[发明专利]具有刚性骨架结构的PM-SAP复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种具有刚性骨架结构的PM‑SAP复合材料的制备方法,技术方案为将生料粉、孔调节剂和水混合均匀得生料团，再经烘干、煅烧、粉碎后得到多孔刚性PM骨架；再将多孔刚性PM骨架浸入液态SAP凝胶中负载组装，然后烘干得到具有刚性骨架结构的PM‑SAP复合材料。本发明工艺简单,兼具高吸水率、高保水性及高机械强度，可实现PM/SAP结构的多重释水调控及内养护水的高效利用，具有良好的应用潜力。

技术领域

本发明涉及建筑材料领域,具体的说是一种混凝土用内养护材料。

背景技术

低水胶比设计的高强与超高性能混凝土早期自干燥程度高，易收缩开裂，并诱发耐久性问题。开发和研究用于低水胶比混凝土减缩抗裂的新材料及新方法受到广泛关注。内养护技术是解决低水胶比混凝土收缩开裂的有效途径，其主要通过内养护介质向混凝土内部补充额外水源，进而补偿湿度、延缓自干燥发展。高吸水树脂(SAP)是一类具有三维交联网络结构的高分子材料，可吸收并存储自身重量几百倍甚至几千倍的水分，内养护潜力巨大。

现有技术通常是将SAP作为内养护材料直接混入水泥料中，从SAP的作用过程来看，内养护的发挥紧紧围绕一个“水”字。由于受到水泥孔溶液离子渗透压的作用，SAP内部的水分会过快过早释放，且难以调控。在SAP过快大量释水的早期阶段，水泥浆体内部仍处于较高水平的相对湿度，在这一早期阶段并不需要SAP的内养护作用补充水分。但事实上SAP内部的水分在水泥与水接触形成复杂离子环境时便已开始在渗透压作用下快速释放。过早大量释放的自由水不仅会造成内养护水的一种“浪费”，同时也会导致后期养护效率不足。因此，因此直接混入SAP是存在明显不足的，如何避免或控制SAP在早期阶段过快过早释放自由水，是实现SAP内养护高效设计与调控的关键。

另一方面，现有SAP材料在水泥基材料中普遍存在无机械强度及保水性差的缺陷。SAP吸水后形成果冻状凝胶体，几乎无任何机械强度，应用于水泥混凝土中时，易在搅拌过程中破碎；且SAP凝胶体本身对混凝土强度几乎无任何贡献，甚至造成强度降低。另外，由于受水泥水化过程中的碱度及复杂离子环境影响，SAP内部的水分易在早期快速释放，保水能力有限。

因此，迫切需要开发一种既具有高吸水率、高保水性及高机械强度，同时又可以实现早期快速释水行为自调控的新型SAP复合材料。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种工艺简单,兼具高吸水率、高保水性及高机械强度的具有刚性骨架结构的PM-SAP复合材料的制备方法。

技术方案包括以下步骤:

(1)将生料粉、孔调节剂和水混合均匀得生料团，再经烘干、煅烧、粉碎后得到多孔刚性PM骨架；

(2)将多孔刚性PM骨架浸入液态SAP凝胶中负载，然后烘干得到具有刚性骨架结构的PM-SAP复合材料。

所述步骤(1)中，所述生料团中孔调节剂的添加剂占10-50％，水占20％，余量为生料粉。

所述步骤(1)中，所述生料粉为黏土、页岩、淤污泥、硅铝质工业废渣中的至少一种；所述孔调节剂为碳颗粒、有机纤维、EPS泡沫颗粒、植物纤维中的至少一种。

所述步骤(1)中，煅烧温度为800-1200℃，时间30min-2h。

所述步骤(1)中，所述多孔刚性PM骨架平均粒径为5μm-20mm。

所述步骤(1)中，对得到多孔刚性PM骨架进行改性，所述改性方法为：将多孔刚性PM骨架在NaOH溶液中浸泡、然后淡水清洗，再置于表面改性剂中浸泡、烘干得到表面改性PM骨架。

所述步骤(1)中，所述NaOH溶液浓度为1-4mol/L；表面改性剂为硅烷偶联剂溶液，浓度为0.5-1.5％质量浓度。