CN114133175A - 一种赤泥基地聚合物彩色砂浆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种赤泥基地聚合物彩色砂浆及其制备方法，所述赤泥基地聚合物彩色砂浆包含如下组分：赤泥、矿粉、微硅粉、偏高岭土、硅酸钠、苛性碱、可再分散乳胶粉、聚乙烯醇纤维、聚羧酸减水剂、膨胀剂、石英砂和水。所公开的制备方法是采取合理的加料次序和搅拌方式获得混合均匀施工性能良好的砂浆拌合料。本发明提供的赤泥基地聚合物彩色砂浆，具有良好的耐久性、保色性、粘结性、防水抗渗、绿色环保等性能特点，可用于各种建筑物内外的装饰、彩色地坪及彩色路面的应用，在装饰美观的同时，可全面保护建筑物免受自然环境、工业废气及微生物的侵蚀、破坏，从而延长建筑物的使用寿命，可有效减少二次装饰带来的资源浪费。

Description

一种赤泥基地聚合物彩色砂浆及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种建筑材料及其制备方法，尤其涉及一种赤泥基地聚合物彩色砂浆及其制备方法。
背景技术
赤泥是从铝土矿中提炼氧化铝后排出的工业固体废物，是一种不溶性残渣，可分为烧结法赤泥、拜尔法赤泥和联合法赤泥，主要成分为SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3等，此外还含有大量重金属成分。由于赤泥结合的化学碱难以脱除且含量大，又含有氟、铝及其他多种杂质，对于赤泥的无害化利用一直以来难以进行。世界各国专家对赤泥的综合利用进行了大量的科学研究，但此类研究进展不大。因此，赤泥废渣的处理和综合利用成为一个世界性的大难题。目前对赤泥的处治主要采取的是海底或陆地堆放处置的方法，但随着铝工业的发展，生产氧化铝排出的赤泥量日益增加，堆存处置所带来的一系列问题随之而出，造成了严重的环境问题。
地聚合物是一种由AlO4和SiO4四面体结构单元组成三维立体网状结构的无机聚合物，具有优良的机械性能和耐腐蚀、防火耐高温的性能，耐候性和耐老化性能十分显著。此外，由于地聚合物的结构是由环状分子链构成的“类晶体”结构。环状分子之间结合形成密闭的空腔(笼状)，可以把金属离子和其他毒性物质分割包围在空腔内；同时骨架中的铝离子也能吸附金属离子，可以更有效地吸附固定体系中的金属离子。地聚合物在建筑材料、高强材料、固核固废材料、密封材料和耐高温材料等方面均有应用。
彩色饰面砂浆，在发达国家已广泛代替涂料和瓷砖应用于建筑物的内、外墙装饰。目前国内市面上常用的彩色饰面砂浆多为水泥基产品，存在调色难、色差显著、保色性和耐候性较差的问题。
因此开发一种高性能的赤泥地聚合物彩色饰面砂浆不仅大大的提高了赤泥在建筑材料领域的综合利用率，更是解决了彩色饰面砂浆耐候性差和保色性差的问题，提供了一种绿色环保高性能的彩色饰面砂浆，具有广阔的应用前景。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种赤泥基地聚合物彩色砂浆，具有良好的耐久性、保色性、粘结性、防水抗渗、绿色环保等性能特点，可用于各种建筑物内外的装饰、彩色地坪及彩色路面的应用。
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种赤泥基地聚合物彩色砂浆，包含如下组分：赤泥、矿粉、微硅粉、偏高岭土、钠水玻璃、苛性碱、可再分散乳胶粉、短纤维、聚羧酸减水剂、膨胀剂、石英砂和水。
进一步地，各组分按重量份数配比如下：
Figure BDA0003453264770000021
进一步地，所述的赤泥为拜耳法生产的赤泥，氧化铝质量含量15～25％，氧化铁质量含量30～45％，烘干后粉磨，其目数为600目，其浸出液的PH值为12～13。
进一步地，所述的矿粉为活性S95级以上的高炉矿渣微粉。
进一步地，所述的微硅粉为目数800的白色硅粉。
进一步地，所述偏高岭土是以高岭土在800～850℃温度下经脱水形成，目数为400目。
进一步地，所述石英砂为中砂和细沙按按重量份数1:1的比例均匀混合组成。
进一步地，所述的钠水玻璃模数为2.3，固含量为40％。
进一步地，所述的短纤维为聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维和玄武岩纤维中的一种或几种混合，纤维长度为6～9mm。
本发明为解决上述技术问题还提供一种上述赤泥基地聚合物彩色砂浆的制备方法，包括如下步骤：先将赤泥、矿粉、微硅粉、偏高岭土、可再分散乳胶粉、短纤维、聚羧酸减水剂、膨胀剂、石英砂和水放入搅拌机内，以60～120r/min的速度搅拌3min；然后加入钠水玻璃和苛性碱，提高转速至1000r/min继续搅拌1～2min；再加入石英砂以60～120r/min转速继续搅拌1～2min；维持60～120r/min搅拌速度，最后加入短纤维搅拌2～3min直至充分混合均匀。
