其组成C₂S、CAS约占30－60％，C₂AS和C₂S活性较好。矿粉以无定形的玻璃体结构为主，含少量的结晶型矿物，因矿粉中玻璃体含量多，结构处在高能量状态，不稳定，它的矿相组成主要是含低钙的硅酸盐体系，因此具有潜在的水硬活性，磷渣化学组成主要是：CaO、SiO₂和Al₂O₃，磷渣的矿物组成和玻璃相含量与矿粉相似，具有很好的潜在水硬活性；由于Al₂O₃含量大大低于矿粉，冬期施工强度明显低于矿渣，因此冬期施工的活性粉料应以矿粉为主。

按上述方案，所述的活化剂为碱金属的氢氧化物和/或碱土金属的氢氧化物、次亚硫酸盐、碱金属碳酸盐和/或碱金属硫酸盐组成的水溶液，其中碱金属的氢氧化物、碱土金属的氢氧化物、次亚硫酸盐、碱金属碳酸盐、碱金属硫酸盐均可溶于水。