CN115872673B - 一种节能地聚合物基建筑灌浆材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种节能地聚合物基建筑灌浆材料及其制备方法，所述灌浆材料包含如下组分：再生硅铝质粉料、相变材料、导热填料、碱性激发剂、纳米材料和功能性外加剂；所述的再生硅铝质粉料为再生煤矸石粉、硅藻土微粉和膨润土，所述的相变材料为石蜡微粉和聚乙二醇，所述的导热填料为膨胀石墨、碳化硅微粉和高导热碳纤维，所述的碱性激发剂为苛性碱和水玻璃，所述的纳米材料为碳纳米管和纳米氧化铝，所述的功能性外加剂为减水剂、缓凝剂、保水增稠剂和增活剂。本发明具有更好的保温性、蓄冷蓄热性、韧性、导热性、抗渗性、抗温缩或干缩开裂性等；在降低能耗的同时，提高能源的利用率，达到生态、节能、低碳、环保的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种地聚合物及其制备方法，尤其涉及一种节能地聚合物基建筑灌浆材料及其制备方法。
背景技术
地聚合物材料就是一种可持续发展的低碳环保材料，其原材料来源主要为富含硅、铝元素的固体废弃物，硅铝质原材料可以在激发剂的作用下，通过地聚合反应，生成具有强度高、耐热性好、低碳环保等特点的三维立体网络结构的地聚合物材料。
传统水泥或地聚合物建筑材料还存在众多性能缺陷，例如：保温性差、无蓄热蓄冷性能、韧性差、易渗漏、导热性能差、热稳定性差、易温缩或干缩开裂等。现有技术常采用聚苯乙烯板、石棉板与水泥混凝土组合来提高水泥基建材的保温隔热性能，但这类组合建筑存在整体性差、易脱落或开裂，强度低，聚苯乙烯板长时间受紫外线照射后、易老化呈现脆性，施工繁琐、工期长、承重差等缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种节能地聚合物基建筑灌浆材料及其制备方法，具有更好的保温性、蓄冷蓄热性、韧性、导热性、抗渗性、抗温缩或干缩开裂性等；在降低能耗的同时，提高能源的利用率，达到生态、节能、低碳、环保的目的。
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节能地聚合物基建筑灌浆材料，包含如下组分：再生硅铝质粉料、相变材料、导热填料、碱性激发剂、纳米材料和功能性外加剂；所述的再生硅铝质粉料为再生煤矸石粉、硅藻土微粉和膨润土，所述的相变材料为石蜡微粉和聚乙二醇，所述的导热填料为膨胀石墨、碳化硅微粉和高导热碳纤维，所述的碱性激发剂为苛性碱和水玻璃，所述的纳米材料为碳纳米管和纳米氧化铝，所述的功能性外加剂为减水剂、缓凝剂、保水增稠剂和增活剂。
进一步的，各组分按重量份数配比如下：再生煤矸石粉20-45份，硅藻土微粉10-20份，膨润土5-15份，石蜡微粉5-30份，聚乙二醇5-30份，膨胀石墨5-30份，碳化硅微粉1-5份，高导热碳纤维0.1-1份，苛性碱5-20份，水玻璃10-30份，碳纳米管2-5份，纳米氧化铝2-5份，减水剂0.3-1份，缓凝剂0-1份，保水增稠剂0.15-1份，增活剂1.5-3份。
进一步的，所述的石蜡微粉是一种固-液相变材料，主要成分为十四烷、十五烷、十六烷、十七烷、十八烷、十九烷、二十烷、二十一烷、二十二烷、二十三烷中的一种或多种，颗粒粒径为50-1000μm，相变潜热为171-251kJ/kg，相变温度为5-50℃。
进一步的，所述的聚乙二醇是一种由高分子聚合物形成的固-液相变材料，分子量为550-2000，相变温度为20-50℃，相变潜热为89-171kJ/kg。
进一步的，所述的缓凝剂为羟基羧酸盐、磷酸盐、柠檬酸盐、酒石酸盐、硼酸盐和糖类中的一种或多种。