本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的赤泥基地聚合物彩色砂浆，具有良好的耐久性、保色性、粘结性、防水抗渗、绿色环保等性能特点，可用于各种建筑物内外的装饰、彩色地坪及彩色路面的应用，在装饰美观的同时，可全面保护建筑物免受自然环境、工业废气及微生物的侵蚀、破坏，从而延长建筑物的使用寿命，可有效减少二次装饰带来的资源浪费。此外，提高赤泥在建筑材料领域资源综合利用率和提高其附加值。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
本发明提供的赤泥基地聚合物彩色砂浆，包括：
Figure BDA0003453264770000031
本发明同时提供了上述赤泥地聚合物彩色饰面砂浆的制备方法，所提供的制备方法包括：先将赤泥、矿粉、微硅粉、偏高岭土、可再分散乳胶粉、聚乙烯醇纤维、聚羧酸减水剂、膨胀剂、石英砂和水放入搅拌机内，以60～120r/min的速度搅拌3min，然后加入钠水玻璃、苛性碱，提高转速至1000r/min继续搅拌1～2min，再加入石英砂以60～120r/min转速继续搅拌1～2min，维持60～120r/min搅拌速度最后加入短纤维搅拌2～3min直至充分混合均匀。
从功能机理上分析，与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、赤泥为碱性物质，随着雨水的冲淋，赤泥中的碱会被溶出，可能污染地表水和地下水。本发明充分利用赤泥自身可析出的碱性成分，同时超细赤泥自身含有的SiO2、Al2O3、CaO参与碱激发反应，解决了赤泥碱性污染和活性较低的问题；
2、利用赤泥自身因为含有Fe2O3而呈现的红色或暗红色色泽，通过赤泥原材料的选择与比例的调配，制备彩色饰面砂浆，无须通过大量颜料进行调色。且与常规地聚合物大流动度易流挂特点不同的是，赤泥具有亚黏土的特性，有良好的可塑性，本发明所提供的赤泥地聚合物具有良好的施工性能和粘结性，具有良好的抗流挂性能和可塑性，可以根据设计装饰需求进行批刮塑形，能显著提高赤泥在建筑材料领域应用的附加值。
3、地聚合物的结构是由环状分子链构成的“类晶体”结构。环状分子之间结合形成密闭的空腔(笼状)，可以把金属离子和其他毒性物质分割包围在空腔内，同时骨架中的铝离子也能吸附金属离子，J.Davidovits的研究表明，地聚合物基质对Hg、As、Fe、Mn、Ar、Co、Pb的固定率大于或等于90％。另外网络骨架即使是在核辐射作用下，仍比较稳定。作为一种绿色廉价的重金属吸附剂，地质聚合物对铅、铜、镍、铬、镉等重金属都有较好的吸附效果。利用地聚合物材料有效吸附固定金属离子的特性，吸附固定赤泥中的重金属离子，降低赤泥堆放和综合利用中造成的重金属污染；
4、地聚合物是一种由AlO4和SiO4四面体结构单元组成三维立体网状结构的无机聚合物。与传统彩色饰面砂浆相比，地聚合物砂浆具有更低的吸水率和氯离子渗透深度，在恶劣环境下具有更高的稳定性和耐腐蚀性，具有更高的机械强度，其保色性和耐候性更加优良。利用地聚合物材料自身性能特点，特别是其优异的耐候性和保色性，制备出具有优良理化性能、良好耐候性和保色性的彩色饰面砂浆。
上述的一种赤泥基地聚合物彩色砂浆，其中，所述的赤泥为拜耳法生产的赤泥，氧化铝、氧化铁、碱含量较高，烘干后粉磨，其目数为600目，其浸出液的PH值为12～13。
上述的一种赤泥基地聚合物彩色砂浆，其中，所述的矿粉为活性S95级以上的高炉矿渣微粉；所述的微硅粉为目数800左右的白色硅粉；所述偏高岭土为是以高岭土在800～850℃温度下经脱水形成，目数为400目；所述石英砂为中砂和细沙按1:1的比例均匀混合组成。
上述的一种赤泥基地聚合物彩色砂浆，其中，所述的钠水玻璃模数为2.3，固含量为40％；所述的短纤维为聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维、玄武岩纤维中的一种或几种混合，纤维长度为6～9mm。
上述的一种赤泥基地聚合物彩色砂浆，以赤泥-矿粉-水玻璃基地聚合物作为基础胶凝材料，具有透气、防水抗渗的性能特点；具有良好的稳定性、耐久性和保色性，其耐光性为7～8级，耐候性为4～5级。
上述的一种赤泥基地聚合物彩色砂浆，具有高强抗冲击的性能特点，其3d抗折强度为6～8MPa，28d抗折强度为12～15MPa；3d抗压强度为30～40MPa，28d抗压强度为50～70MPa。
上述的一种赤泥基地聚合物彩色砂浆，具有良好的粘结性能和耐候性，28d拉伸粘结强度为3～5MPa，浸水、热老化、40次冻融循环后拉伸粘结强度下降率为5～10％。
