CN104781209A - 包括添加剂的地质聚合物组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种地质聚合物组合物，所述地质聚合物组合物包括选自糖类及糖类衍生物的添加剂、和/或有机酸及有机酸盐。本发明地质聚合物组合物具有适用于建筑目的的足够强度。为了利于地质聚合物浆料和混凝土组合物的生产方法，本发明进一步提供固体和液体的地质聚合物激发剂组合物。

Description

包括添加剂的地质聚合物组合物
技术领域
本发明涉及一种地质聚合物激发剂组合物以及包括所述地质聚合物激发剂组合物的地质聚合物粘结剂组合物、地质聚合物浆料组合物和地质聚合物混凝土组合物。本发明进一步涉及一种基于地质聚合物激发剂组合物的地质聚合物的制备方法。
背景技术
地质聚合物混凝土的生产，即制作人造石头，是具有希望和潜力的生产新型建筑材料的可持续技术。地质聚合物组合物可以部分替代对目前使用的传统建筑材料(例如水泥砂浆、水泥混凝土、沥青)的需求。替代传统的建筑材料具有环境和可持续上的优点，因为废矿可以用作地质聚合物生产中的二级原材料。
地质聚合物典型地通过碱液与地质基原材料反应而生成。由该材料得到的反应产物可以用于粘结骨料，生成混凝土。地质基原材料，即矿物，优选含有大量的铝、硅、钙和铁。由于混合物的高度碱性，固体矿物溶解形成铝、硅、钙和铁的单聚物。当与地质聚合物激发剂组合物接触并与骨料结合时，这些单聚物将开始形成聚合的网络，共价键合的网络随着时间不断生长，形成可能比水泥更加稳定的、基于晶体结合网络的混凝土。
地质聚合物组合物的生产成本高昂且通常施工性差。一个重要的缺点是需要高温来引发地质聚合反应进程，这对提高地质聚合物材料的抗压强度是很重要的。此外，另一个缺点是需要过量的碱性成分。
发明内容
本发明目的在于提供一种能够在在环境温度下固化、同时具有足够强度、并且相对于现有技术的生产方法成本更低的地质聚合物混凝土或浆料的组合物。
为此目的本发明提供一种包括摩尔浓度大于约1.0M的碱性激发剂、摩尔浓度范围在约0.001～0.2M的添加剂的地质聚合物激发剂组合物，其中添加剂选自糖类及糖类衍生物和/或有机酸及有机酸盐。此处所用的词语“约”意在包含特别是在标示值的10％之内的值。
基于地质聚合物激发剂组合物而制备的地质聚合物浆料和/或混凝土组合物表现出令人满意的强度水平，尤其是允许其在环境温度下固化时的抗压强度，即不需要额外的加热。在一段时期内，额外的加热在现有技术中是常见的。
此处所用的词语“环境温度”是指“周围环境的温度”。由于本发明的地质聚合物组合物用在建筑物材料或类似材料的构建中，“周围的温度”等于外部温度(即大气温度)。
出人意外地，本发明的地质聚合物混凝土或浆料组合物可以在低于5℃的温度下固化。固化温度甚至可以低于0℃，例如约-5℃、约-10℃或甚至约-15℃。当在低于5℃的温度下固化时，目前可得到的浆料或混凝土组合物不能提供足够的强度。优选地，固化温度等于或高于约-5℃；更优选地，该温度在约5℃-50℃的范围内；甚至更优选地，该温度在约10℃～30℃的范围内。
在本发明的另一个实施例中，提供一种包括摩尔浓度大于约1.0M的碱性激发剂、摩尔浓度范围在约0.001～0.2M的添加剂的地质聚合物激发剂组合物，以及优选地具有范围在约0.01～约2.0M的摩尔浓度的可溶性硅酸盐，其中添加剂选自糖类及糖类衍生物和/或有机酸及有机酸盐。