本发明为解决上述技术问题还提供一种上述节能地聚合物基建筑灌浆材料的制备方法，包括如下步骤：S1)将再生煤矸石粉、硅藻土微粉、膨润土、增活剂按预定重量份数混合均匀，通过600-800℃的高温煅烧和研磨机研磨得到再生硅铝质活化粉料A；S2)称取预定份数的膨胀石墨和碳纳米管，对石蜡微粉、聚乙二醇进行封装，得到导热相变填料B；S3)采用0.25-0.45的水固比，将苛性碱、水玻璃、减水剂、缓凝剂、保水增稠剂按预定重量份数在约1/2的用水量中混合分散均匀，得到功能性混合液C；S4)将再生硅铝质活化粉料A、导热相变填料B与剩余约1/2的水投放到砂浆搅拌机中搅拌1-2min至均匀，边搅拌边依次加入功能性混合液C、预定重量份数的高导热碳纤维、碳化硅微粉、纳米氧化铝，最后搅拌2-3min至均匀，得到混合浆料D；S5)混合浆料D经过成型、养护、凝结、硬化，最终得到节能地聚合物基建筑灌浆材料。
进一步的，所述的膨胀石墨经600-800℃高温膨化形成具有疏松多孔的蠕虫状构造，经高温膨化而成的膨胀石墨粒径为20-120目，导热系数为1250-2050W/(m·K)。
进一步的，所述的碳化硅微粉是由SiO2含量为90-99％的石英砂和碳含量为85-95％的石油焦在2000-3000℃的高温煅烧下，SiO2和C充分发生还原反应制得SiC，SiC通过研磨制得碳化硅微粉；所述碳化硅微粉颗粒粒径为150-10000目，导热系数为75-150W/(m·K)。
进一步的，所述的碳纳米管呈空心管状，由六边形层状结构的石墨卷制而成；所述碳纳米管的平均直径为5-200nm，平均长度为10-200μm，比表面积为10-1000m2/g，导热系数为250-750W/(m·K)；所述的高导热碳纤维的单丝直径为3-9μm，长度为3-12mm，弹性模量为100-500GPa，导热系数为350-850W/(m·K)。
进一步的，所述的再生煤矸石粉的比表面积为300-450m2/kg；所述的膨润土为钠基膨润土、钙基膨润土、锂基膨润土、镁基膨润土和氢基膨润土中的一种或多种，比表面积为600-1000m2/kg，所述的硅藻土微粉的比表面积为450-800m2/kg。
本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的节能地聚合物基建筑灌浆材料，以再生煤矸石粉、硅藻土微粉和膨润土作为主要硅铝质原料，并运用高温煅烧、研磨机研磨、增活剂等方式活化，在碱性激发剂、相变材料、导热填料、纳米材料、功能性外加剂的共同作用下，通过地聚合反应制备而成，其具有更好的保温性、蓄冷蓄热性、韧性、导热性、抗渗性、抗温缩或干缩开裂性等性能。具体优点如下：
(1)采用石蜡微粉和聚乙二醇作为相变材料，利用相变将外界的能量存储起来或将本身存储的能量释放出来，根据温度变化智能调节能量存储或能量释放，缩小节能地聚合物基建筑灌浆材料内、外部结构与外界环境的温差，在提高能源利用效率的同时，提高节能地聚合物基建筑灌浆材料的保温性、蓄热或蓄冷性、抗温缩开裂、抗干缩开裂、热稳定性等性能。
(2)膨胀石墨、碳化硅微粉、高导热碳纤维、碳纳米管可协同提高节能地聚合物基建筑灌浆材料的导热性、韧性、抗压强度、抗渗性、耐磨性等性能。
(3)运用膨胀石墨和碳纳米管协同提高相变材料的封装效率，并且，相变材料还可固化于地聚合反应所生成的三维立体网络结构之中，形成双层屏障，防止相变材料发生泄漏；将无定形的石蜡微粉和聚乙二醇固-液相变材料固化为定形的相变储能灌浆材料。
(4)本发明运用节能地聚合物基建筑灌浆材料在降低能耗的同时，提高能源的利用效率，达到生态、节能、低碳、环保的目的；使废弃物资源利用向高附加值、可持续发展、循环经济方向发展；可应用于温度自调节的墙体或地面、道路结构、节能建筑等领域。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
