本发明涉及固体废弃物资源化利用领域,尤其涉及一种利用黄河泥沙制备低成本超高韧性地聚物基复合材料的方法。
背景技术:
1、
2、超高韧性地聚物基复合材料(engineered geopolymer composites,简称egc)是基于微观力学与断裂力学理论设计提出的一种新型的高性能复合材料。与传统纤维混凝土相较,egc的组分设计摒弃了粗骨料。egc的特点是具有明显的拉伸应变硬化和多缝开裂行为,通常egc拉伸应变能力能达到2%,是普通混凝土和纤维增强混凝土的200多倍。egc克服了传统混凝土的准脆性,采用地聚物浆体取代水泥砂浆,通过抑制断裂失效增强建筑物的韧性、耐久性和可持续性,是一种新建结构、修复和改造建筑的理想材料。如何持续降低egc的成本,也成为本领域研究的重点。
3、因此,针对性开发将黄河泥沙用于超高韧性地聚物基复合材料egc的技术,降低成本,成为值得研究的课题。
技术实现思路
1、发明目的:针对现有技术的不足与缺陷,本发明提供一种利用黄河泥沙制备超高韧性地聚物基复合材料的方法,通过将黄河泥沙利用在egc中,既为一种黄河泥沙的高值化利用提供了新途径,又降低了egc的制作成本,促进egc在实际工程中的应用。
2、技术方案:本发明的一种利用黄河泥沙制备超高韧性地聚物基复合材料的方法,其特征在于:包括下述步骤:
3、1)称分析纯氢氧化钠naoh颗粒溶于拌和水中并冷却至室温后,加入称量好的水玻璃,搅拌均匀后冷却至室温获得水玻璃溶液;
4、2)将黄河泥沙和粉煤灰按比例加入水泥胶砂搅拌机,低速干拌;
5、3)将步骤1)中制备的水玻璃溶液倒入搅拌锅中,高速搅拌;
6、4)均匀加入聚乙烯醇pva纤维,高速搅拌;
7、5)将拌合好的egc浆体倒入模具,振捣完成后覆聚乙烯膜并置于室内,22h-26h后拆模,再进行标准养护后获得低成本egc。
8、其中,所述的步骤1)中分析纯氢氧化钠naoh纯度≥99.5%,拌和水的质量与粉煤灰质量之比为0.4-0.5。
9、其中,所述的步骤1)中水玻璃为钠水玻璃,模数为2.3,经naoh调节后,模数为1.4,碱掺量,即水玻璃中na2o当量与粉煤灰质量比为4%-10%。
10、其中,所述的步骤2)中黄河泥沙的粒径10μm-200μm,平均粒径为185±2μm。
11、其中,所述的步骤2)中黄河泥沙的掺量为粉煤灰总质量的30%-45%,粉煤灰为f类i级粉煤灰。
12、其中,所述的步骤2)中低速干拌的搅拌速率为自转140±2r/min、公转62±2r/min;搅拌时间为2min-5min。
13、其中,所述的步骤3)中高速搅拌的搅拌速率为自转285±3r/min、公转125±3r/min;搅拌时间为4min-10min。
14、其中,所述的步骤4)中聚乙烯醇pva纤维表面没有涂油,纤维体积掺量为egc浆体体积的2%。聚乙烯醇pva纤维采用国产的低成本聚乙烯醇pva纤维。
15、其中,所述的步骤4)中高速搅拌的搅拌速率为自转285±3r/min、公转125±3r/min;搅拌时间为4min-10min。
16、其中,所述的步骤5)中24h后拆模。
17、有益效果:与现有技术相比,本发明具有以下显著优点:本发明一方面,实现了黄河泥沙在土木建筑工程中生态型高性能地聚物基复合材料中的应用,为黄河泥沙的资源化利用提供了新途径,且有效提高了黄河泥沙资源化利用的附加值;另一方面,利用黄河泥沙制备低成本生态性的egc,有效降低了egc的制备成本,有利于egc在工程中推广应用;且所制egc具有良好的力学性能,以及明显优于传统混凝土的“延性”。因此,本发明既可以高值化利用黄河泥沙,又促进了低成本生态型egc在实际工程中的应用,具有广阔的应用前景。
1.一种利用黄河泥沙制备超高韧性地聚物基复合材料的方法,其特征在于:包括下述步骤:
2.根据权利要求1所述的利用黄河泥沙制备超高韧性地聚物基复合材料的方法,其特征在于:所述的步骤1)中分析纯氢氧化钠naoh纯度≥99.5%,拌和水的质量与粉煤灰质量之比为0.4-0.5。
3.根据权利要求1所述的利用黄河泥沙制备超高韧性地聚物基复合材料的方法,其特征在于:所述的步骤1)中水玻璃为钠水玻璃,模数为2.3,经naoh调节后,模数为1.4,碱掺量,即水玻璃中na2o当量与粉煤灰质量比为4%-10%。
4.根据权利要求1所述的利用黄河泥沙制备超高韧性地聚物基复合材料的方法,其特征在于:所述的步骤2)中黄河泥沙的粒径10μm-200μm,平均粒径为185±2μm。
5.根据权利要求1所述的利用黄河泥沙制备超高韧性地聚物基复合材料的方法,其特征在于:所述的步骤2)中黄河泥沙的掺量为粉煤灰总质量的30%-45%,粉煤灰为f类i级粉煤灰。
6.根据权利要求1所述的利用黄河泥沙制备超高韧性地聚物基复合材料的方法,其特征在于:所述的步骤2)中低速干拌的搅拌速率为自转140±2r/min、公转62±2r/min;搅拌时间为2min-5min。
7.根据权利要求1所述的利用黄河泥沙制备超高韧性地聚物基复合材料的方法,其特征在于:所述的步骤3)中高速搅拌的搅拌速率为自转285±3r/min、公转125±3r/min;搅拌时间为4min-10min。
8.根据权利要求1所述的利用黄河泥沙制备超高韧性地聚物基复合材料的方法,其特征在于:所述的步骤4)中聚乙烯醇pva纤维表面没有涂油,纤维体积掺量为egc浆体体积的2%。
9.根据权利要求1所述的利用黄河泥沙制备超高韧性地聚物基复合材料的方法,其特征在于:所述的步骤4)中高速搅拌的搅拌速率为自转285±3r/min、公转125±3r/min;搅拌时间为4min-10min。
10.根据权利要求1所述的利用黄河泥沙制备超高韧性地聚物基复合材料的方法,其特征在于:所述的步骤5)中24h后拆模。