在本发明的另一方面，地质聚合物组合物以包含细骨料的地质聚合物浆料组合物(例如砂浆)和地质聚合物粘结剂组合物(即本发明的结合了矿物的地质聚合物激发剂组合物,根据本发明，其中存在少量的添加剂)的形式提供。地质聚合物浆料组合物的粘度优选地大于约25000cP。更优选地，地质聚合物浆料组合物的粘度大于约75000cP。最优选地，地质聚合物浆料组合物的粘度大于约150000cP。本发明地质聚合物组合物可以是粘度无法测量的材料的形式，例如湿土材料或类似材料。
此处所用的词语“碱性激发剂”意在包括碱性碳酸氢盐激发剂、碱性硅酸盐激发剂例如硅酸钠和/或硅酸钾，和/或碱性氢氧化物激发剂例如氢氧化钠、氢氧化钾和/或其他碱土金属氢氧化物或碱性溶液。适用于本发明的碱性激发剂是那些地质聚合物混凝土生产领域常用的碱性激发剂。由于碱性激发剂用在建筑材料中，应当理解碱性激发剂的使用可能会危害环境，优选地应予以避免使用。
在本发明的另一方面，地质聚合物组合物以包含粗骨料的地质聚合物混凝土组合物以及地质聚合物浆料组合物(即根据本发明的结合了细骨料的地质聚合物粘结剂组合物)的形式提供。
本发明中使用的骨料可以选自任一种用于制备浆料或混凝土的骨料。优选地，骨料选自粗骨料、细骨料和其他建筑中使用的材料，包括沙子、砂砾、碎石或回收的碎混凝土和废料。在本发明的地质聚合物浆料组合物中，优选使用细骨料。优选地，粗骨料和细骨料的混合物用在本发明的地质聚合物混凝土组合物中。
此处所用的词语“粗骨料”是一种粒径尺寸至少为4毫米(mm)的材料。此处所用的词语“细骨料”是一种粒径尺寸小于4毫米(mm)的材料。
本发明的矿物具有高含量(即至少30％m/m，优选地至少40％m/m，最优选至少50％m/m)的铝、硅、钙、铁或其组合物。优选的矿物为粉煤灰、(磨成颗粒的)高炉炉渣、偏高岭土、工业炉碴、工业焚烧灰烬、废矿物、烂泥、泥土和其他火山灰材料。优选地，本发明的地质聚合物浆料或混凝土组合物包括粉煤灰和(磨成颗粒的)高炉炉渣的组合。
添加剂选自包括反应活性络合基团如羟基和/或羧基基团的络合剂。络合剂的反应活性基团优选适于在络合剂与在本发明的地质聚合物浆料或混凝土组合物中使用的矿物之间形成共价连接。
地质聚合物激发剂组合物的添加剂选自糖类及糖类衍生物和/或有机酸及有机酸盐。优选的糖类为单糖例如葡萄糖、果糖和半乳糖，二糖例如蔗糖、麦牙糖和乳糖，寡糖例如糊精、麦芽糖糊精和淀粉，多聚糖例如纤维素、葡聚糖以及糖状聚合物结构。此外，也可以使用包括糖类混合物的产物，例如糖蜜。另外，蜂蜜、水果汁和废弃材料例如腐烂的水果，也可构成适于作为本发明地质聚合物混合物中添加剂的糖类潜在来源。上面确定的糖类衍生物可选自糖醇、天然糖的替代品例如山梨醇、乳糖醇、甘油、麦芽糖醇、甘露醇、甜菊糖(stevia)和木糖醇，以及合成的糖代品例如人造甜味剂如阿司巴甜、阿力甜(alitame)、甘素(dulcin)、甜素(glucin)、甜蜜素(cyclamate)、糖精(saccharin)、蔗糖素(Sucralose)和醋酸铅。优选地，本发明的地质聚合物浆料和混凝土组合物包括蔗糖、果糖和/或乳糖，可选为单糖、双糖、多糖和/或寡糖的组合。
优选的有机酸为(乙烯类似物)羧酸，例如草酸、抗坏血酸、乳酸、尿酸、柠檬酸和酒石酸。经发现，包括无机酸的地质聚合物激发剂组合物并不会带来适于制备地质聚合物组合物的地质聚合物激发剂组合物。优选地，本发明地质聚合物混凝土包括酒石酸和/或抗坏血酸。