本发明提供的一种节能地聚合物基建筑灌浆材料，包含如下组分：再生硅铝质粉料、相变材料、导热填料、碱性激发剂、纳米材料和功能性外加剂；所述的再生硅铝质粉料为再生煤矸石粉、硅藻土微粉和膨润土，所述的相变材料为石蜡微粉和聚乙二醇，所述的导热填料为膨胀石墨、碳化硅微粉和高导热碳纤维，所述的碱性激发剂为苛性碱和水玻璃，所述的纳米材料为碳纳米管和纳米氧化铝，所述的功能性外加剂为减水剂、缓凝剂、保水增稠剂和增活剂。
各组分按重量份数配合比如下：
再生煤矸石粉20-45份，硅藻土微粉10-20份，膨润土5-15份，石蜡微粉5-30份，聚乙二醇5-30份，膨胀石墨5-30份，碳化硅微粉1-5份，高导热碳纤维0.1-1份，苛性碱5-20份，水玻璃10-30份，碳纳米管2-5份，纳米氧化铝2-5份，减水剂0.3-1份，缓凝剂0-1份，保水增稠剂0.15-1份，增活剂1.5-3份。
本发明为解决上述技术问题还提供一种上述节能地聚合物基建筑灌浆材料的制备方法，包括如下步骤：
S1)将再生煤矸石粉、硅藻土微粉、膨润土、增活剂按预定重量份数混合均匀，通过600-800℃的高温煅烧和研磨机研磨得到再生硅铝质活化粉料A；
S2)称取预定份数的膨胀石墨和碳纳米管，对石蜡微粉、聚乙二醇进行封装，得到导热相变填料B；
S3)采用0.25-0.45的水固比，将苛性碱、水玻璃、减水剂、缓凝剂、保水增稠剂按预定重量份数在约1/2的用水量中混合分散均匀，得到功能性混合液C；
S4)将再生硅铝质活化粉料A、导热相变填料B与剩余约1/2的水投放到砂浆搅拌机中搅拌1-2min至均匀，边搅拌边依次加入功能性混合液C、预定重量份数的高导热碳纤维、碳化硅微粉、纳米氧化铝，最后搅拌2-3min至均匀，得到混合浆料D；
S5)混合浆料D经过成型、养护、凝结、硬化，最终得到节能地聚合物基建筑灌浆材料。
具体地，所述再生煤矸石粉的主要成分为Al2O3和SiO2，再生煤矸石粉是由煤矸石经过颚式破碎机破碎、筛分机筛分、300-500℃高温活化、粉磨机粉磨活化等工序制备而成，制得的再生煤矸石粉颗粒疏松多孔，比表面积为300-450m2/kg。
所述硅藻土微粉的主要成分为SiO2，硅藻土微粉是由硅藻土经过焙烧除杂、球磨机球磨制备而成，在球磨过程中为了防止粉料团聚，须加入适量的分散剂；制得的硅藻土微粉具有球状多孔结构，比表面积为450-800m2/kg，其具有较高的活性和良好的吸附性。
所述膨润土为钠基膨润土、钙基膨润土、锂基膨润土、镁基膨润土、氢基膨润土中的一种或多种；所述膨润土的主要的矿物成分为蒙脱石，主要化学成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3等，比表面积为600-1000m2/kg，并且，在碱性环境中，所述膨润土颗粒易形成表面与表面相互作用的带状结构，带状结构之间相互搭接形成网络笼形结构；所述膨润土不但可以通过吸水膨胀提高节能地聚合物基建筑灌浆材料的抗干缩开裂、抗渗性，而且能够利用碱性环境中形成的网络笼形结构包缚相变材料，防止相变材料发生渗漏。
所述石蜡微粉的主要成分为十四烷、十五烷、十六烷、十七烷、十八烷、十九烷、二十烷、二十一烷、二十二烷、二十三烷中的一种或多种，其是一种固-液相变材料，颗粒粒径为50-1000μm，相变潜热为171-251kJ/kg，相变温度为5-50℃。
所述聚乙二醇是一种高分子聚合物，分子量为550-2000，其是一种固-液相变材料，相变温度为20-50℃，相变潜热为89-171kJ/kg；所述聚乙二醇和石蜡微粉具有协同作用，它们利用相变将外界的能量存储起来或将本身存储的能量释放出来，缩小节能地聚合物基建筑灌浆材料内、外部结构与外界环境的温差，在提高能源利用效率的同时，提高节能地聚合物基建筑灌浆材料的保温性、抗温缩开裂、抗干缩开裂等性能。