上述的一种赤泥基地聚合物彩色砂浆，具有优异的耐酸碱腐蚀性，其试样参照《JC/T 2138-2012精细陶瓷耐酸碱腐蚀性能试验方法》进行耐酸碱腐蚀测试：酸腐蚀试验后，试样单位面积质量下降率为1.5～2.5％，28d抗折强度下降率为5～10％；耐碱腐蚀试验后，试样单位面积质量下降率为0.1～0.3％，28d抗折强度下降率为2～3％。
以下实施例中各项性能指标的测试方法分别为：《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》GB/T 17671-1999、《建筑砂浆基本性能试验方法标准》JGJ/T70-2009、《聚合物水泥防水砂浆》JC/T984-2011、《精细陶瓷耐酸碱腐蚀性能试验方法》JC/T 2138-2012等。
实施例1
本发明提供的一种赤泥地聚合物彩色饰面砂浆各组分重量比为：
Figure BDA0003453264770000051
Figure BDA0003453264770000061
先将赤泥、矿粉、微硅粉、偏高岭土、可再分散乳胶粉、聚乙烯醇纤维、聚羧酸减水剂、膨胀剂、石英砂和水放入搅拌机内，以60～120r/min的速度搅拌3min，然后加入钠水玻璃、苛性碱，提高转速至1000r/min继续搅拌1～2min，再加入石英砂以60～120r/min转速继续搅拌1～2min，维持60～120r/min搅拌速度最后加入短纤维搅拌2～3min直至充分混合均匀。
实施例2
本发明提供的一种赤泥地聚合物彩色饰面砂浆各组分重量比为：
Figure BDA0003453264770000062
先将赤泥、矿粉、微硅粉、偏高岭土、可再分散乳胶粉、聚乙烯醇纤维、聚羧酸减水剂、膨胀剂、石英砂和水放入搅拌机内，以60～120r/min的速度搅拌3min，然后加入钠水玻璃、苛性碱，提高转速至1000r/min继续搅拌1～2min，再加入石英砂以60～120r/min转速继续搅拌1～2min，维持60～120r/min搅拌速度最后加入短纤维搅拌2～3min直至充分混合均匀。
本发明所提供的一种赤泥地聚合物彩色饰面砂浆与其他彩色涂层饰面材料的性能对比如下：
Figure BDA0003453264770000071
注：①耐光性参考颜料耐光性测试方法。
②国内耐候性标准为GB/T 250-2008染色牢度褪色样卡(灰色卡)的5级表示法。国际标准为ISO Grey scale(1～5)级，5级为最好。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种赤泥基地聚合物彩色砂浆，其特征在于，包含如下组分：赤泥、矿粉、微硅粉、偏高岭土、钠水玻璃、苛性碱、可再分散乳胶粉、短纤维、聚羧酸减水剂、膨胀剂、石英砂和水。
2.如权利要求1所述的赤泥基地聚合物彩色砂浆，其特征在于，各组分按重量份数配比如下：
Figure FDA0003453264760000011
3.如权利要求1所述的赤泥基地聚合物彩色砂浆，其特征在于，所述的赤泥为拜耳法生产的赤泥，氧化铝质量含量15～25％，氧化铁质量含量30～45％，烘干后粉磨，其目数为600目，其浸出液的PH值为12～13。
4.如权利要求1所述的赤泥基地聚合物彩色砂浆，其特征在于，所述的矿粉为活性S95级以上的高炉矿渣微粉。
5.如权利要求1所述的赤泥基地聚合物彩色砂浆，其特征在于，所述的微硅粉为目数800的白色硅粉。
6.如权利要求1所述的赤泥基地聚合物彩色砂浆，其特征在于，所述偏高岭土是以高岭土在800～850℃温度下经脱水形成，目数为400目。
7.如权利要求1所述的赤泥基地聚合物彩色砂浆，其特征在于，所述石英砂为中砂和细沙按按重量份数1:1的比例均匀混合组成。
8.如权利要求1所述的赤泥基地聚合物彩色砂浆，其特征在于，所述的钠水玻璃模数为2.3，固含量为40％。
9.如权利要求1所述的赤泥基地聚合物彩色砂浆，其特征在于，所述的短纤维为聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维和玄武岩纤维中的一种或几种混合，纤维长度为6～9mm。
10.一种如权利要求1～9任一项所述的赤泥基地聚合物彩色砂浆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
先将赤泥、矿粉、微硅粉、偏高岭土、可再分散乳胶粉、短纤维、聚羧酸减水剂、膨胀剂、石英砂和水放入搅拌机内，以60～120r/min的速度搅拌3min；
然后加入钠水玻璃和苛性碱，提高转速至1000r/min继续搅拌1～2min；
再加入石英砂以60～120r/min转速继续搅拌1～2min；
维持60～120r/min搅拌速度，最后加入短纤维搅拌2～3min直至充分混合均匀。
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