地质聚合物浆料或混凝土组合物中使用的优选的盐可以是柠檬酸钙、柠檬酸钠和/或诸如葡萄糖酸钠的糖盐。在本发明进一步的优选实施例中，地质聚合物浆料或混凝土组合物可以包括蔗糖、果糖、乳糖、酒石酸、抗坏血酸、葡糖酸钠以它们的组合。
可能的添加剂的列表不限于上述提及的添加剂，其他糖类及其衍生和/或有机酸及其盐也可以用在本发明的地质聚合物浆料或混凝土组合物中。
上面确定的添加剂的使用降低了本发明的地质聚合物浆料或混凝土组合物中所需的碱性激发剂的浓度。此外，添加剂的使用提高了地质聚合物浆料或混凝土组合物例如28天的固化时间后的最终强度以及最终材料性质。另外，地质聚合物组合物的施工性也通过使用本发明的添加剂组合物而得以提高。
在一个优选实施例中，以粘合剂、浆料或混凝土组合物形式的本发明的地质聚合物组合物包括含有粉煤灰和高炉炉碴的矿物混合物。高炉炉碴的主要成分是钙、硅和铝。已经发现，高炉炉碴中存在的硅酸钙和铝酸钙可能对聚合进程具有积极的作用。在该优选实施例中，高炉炉碴的浓度大于粉煤灰和高炉炉碴总重量按重量计的约5％。更优选的浓度在粉煤灰和高炉炉碴总重量按重量计的约5～40％范围内，甚至更优选地高炉炉碴的浓度在粉煤灰和高炉炉碴总重量按重量计的约10～35％范围内。最优选地，高炉炉碴的浓度在粉煤灰和高炉炉碴总重量按重量计的约15～30％范围内。
本发明的地质聚合物浆料或混凝土组合物通过将细骨料和/或粗骨料与矿物混合或调和，随后加入添加剂和碱性激发剂来制备，其中，添加剂和碱性激发剂优选地采用添加剂/碱性激发剂溶液一起添加。包含添加剂和碱性激发剂的溶液是优选的，因为这种溶液提高地质聚合物组合物的施工性。另外，但不是必须的，可以添加可溶性硅酸盐以调节固化进程，例如通过提高固化过程的速度。
此处所用的词语“可溶性硅酸盐”意在包括在水中和/或在碱中可溶的硅酸盐，特别地包括硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂的硅酸盐，这些硅酸盐通常不是明显的化学计量(即具有特定化学式和分子量)的化学物质，而是由不同比例的碱金属氧化物和二氧化硅形成的玻璃态水溶液。可溶性硅酸盐的通式为：
M2O·xSiO2
其中，M是Na、K或Li；x是摩尔比，决定每摩尔碱金属氧化物(M2O)中包括二硅酸盐在内的二氧化硅(SiO2)的摩尔数。
为了利于上述的地质聚合物浆料或混凝土生产方法，本发明提供一种包括根据权利要求1的碱性激发剂和添加剂、以及可选地包括根据权利要求3的可溶性硅酸盐的地质聚合物激发剂组合物。这种地质聚合物激发剂组合物可以是粉末形式或溶液形式(例如即用型水溶液)。在地质聚合物激发剂组合物是粉末形式的情形下，优选将水加入所得到的骨料和地质聚合物激发剂组合物的混合物中。
在本发明的另一个实施例中，本发明的地质聚合物浆料或混凝土组合物通过将细骨料和/或粗骨料混合或调和，随后加入矿物、添加剂和碱性激发剂来制备，其中，矿物、添加剂和碱性激发剂优选地以粉末的形式一起添加。此外，但不是必须的，可以加入可溶性硅酸盐，以便调节固化进程。
为了利于上一段提及的地质聚合物浆料或混凝土的生产方法，本发明提供一种包括碱性激发剂、添加剂、矿物以及可选地包括可溶性硅酸盐的地质聚合物组合物，例如地质聚合物粘结剂组合物。地质聚合物粘结剂组合物因此包括本发明的地质聚合物激发剂组合物以及矿物。这种地质聚合物粘结剂组合物可以是粉末形式或溶液形式(例如即用型水溶液)。在地质聚合物粘结剂组合物是粉末形式的情形下，需要将水加入所得到的骨料和地质聚合物粘结剂组合物的混合物中。地质聚合物粘结剂组合物可以通过将本发明所使用的矿物加到上述的地质聚合物激发剂组合物中来制备。