所述膨胀石墨是经600-800℃高温膨化而成，其具有疏松多孔的蠕虫状构造，经高温膨化而成的膨胀石墨粒径为20-120目，导热系数为1250-2050W/(m·K)；所述膨胀石墨只有在600-800℃时高温膨化才具有最佳的特性，当膨化温度低于600℃时，膨胀石墨膨化不充分，而当膨化温度高于800℃时，膨胀石墨内部结构会被破坏，影响膨化效果；所述膨胀石墨具有耐高温、耐腐蚀、吸附能力强、导热性能好等特性，并且，膨胀石墨能够通过表面张力和毛细管力将相变材料封装在其蠕虫状构造之中。
所述碳化硅微粉是由SiO2含量较高的石英砂(SiO2含量为90-99％的)和碳含量较高的石油焦(碳含量为85-95％)在2000-3000℃的高温煅烧下，SiO2和C充分发生还原反应制得SiC，SiC通过研磨制得碳化硅微粉；所述碳化硅微粉颗粒粒径为150-10000目，导热系数为75-150W/(m·K)；所述碳化硅微粉可提高节能地聚合物基建筑灌浆材料的抗压强度、导热性、耐磨性、抗渗性等。
所述高导热碳纤维，单丝直径为3-9μm，长度为3-12mm，弹性模量为100-500GPa，导热系数为350-850W/(m·K)，所述高导热碳纤维能够穿插于节能地聚合物基建筑灌浆材料的三维立体网络结构之中，提高地聚合物灌浆材料微观结构的整体性，进而提高地聚合物灌浆材料的韧性；所述高导热碳纤维与膨胀石墨、碳化硅微粉具有协同作用，它们三者在提高节能地聚合物基建筑灌浆材料导热性的同时，也提高了节能地聚合物基建筑灌浆材料的韧性、抗渗性、热稳定性、耐磨性、抗压强度等性能。
所述苛性碱为碱金属所对应的氢氧化物，如：氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂等。
所述水玻璃为碱金属与硅酸根离子所生成的液态化合物，如：钠水玻璃、锂水玻璃、钾水玻璃等。
所述碳纳米管为呈空心管状，是由六边形层状结构的石墨卷制而成，所述碳纳米管的平均直径为5-200nm，平均长度为10-200μm，比表面积为10-1000m2/g，导热系数为250-750W/(m·K)；所述碳纳米管可以优化节能地聚合物基建筑灌浆材料的微观结构，提高地聚合物灌浆材料的韧性、导热性等，并且，所述碳纳米管具有良好的吸附能力，能够通过表面张力和毛细管力将相变材料封装在它的空心管状结构之中；碳纳米管和纳米氧化铝协同提高节能地聚合物基建筑灌浆材料的力学性能；碳纳米管和膨胀石墨协同提高相变材料的封装效率，防止相变材料发生泄漏；碳纳米管和高导热碳纤维、碳化硅微粉协同提高节能地聚合物基建筑灌浆材料的导热性能。
所述纳米氧化铝主要成分为Al2O3，颗粒粒径为50-500nm；其具有良好的耐磨性、耐高温和高强度等性能。
所述减水剂为粉状萘系减水剂或粉状聚羧酸减水剂，减水率为8-40％。
所述缓凝剂为羟基羧酸盐、磷酸盐、柠檬酸盐、酒石酸盐、硼酸盐、糖类中的一种或多种。
所述保水增稠剂为纤维素醚、乳胶粉中的一种或多种。
所述增活剂为碱石灰，主要成分为氧化钙、氢氧化钙、氢氧化钠、氢氧化钾等。
实施例1
仅使用石蜡微粉作为相变材料制备节能地聚合物基建筑灌浆材料的重量份数配合比如下：
再生煤矸石粉31.55份，硅藻土微粉10份，膨润土5份，石蜡微粉10份，膨胀石墨10份，碳化硅微粉2份，高导热碳纤维0.2份，苛性碱10份，水玻璃15份，碳纳米管2份，纳米氧化铝2份，减水剂0.5份，缓凝剂0.1份，保水增稠剂0.15份，增活剂1.5份。