在一个优选实施例中，为了生产本发明的地质聚合物混凝土或浆料组合物，地质聚合物激发剂组合物包括约1.0～约20M碱性激发剂。已经发现，包括大于20M的碱性激发剂的地质聚合物激发剂组合物会生成粘度过高的混合物，不再适合用作地质聚合物组合物的制备中所用的激发剂组合物。优选地，地质聚合物激发剂组合物包括约1.0～约15M碱性激发剂，甚至更优选地包括约1.0～约10M的碱性激发剂。优选地，地质聚合物激发剂组合物包括约1.2～约9.0M碱性激发剂。更优选地，地质聚合物激发剂组合物包括约1.4～约8.0M碱性激发剂。甚至更优选地，地质聚合物激发剂组合物包括约1.6～约7.0M碱性激发剂。甚至进一步优选地，地质聚合物激发剂组合物包括约1.8～约6.0M碱性激发剂，或者包括约2.0～约5.0M的碱性激发剂。特别地，地质聚合物激发剂组合物包括约2.0～约3.0M碱性激发剂，或者约3.0～约4.0M的碱性激发剂。
在另一个优选实施例中，地质聚合物激发剂组合物进一步包括低于约3.0M的可溶性硅酸盐；优选地，地质聚合物激发剂组合物包括范围内0～约2.0M的可溶性硅酸盐。更优选地，地质聚合物激发剂组合物包括范围在约0.01～约1.5M的可溶性硅酸盐。最优选地，地质聚合物激发剂组合物包括范围在约0.1～约1.0M的可溶性硅酸盐。在可溶性硅酸盐用在地质聚合物激发剂组合物中的情形，提供固化28天后具有足够强度的地质聚合物浆料或混凝土组合物需要较少量的碱性激发剂。
进一步地，地质聚合物激发剂组合物包括范围在约0.001～约0.2M的添加剂。优选地，添加剂具有范围在约0.002～约0.15M内，优选范围在约0.003～0.13M内的累积摩尔浓度。更优选地，地质聚合物激发剂组合物具有范围在约0.004～约0.12M内或者范围在约0.005～约0.10M内的添加剂累积摩尔浓度。甚至更优选地，地质聚合物激发剂组合物具有范围在约0.01～约0.05M内的添加剂累积摩尔浓度。最优选地，地质聚合物激发剂组合物具有范围在约0.02～约0.04M内的添加剂累积摩尔浓度。
出人意外地，本发明的地质聚合物浆料或混凝土组合物可以由包括碱性激发剂和添加剂而不含有可溶性硅酸盐的地质聚合物激发剂组合物(或地质聚合物粘结剂组合物，即进一步包括矿物的地质聚合物激发剂组合物)制备。优选地，这种地质聚合物混合物在约5～80℃的范围内固化；更优选地，地质聚合物混合物在约10～60℃的范围内固化；甚至更优选地，地质聚合物混合物在约15～40℃的范围内固化；最优选地，地质聚合物混合物在约20～30℃的范围内固化。
本发明的地质聚合物混合物可以在环境温度下固化，形成本发明的包括骨料和地质聚合物粘结剂组合物的地质聚合物。地质聚合物粘结剂组合物中添加剂的浓度可以在宽的范围内选择，并取决于所使用的矿物的量。优选地，地质聚合物粘结剂组合物中添加剂的浓度低于地质聚合物中存在的矿物按重量计的约1.20％，优选地低于按重量计的约0.80％。优选地，添加剂的浓度在矿物重量的按重量计的约0.01～0.70％的范围内；更优选地，添加剂的浓度在矿物的按重量计的约0.10～0.60％的范围内；甚至更优选地，添加剂的浓度在矿物的按重量计的约0.15～0.50％的范围内。
当在约5～30℃的范围内固化时，本发明包括地质聚合物粘结剂组合物的地质聚合物浆料或混凝土组合物具有按重计在矿物的约0.10～0.40％范围内的优选的添加剂浓度。更优选地，添加剂的浓度为矿物的按重量计的约0.15～0.35％的范围内；最优选地，添加剂的浓度在矿物的按重量计的约0.20～0.30％的范围内。
在另一个优选实施例中，本发明的地质聚合物浆料或混凝土组合物包括浓度小于地质聚合物混合物总重量的按重量计约15％的地质聚合物激发剂组合物。更优选地，地质聚合物激发剂组合物的浓度在地质聚合物混凝土混合物总重量的按重量计的约5～10％的范围之间。
在又一个实施例中，本发明的地质聚合物浆料或混凝土组合物包括浓度大于地质聚合物混合物总重量的按重量计的约5％的矿物。更优选地，地质聚合物浆料或混凝土组合物包括浓度大于地质聚合物混合物总重量的按重量计的约10％的矿物。再更优选地，地质聚合物浆料或混凝土组合物包括浓度为地质聚合物混合物总重量的按重量计的约10％～35％范围内的矿物。最优选地，地质聚合物浆料或混凝土组合物包括浓度为地质聚合物混合物总重量的按重量计的约15％～25％范围内的矿物。
此外，本发明的地质聚合物浆料或混凝土组合物包括浓度大于地质聚合物混合物总重量的按重量计的约30％的细骨料和/或粗骨料；优选地大于地质聚合物混合物总重量的按重量计的约40％。再更优选地，地质聚合物混合物中包括的细骨料和/或粗骨料的浓度为大于约50％。最优选地，地质聚合物浆料或混凝土组合物包括浓度为大于地质聚合物混合物总重量的按重量计的约75％的细骨料和/或粗骨料。
现在将参照下面的实施例对本发明进行进一步的阐述。
实施例
将细骨料和粗骨料、粉煤灰和高炉炉碴与氢氧化钠、硅酸钠和选自蔗糖、葡萄糖、抗坏血酸、柠檬酸和酒石酸的添加剂的溶液在转盘混合机中混合3分钟。混合后，将地质聚合物砂浆倒入模具中，在环境温度下随着时间推移而固化。耐压强度采用40×40×40mm的立方块进行测量。
表1-9给出由上面给出方法制备的本发明的地质聚合物混合物在28天(20℃)的固化期之后的抗压强度的概览。将抗压强度与不包括本发明添加剂而含有如下材料的地质聚合物混合物(此后称“对照”)进行对比：
1350克细骨料和粗骨料；
350克粉煤灰；
100克高炉炉碴；以及
160ml包括5.6M氢氧化钠和0.125M硅酸钠和水的碱性液体溶液。
对照混合物在与本发明地质聚合物混合物相同的条件下固化。28天后，也测量对照混合物的强度。
表10给出由上面给出方法制备的本发明的地质聚合物混合物在14天(20℃)的固化期之后的抗压强度的概览。同样，将抗压强度与14天后测量的上述对照混合物的强度进行对比。表1.具有不同浓度氢氧化钠的地质聚合物混合物(G1-G6)
a骨料＝细骨料和粗骨料的混合物；bPCFA＝粉煤灰；c炉碴＝高炉炉碴
表2.具有不同浓度蔗糖的地质聚合物混合物(G7-G11)
a骨料＝细骨料和粗骨料的混合物；bPCFA＝粉煤灰；c炉碴＝高炉炉碴
表3.具有不同添加剂的地质聚合物混合物(G12-G16)
a骨料＝细骨料和粗骨料的混合物；bPCFA＝粉煤灰；c炉碴＝高炉炉碴
表4.具有不同浓度硅酸钠的地质聚合物混合物(G17-G22)
a骨料＝细骨料和粗骨料的混合物；bPCFA＝粉煤灰；c炉碴＝高炉炉碴
表5.具有不同PCFA/炉碴比的地质聚合物混合物(G23-G28)
a骨料＝细骨料和粗骨料的混合物；bPCFA＝粉煤灰；c炉碴＝高炉炉碴
表6.具有不同碱性液体溶液含量的地质聚合物混合物(G29-G33)
a骨料＝细骨料和粗骨料的混合物；bPCFA＝粉煤灰；c炉碴＝高炉炉碴
表7.具有不同粘结剂含量(炉碴比相同)的地质聚合物混合物(G34-G40)