制备方法：S1)将再生煤矸石粉、硅藻土微粉、膨润土、增活剂按预定重量份数混合均匀，通过600-800℃的高温煅烧和研磨机研磨得到再生硅铝质活化粉料A；S2)称取预定份数的膨胀石墨和碳纳米管，对石蜡微粉进行封装，得到导热相变填料B；S3)采用0.40的水固比，将苛性碱、水玻璃、减水剂、缓凝剂、保水增稠剂按预定重量份数在约1/2的用水量中混合分散均匀，得到功能性混合液C；S4)将再生硅铝质活化粉料A、导热相变填料B与剩余约1/2的水投放到砂浆搅拌机中搅拌1-2min至均匀，边搅拌边依次加入功能性混合液C、预定重量份数的高导热碳纤维、碳化硅微粉、纳米氧化铝，最后搅拌2-3min至均匀，得到混合浆料D；S5)混合浆料D经过成型、养护、凝结、硬化，最终得到节能地聚合物基建筑灌浆材料。
实施例2
仅使用聚乙二醇作为相变材料制备节能地聚合物基建筑灌浆材料的重量份数配合比如下：
再生煤矸石粉31.55份，硅藻土微粉10份，膨润土5份，聚乙二醇10份，膨胀石墨10份，碳化硅微粉2份，高导热碳纤维0.2份，苛性碱10份，水玻璃15份，碳纳米管2份，纳米氧化铝2份，减水剂0.5份，缓凝剂0.1份，保水增稠剂0.15份，增活剂1.5份。
制备方法：S1)将再生煤矸石粉、硅藻土微粉、膨润土、增活剂按预定重量份数混合均匀，通过600-800℃的高温煅烧和研磨机研磨得到再生硅铝质活化粉料A；S2)称取预定份数的膨胀石墨和碳纳米管，对聚乙二醇进行封装，得到导热相变填料B；S3)采用0.40的水固比，将苛性碱、水玻璃、减水剂、缓凝剂、保水增稠剂按预定重量份数在约1/2的用水量中混合分散均匀，得到功能性混合液C；S4)将再生硅铝质活化粉料A、导热相变填料B与剩余约1/2的水投放到砂浆搅拌机中搅拌1-2min至均匀，边搅拌边依次加入功能性混合液C、预定重量份数的高导热碳纤维、碳化硅微粉、纳米氧化铝，最后搅拌2-3min至均匀，得到混合浆料D；S5)混合浆料D经过成型、养护、凝结、硬化，最终得到节能地聚合物基建筑灌浆材料。
实施例3
使用石蜡微粉、聚乙二醇共同作为相变材料制备节能地聚合物基建筑灌浆材料的重量份数配合比如下：
再生煤矸石粉31.55份，硅藻土微粉10份，膨润土5份，石蜡微粉5份，聚乙二醇5份，膨胀石墨10份，碳化硅微粉2份，高导热碳纤维0.2份，苛性碱10份，水玻璃15份，碳纳米管2份，纳米氧化铝2份，减水剂0.5份，缓凝剂0.1份，保水增稠剂0.15份，增活剂1.5份。
制备方法：S1)将再生煤矸石粉、硅藻土微粉、膨润土、增活剂按预定重量份数混合均匀，通过600-800℃的高温煅烧和研磨机研磨得到再生硅铝质活化粉料A；S2)称取预定份数的膨胀石墨和碳纳米管，对石蜡微粉、聚乙二醇进行封装，得到导热相变填料B；S3)采用0.40的水固比，将苛性碱、水玻璃、减水剂、缓凝剂、保水增稠剂按预定重量份数在约1/2的用水量中混合分散均匀，得到功能性混合液C；S4)将再生硅铝质活化粉料A、导热相变填料B与剩余约1/2的水投放到砂浆搅拌机中搅拌1-2min至均匀，边搅拌边依次加入功能性混合液C、预定重量份数的高导热碳纤维、碳化硅微粉、纳米氧化铝，最后搅拌2-3min至均匀，得到混合浆料D；S5)混合浆料D经过成型、养护、凝结、硬化，最终得到节能地聚合物基建筑灌浆材料。
实施例4
仅使用膨胀石墨作为导热填料制备节能地聚合物基建筑灌浆材料的重量份数配合比如下：
再生煤矸石粉33.75份，硅藻土微粉10份，膨润土5份，石蜡微粉5份，聚乙二醇5份，膨胀石墨10份，苛性碱10份，水玻璃15份，碳纳米管2份，纳米氧化铝2份，减水剂0.5份，缓凝剂0.1份，保水增稠剂0.15份，增活剂1.5份。
制备方法：S1)将再生煤矸石粉、硅藻土微粉、膨润土、增活剂按预定重量份数混合均匀，通过600-800℃的高温煅烧和研磨机研磨得到再生硅铝质活化粉料A；S2)称取预定份数的膨胀石墨和碳纳米管，对石蜡微粉、聚乙二醇进行封装，得到导热相变填料B；S3)采用0.40的水固比，将苛性碱、水玻璃、减水剂、缓凝剂、保水增稠剂按预定重量份数在约1/2的用水量中混合分散均匀，得到功能性混合液C；S4)将再生硅铝质活化粉料A、导热相变填料B与剩余约1/2的水投放到砂浆搅拌机中搅拌1-2min至均匀，边搅拌边依次加入功能性混合液C、预定重量份数的纳米氧化铝，最后搅拌2-3min至均匀，得到混合浆料D；S5)混合浆料D经过成型、养护、凝结、硬化，最终得到节能地聚合物基建筑灌浆材料。