a骨料＝细骨料和粗骨料的混合物；bPCFA＝粉煤灰；c炉碴＝高炉炉碴
表8.包括蔗糖和酸的组合的地质聚合物混合物(G41-G44)
a骨料＝细骨料和粗骨料的混合物；bPCFA＝粉煤灰；c炉碴＝高炉炉碴
表9.具有不同添加剂的地质聚合物混合物(G45-G47)
a骨料＝细骨料和粗骨料的混合物；bPCFA＝粉煤灰；c炉碴＝高炉炉碴
表10.具有不同浓度氢氧化钠的地质聚合物混合物(G48-G50)
a骨料＝细骨料和粗骨料的混合物；bPCFA＝粉煤灰；c炉碴＝高炉炉碴

Claims (32)

1.一种地质聚合物激发剂组合物，包括：
a)具有摩尔浓度为约1.0～约20M的碱性激发剂；以及
b)具有摩尔浓度在约0.001～0.2M范围内的添加剂；
其中，所述添加剂选自糖类及糖类衍生物和/或有机酸及有机酸盐。
2.根据权利要求1所述的地质聚合物激发剂组合物，其中所述碱性激发剂的摩尔浓度为约1.0～约10M。
3.根据权利要求1～2任一项所述的地质聚合物激发剂组合物，其中所述碱性激发剂的摩尔浓度为约2.0～约4.0M。
4.根据前述任一项权利要求所述的地质聚合物激发剂组合物，进一步包括可溶性硅酸盐。
5.根据前述任一项权利要求所述的地质聚合物激发剂组合物，其中所述可溶性硅酸盐的摩尔浓度低于约3.0M。
6.根据前述任一项权利要求所述的地质聚合物激发剂组合物，其中所述可溶性硅酸盐的摩尔浓度为约0.01～约2.0M。
7.根据前述任一项权利要求所述的地质聚合物激发剂组合物，其中所述添加剂的摩尔浓度为约0.002～约0.15M，优选地为约0.003～约0.13M，优选地为约0.005～约0.10M。
8.根据前述任一项权利要求所述的地质聚合物激发剂组合物，其中所述添加剂的摩尔浓度为约0.02～约0.04M。
9.根据前述任一项权利要求所述的地质聚合物激发剂组合物，其中所述碱性激发剂是碱性碳酸氢盐激发剂、碱性硅酸盐激发剂和/或碱性氢氧化物激发剂。
10.根据前述任一项权利要求所述的地质聚合物激发剂组合物，其中所述碱性激发剂是选自氢氧化钠和/或氢氧化钾的碱金属氧氢氧化物。
11.根据前述任一项权利要求所述的地质聚合物激发剂组合物，其中所述糖类选自单糖、二糖、寡糖和多糖和/或所述有机酸选自羧酸。
12.根据前述任一项权利要求所述的地质聚合物激发剂组合物，其中所述糖类选自葡萄糖、果糖、半乳糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖、糊精、麦芽糊精、淀粉、纤维素、葡聚糖、糖状聚合物结构、糖蜜及它们的组合。
13.根据前述任一项权利要求所述的地质聚合物激发剂组合物，其中所述糖类衍生物可以选自糖醇、天然的糖替代品和合成的糖替代品。
14.根据前述任一项权利要求所述的地质聚合物激发剂组合物，其中，所述糖类衍生物可以选自山梨醇、乳糖醇、甘油、异麦芽酮糖醇、麦芽糖醇、甘露醇、甜菊糖木糖醇、阿司巴甜、阿力甜、甘素、甜素、甜蜜素、糖精、蔗糖素、醋酸铅以及它们的组合。
15.根据前述任一项权利要求所述的地质聚合物激发剂组合物，其中所述糖类是蔗糖、果糖和/或乳糖。
16.根据前述任一项权利要求所述的地质聚合物激发剂组合物，其中所述有机酸是草酸、抗坏血酸、乳酸、尿酸、柠檬酸、酒石酸以及它们的组合。
17.根据前述任一项权利要求所述的地质聚合物激发剂组合物，其中所述有机酸是酒石酸和/或抗坏血酸。
18.根据前述任一项权利要求所述的地质聚合物激发剂组合物，其中所述有机酸盐是柠檬酸钙、柠檬酸钠和/或葡萄糖酸钠。