实施例5
仅使用碳化硅微粉作为导热填料制备节能地聚合物基建筑灌浆材料的重量份数配合比如下：
再生煤矸石粉41.75份，硅藻土微粉10份，膨润土5份，石蜡微粉5份，聚乙二醇5份，碳化硅微粉2份，苛性碱10份，水玻璃15份，碳纳米管2份，纳米氧化铝2份，减水剂0.5份，缓凝剂0.1份，保水增稠剂0.15份，增活剂1.5份。
制备方法：S1)将再生煤矸石粉、硅藻土微粉、膨润土、增活剂按预定重量份数混合均匀，通过600-800℃的高温煅烧和研磨机研磨得到再生硅铝质活化粉料A；S2)称取预定份数的碳纳米管，对石蜡微粉、聚乙二醇进行封装，得到导热相变填料B；S3)采用0.40的水固比，将苛性碱、水玻璃、减水剂、缓凝剂、保水增稠剂按预定重量份数在约1/2的用水量中混合分散均匀，得到功能性混合液C；S4)将再生硅铝质活化粉料A、导热相变填料B与剩余约1/2的水投放到砂浆搅拌机中搅拌1-2min至均匀，边搅拌边依次加入功能性混合液C、预定重量份数的碳化硅微粉、纳米氧化铝，最后搅拌2-3min至均匀，得到混合浆料D；S5)混合浆料D经过成型、养护、凝结、硬化，最终得到节能地聚合物基建筑灌浆材料。
实施例6
仅使用高导热碳纤维作为导热填料制备节能地聚合物基建筑灌浆材料的重量份数配合比如下：
再生煤矸石粉43.55份，硅藻土微粉10份，膨润土5份，石蜡微粉5份，聚乙二醇5份，高导热碳纤维0.2份，苛性碱10份，水玻璃15份，碳纳米管2份，纳米氧化铝2份，减水剂0.5份，缓凝剂0.1份，保水增稠剂0.15份，增活剂1.5份。
制备方法：S1)将再生煤矸石粉、硅藻土微粉、膨润土、增活剂按预定重量份数混合均匀，通过600-800℃的高温煅烧和研磨机研磨得到再生硅铝质活化粉料A；S2)称取预定份数的碳纳米管，对石蜡微粉、聚乙二醇进行封装，得到导热相变填料B；S3)采用0.40的水固比，将苛性碱、水玻璃、减水剂、缓凝剂、保水增稠剂按预定重量份数在约1/2的用水量中混合分散均匀，得到功能性混合液C；S4)将再生硅铝质活化粉料A、导热相变填料B与剩余约1/2的水投放到砂浆搅拌机中搅拌1-2min至均匀，边搅拌边依次加入功能性混合液C、预定重量份数的高导热碳纤维、纳米氧化铝，最后搅拌2-3min至均匀，得到混合浆料D；S5)混合浆料D经过成型、养护、凝结、硬化，最终得到节能地聚合物基建筑灌浆材料。
实施例7
在不掺加碳纳米管的情况下制备节能地聚合物基建筑灌浆材料的重量份数配合比如下：
再生煤矸石粉33.55份，硅藻土微粉10份，膨润土5份，石蜡微粉5份，聚乙二醇5份，膨胀石墨10份，碳化硅微粉2份，高导热碳纤维0.2份，苛性碱10份，水玻璃15份，纳米氧化铝2份，减水剂0.5份，缓凝剂0.1份，保水增稠剂0.15份，增活剂1.5份。
制备方法：S1)将再生煤矸石粉、硅藻土微粉、膨润土、增活剂按预定重量份数混合均匀，通过600-800℃的高温煅烧和研磨机研磨得到再生硅铝质活化粉料A；S2)称取预定份数的膨胀石墨，对石蜡微粉、聚乙二醇进行封装，得到导热相变填料B；S3)采用0.40的水固比，将苛性碱、水玻璃、减水剂、缓凝剂、保水增稠剂按预定重量份数在约1/2的用水量中混合分散均匀，得到功能性混合液C；S4)将再生硅铝质活化粉料A、导热相变填料B与剩余约1/2的水投放到砂浆搅拌机中搅拌1-2min至均匀，边搅拌边依次加入功能性混合液C、预定重量份数的高导热碳纤维、碳化硅微粉、纳米氧化铝，最后搅拌2-3min至均匀，得到混合浆料D；S5)混合浆料D经过成型、养护、凝结、硬化，最终得到节能地聚合物基建筑灌浆材料。