19.根据前述任一项权利要求所述的地质聚合物激发剂组合物，其中所述添加剂是蔗糖、果糖、乳糖、酒石酸、抗坏血酸、葡萄糖酸钠以及它们的组合。
20.根据前述任一项权利要求所述的地质聚合物激发剂组合物，其中所述地质聚合物激发剂组合物基本上不含有可溶性硅酸盐。
21.一种地质聚合物组合物，包括：
a)根据前述任一项权利要求所述的地质聚合物激发剂组合物；以及
b)矿物。
22.根据权利要求21所述的地质聚合物组合物，其中所述矿物选自粉煤灰、高炉炉碴偏高岭土、工业炉碴、工业焚烧灰、烂泥、泥土、废料、火山灰材料以及它们的组合。
23.根据权利要求21和22任一项所述的地质聚合物组合物，其中所述矿物选自粉煤灰和高炉炉碴，并且高炉炉碴的浓度大于粉煤灰和高炉炉碴总重量的按重量计的5％。
24.根据权利要求21和23任一项所述的地质聚合物组合物，其中所述矿物选自粉煤灰和高炉炉碴，其中高炉炉碴的浓度在粉煤灰和高炉炉碴总重量的按重量计的约5～40％范围内。
25.根据权利要求21-24任一项所述的地质聚合物组合物，其中所述添加剂的浓度为小于矿物按重量计的1.20％。
26.根据权利要求21-25任一项所述的地质聚合物组合物，其中所述组合物的形式为粉末或水溶液。
27.根据权利要求21-26任一项所述的地质聚合物组合物，进一步包括细骨料。
28.根据权利要求27所述的地质聚合物组合物，进一步包括粗骨料。
29.根据权利要求21-27任一项所述的地质聚合物组合物，包括：
a)大于30wt％的细骨料和/或粗骨料；
b)大于5wt％的矿物；以及
c)小于15wt％的根据权利要求1-20任一项所述的地质聚合物激发剂组合物，
其中重量百分比是相对于混合物总重量而言的。
30.一种制备根据权利要求27-29任一项所述的地质聚合物组合物的方法，包括：
a)将细骨料和/或粗骨料混合或调和；以及
b)将权利要求1-20地质聚合物激发剂组合物添加到步骤a)的混合物或调和物中。.
31.根据权利要求30所述的方法，其中在步骤a)中添加到混合物或调和物中，和/或所述地质聚合物激发剂组合物进一步包括矿物。
32.根据权利要求30-31任一项所述的方法，其中所得到的地质聚合物混合物在低于30℃的温度下固化，优选地在低于10℃的温度下固化，更优选地在低于5℃的温度下固化，最优选地在低于0℃的温度下固化。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108947298A (zh) * 2018-07-13 2018-12-07 中国地质大学（武汉） 地质聚合物增强缓凝剂及其制备方法
CN108996938A (zh) * 2018-07-13 2018-12-14 中国地质大学（武汉） 一种地质聚合物增强混凝剂及其制备方法
CN111250039A (zh) * 2020-03-13 2020-06-09 常熟理工学院 利用凝灰岩制备羟基磷灰岩功能化地质聚合物吸附剂的方法
CN112479619A (zh) * 2019-09-11 2021-03-12 科莱恩产品 (德国) 公司 生物聚合物水泥添加剂

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL2011834C2 (en) * 2013-11-22 2015-05-26 Pqa B V Geopolymer materials.