实施例8
在不掺加增活剂的情况下制备节能地聚合物基建筑灌浆材料的重量份数配合比如下：
再生煤矸石粉33.05份，硅藻土微粉10份，膨润土5份，石蜡微粉5份，聚乙二醇5份，膨胀石墨10份，碳化硅微粉2份，高导热碳纤维0.2份，苛性碱10份，水玻璃15份，碳纳米管2份，纳米氧化铝2份，减水剂0.5份，缓凝剂0.1份，保水增稠剂0.15份。
制备方法：S1)将再生煤矸石粉、硅藻土微粉、膨润土按预定重量份数混合均匀，通过600-800℃的高温煅烧和研磨机研磨得到再生硅铝质活化粉料A；S2)称取预定份数的膨胀石墨和碳纳米管，对石蜡微粉、聚乙二醇进行封装，得到导热相变填料B；S3)采用0.40的水固比，将苛性碱、水玻璃、减水剂、缓凝剂、保水增稠剂按预定重量份数在约1/2的用水量中混合分散均匀，得到功能性混合液C；S4)将再生硅铝质活化粉料A、导热相变填料B与剩余约1/2的水投放到砂浆搅拌机中搅拌1-2min至均匀，边搅拌边依次加入功能性混合液C、预定重量份数的高导热碳纤维、碳化硅微粉、纳米氧化铝，最后搅拌2-3min至均匀，得到混合浆料D；S5)混合浆料D经过成型、养护、凝结、硬化，最终得到节能地聚合物基建筑灌浆材料。
对比例
常规地聚合物灌浆材料的重量份数配合比如下：
粉煤灰35.4份，矿粉39份，水玻璃15份，苛性碱10份，减水剂0.5份，缓凝剂0.1份。
制备方法：S1)首先配制对比例所需的碱性激发溶液，将15份水玻璃和10份苛性碱与用水量(水固比0.40)的1/4在1000ml的烧杯中混合，用搅拌棒搅拌1-5min，直至苛性碱完全溶解，得到碱性激发溶液；在投入使用之前，应将碱性激发溶液冷却至室温。S2)将0.5份减水剂、0.1份缓凝剂投入到搅拌机内并加入总用水量的1/2，搅拌2-3min至均匀，然后投入35.4份粉煤灰和39份矿粉，搅拌1-2min后加入S1)配制的碱性激发剂溶液，继续搅拌1-2min，最后加入剩余的水后搅拌2-3min至均匀；将其倾倒入试模中，并移至标准养护箱中养护，1d后拆模；拆模后，继续在标准养护箱中养护至少28天。
为了验证本发明制备得到的节能地聚合物基建筑灌浆材料的各项性能，参考GB/T50448《水泥基灌浆材料应用技术规范》、GB/T 17671《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》、GB/T 50081《混凝土物理力学性能试验方法标准》、T/CBMF37-2018/T/CCPA 7《超高性能混凝土基本性能与试验方法》、JC/T 951《水泥砂浆抗裂性能试验方法》、GB/T 50081《混凝土物理力学性能试验方法标准》、差热分析法、参比温度曲线法、差示扫描量热法等标准或方法对节能地聚合物基建筑灌浆材料的力学性能、抗开裂指数、导热系数、相变潜热、热稳定性、抗渗性、耐磨性、相变材料是否渗漏等性能进行测试。实施例1-8和对比例的各项性能如下所示：
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 (9)
1.一种节能地聚合物基建筑灌浆材料，其特征在于，包含如下组分：再生硅铝质粉料、相变材料、导热填料、碱性激发剂、纳米材料和功能性外加剂；所述的再生硅铝质粉料为再生煤矸石粉、硅藻土微粉和膨润土，所述的相变材料为石蜡微粉和聚乙二醇，所述的导热填料为膨胀石墨、碳化硅微粉和高导热碳纤维，所述的碱性激发剂为苛性碱和水玻璃，所述的纳米材料为碳纳米管和纳米氧化铝，所述的功能性外加剂为减水剂、缓凝剂、保水增稠剂和增活剂；所述增活剂为碱石灰，所述的相变材料经由膨胀石墨和/或碳化硅微粉进行封装；
各组分按重量份数配比如下：再生煤矸石粉20-45份，硅藻土微粉10-20份，膨润土5-15份，石蜡微粉5-30份，聚乙二醇5-30份，膨胀石墨5-30份，碳化硅微粉1-5份，高导热碳纤维0.1-1份，苛性碱5-20份，水玻璃10-30份，碳纳米管2-5份，纳米氧化铝2-5份，减水剂0.3-1份，缓凝剂0-1份，保水增稠剂0.15-1份，增活剂1.5-3份。
2.如权利要求1所述的节能地聚合物基建筑灌浆材料，其特征在于，所述的石蜡微粉是一种固-液相变材料，主要成分为十四烷、十五烷、十六烷、十七烷、十八烷、十九烷、二十烷、二十一烷、二十二烷、二十三烷中的一种或多种，颗粒粒径为50-1000μm，相变潜热为171-251kJ/kg，相变温度为5-50℃。
3.如权利要求1所述的节能地聚合物基建筑灌浆材料，其特征在于，所述的聚乙二醇是一种由高分子聚合物形成的固-液相变材料，分子量为550-2000，相变温度为20-50℃，相变潜热为89-171kJ/kg。
4.如权利要求1所述的节能地聚合物基建筑灌浆材料，其特征在于，所述的缓凝剂为羟基羧酸盐、磷酸盐、柠檬酸盐、酒石酸盐、硼酸盐和糖类中的一种或多种。
5.一种如权利要求1所述的节能地聚合物基建筑灌浆材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1)将再生煤矸石粉、硅藻土微粉、膨润土、增活剂按预定重量份数混合均匀，通过600-800℃的高温煅烧和研磨机研磨得到再生硅铝质活化粉料A；
S2)称取预定份数的膨胀石墨和碳纳米管，对石蜡微粉、聚乙二醇进行封装，得到导热相变填料B；
S3)采用0.25-0.45的水固比，将苛性碱、水玻璃、减水剂、缓凝剂、保水增稠剂按预定重量份数在约1/2的用水量中混合分散均匀，得到功能性混合液C；
S4)将再生硅铝质活化粉料A、导热相变填料B与剩余约1/2的水投放到砂浆搅拌机中搅拌1-2min至均匀，边搅拌边依次加入功能性混合液C、预定重量份数的高导热碳纤维、碳化硅微粉、纳米氧化铝，最后搅拌2-3min至均匀，得到混合浆料D；
S5)混合浆料D经过成型、养护、凝结、硬化，最终得到节能地聚合物基建筑灌浆材料。
6.如权利要求5所述的节能地聚合物基建筑灌浆材料的制备方法，其特征在于，所述的膨胀石墨经600-800℃高温膨化形成具有疏松多孔的蠕虫状构造，经高温膨化而成的膨胀石墨粒径为20-120目，导热系数为1250-2050W/(m·K)。
7.如权利要求5所述的节能地聚合物基建筑灌浆材料的制备方法，其特征在于，所述的碳化硅微粉是由SiO2含量为90-99％的石英砂和碳含量为85-95％的石油焦在2000-3000℃的高温煅烧下，SiO2和C充分发生还原反应制得SiC，SiC通过研磨制得碳化硅微粉；所述碳化硅微粉颗粒粒径为150-10000目，导热系数为75-150W/(m·K)。
8.如权利要求5所述的节能地聚合物基建筑灌浆材料的制备方法，其特征在于，所述的碳纳米管呈空心管状，由六边形层状结构的石墨卷制而成；所述碳纳米管的平均直径为5-200nm，平均长度为10-200μm，比表面积为10-1000m2/g，导热系数为250-750W/(m·K)；所述的高导热碳纤维的单丝直径为3-9μm，长度为3-12mm，弹性模量为100-500GPa，导热系数为350-850W/(m·K)。
9.如权利要求5所述的节能地聚合物基建筑灌浆材料的制备方法，其特征在于，所述的再生煤矸石粉的比表面积为300-450m2/kg；所述的膨润土为钠基膨润土、钙基膨润土、锂基膨润土、镁基膨润土和氢基膨润土中的一种或多种，比表面积为600-1000m2/kg，所述的硅藻土微粉的比表面积为450-800m2/kg。
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