CN103964768B (zh) * 2014-05-04 2016-06-15 临沧师范高等专科学校 以褐煤提锗尾渣为主要原料的地聚合物及其制备方法
NO342076B1 (no) * 2014-06-30 2018-03-19 Mahmoud Khalifeh Sementerende, norittbasert geopolymermateriale og fremgangsmåte for å tilveiebringe en pumpbar, herdbar velling av et sementerende, norittbasert geopolymermateriale
CN107074651B (zh) * 2014-08-13 2020-12-11 保利阿格有限公司 地质聚合物和地质聚合物的骨料
NO342894B1 (no) * 2014-08-29 2018-08-27 Mahmoud Khalifeh Sementerende, aplittbasert geopolymermateriale og fremgangsmåte for å tilveiebringe en pumpbar, herdbar velling av et sementerende, aplittbasert geopolymermateriale
JP6580313B2 (ja) * 2014-10-10 2019-09-25 東邦化学工業株式会社 ジオポリマー用添加剤及びジオポリマー硬化体
CA2882972A1 (en) * 2015-02-24 2016-08-24 Gaston Beaulieu Vertically integrated industrial scale multilevel closed ecosystem greenhouse
EP3296278A1 (en) 2016-09-16 2018-03-21 HeidelbergCement AG Retarder for alkali activated binder
EP3878828A1 (en) * 2020-03-13 2021-09-15 Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO Mineral binder

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6203812B1 (en) * 1998-06-29 2001-03-20 Hydromer, Inc. Hydrophilic polymer blends used to prevent cow skin infections
CN101570426A (zh) * 2009-04-21 2009-11-04 同济大学 地质聚合物再生混凝土及其制备方法
EP2338947A1 (en) * 2009-12-17 2011-06-29 Services Pétroliers Schlumberger Pumpable geopolymers comprising a setting accelerator

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4642137A (en) * 1985-03-06 1987-02-10 Lone Star Industries, Inc. Mineral binder and compositions employing the same
FR2666253B1 (fr) * 1990-09-04 1992-10-30 Davidovits Joseph Procede d'obtention d'un liant geopolymerique permettant la stabilisation, la solidification et la consolidation de dechets toxiques.
US6966945B1 (en) * 2000-09-20 2005-11-22 Goodrich Corporation Inorganic matrix compositions, composites and process of making the same
US7794537B2 (en) * 2006-08-07 2010-09-14 Schlumberger Technology Corporation Geopolymer composition and application in oilfield industry

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6203812B1 (en) * 1998-06-29 2001-03-20 Hydromer, Inc. Hydrophilic polymer blends used to prevent cow skin infections
CN101570426A (zh) * 2009-04-21 2009-11-04 同济大学 地质聚合物再生混凝土及其制备方法
EP2338947A1 (en) * 2009-12-17 2011-06-29 Services Pétroliers Schlumberger Pumpable geopolymers comprising a setting accelerator

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108947298A (zh) * 2018-07-13 2018-12-07 中国地质大学（武汉） 地质聚合物增强缓凝剂及其制备方法
CN108996938A (zh) * 2018-07-13 2018-12-14 中国地质大学（武汉） 一种地质聚合物增强混凝剂及其制备方法
CN112479619A (zh) * 2019-09-11 2021-03-12 科莱恩产品 (德国) 公司 生物聚合物水泥添加剂
CN111250039A (zh) * 2020-03-13 2020-06-09 常熟理工学院 利用凝灰岩制备羟基磷灰岩功能化地质聚合物吸附剂的方法
CN111250039B (zh) * 2020-03-13 2021-10-19 常熟理工学院 利用凝灰岩制备羟基磷灰岩功能化地质聚合物吸附剂的方法

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