本發明屬于建材領域，具體涉及一種渣土地質聚合物固化材料及其制備方法。
背景技術：
：隨著科技水平的進步，人們的生活質量也越來越高。傳統的混凝土材料已經不能滿足各種各樣的建筑需求。為此，人們開發出了地質聚合物材料。地質聚合物可以應用于諸多工程領域，橋梁工程、建筑工程、巖土工程、地下空間建造和土壤地質等。可以用于制備水泥、混凝土、磚瓦、砌塊、板材、人工輕質骨材，以及路基材料。現有的地質聚合物中最重要的種類即為粉煤灰地質聚合物。粉煤灰地質聚合物即利用粉煤灰生成地質聚合物材料。粉煤灰地質聚合物的原材料為低鈣類粉煤灰，它們在堿性激發劑的激發作用下生成地質聚合物，具備膠凝材料的主要特性，可以用來替代水泥，同時解決了工業副產品粉煤灰的再利用問題。但是，使用粉煤灰制作的地質聚合物其原材料粉煤灰本身是一種工業副產品，產量有限，這也導致其市場價格逐漸升高。隨著國家去產能政策的繼續實行，粉煤灰地質聚合物成本會進一步上升。為此，需要開發一種新型的地質聚合物，其原料充足，成本低廉，能夠更加廣泛的運用到建筑生產中。技術實現要素：本發明的目的在于提供一種渣土地質聚合物固化材料，旨在解決現有粉煤灰地質聚合物成本較高的問題。本發明是這樣實現的，一種渣土地質聚合物固化材料，包括原料和堿性激發劑，所述堿性激發劑和所述原料的投料比為1：2.6-4.2；所述原料包括全風化花崗巖回填土、淤泥、余泥、海泥、污泥中的一種或幾種組合，所述原料共361-460份。渣土是一種建筑垃圾。現在，隨著持續不斷的城市建設，渣土在中國的存量大，價格低廉，利用渣土采用堿性激發的方法制備地質聚合物，可以替代水泥作為膠凝材料。渣土作為建筑垃圾，因日漸增多的建筑項目，變得越來越多，且關于渣土的堆放問題也顯得更為棘手。充分利用好渣土，實現化廢為寶、保護環境、消除隱患成為地質聚合物新的研究和應用方向。本發明的進一步技術方案是：所述堿性激發劑為氫氧化鈉溶液和硅酸鈉溶液的混合物，所述硅酸鈉溶液和所述氫氧化鈉溶液質量之比為2.3-2.7:1。這兩種堿性溶液的混合物對渣土聚合物固化材料的聚合有著更好的作用。本發明的進一步技術方案是：所述硅酸鈉溶液的模數為2.0。該濃度更有利于聚合。本發明的進一步技術方案是：所述氫氧化鈉溶液的摩爾濃度為14mol/L。該濃度更有利于聚合。本發明的進一步技術方案是：本方案提供的渣土地質聚合物固化材料中還包括塑化劑，所述塑化劑的投料量占所述原料質量的1-3%。在拌合過程中適當加入塑化劑可以獲得和易性更加優良的產品。本發明的進一步技術方案是：所述塑化劑為萘磺酸鹽類塑化劑。這種塑化劑更有利于產品。本發明的進一步技術方案是：本方案提供的渣土地質聚合物固化材料中還包括水，所述水的投料量占所述原料質量的4.5-6.6%。在拌合過程中適當加入水可以獲得和易性更加優良的產品。本發明的另一目的在于提供一種渣土地質聚合物固化材料的制備方法。一種渣土地質聚合物固化材料的制備方法，包括以下步驟，步驟A：原料預處理，所述原料預處理系對原料經過烘干與研磨處理后攪拌，所述原料包括全風化花崗巖回填土、淤泥、余泥、海泥、污泥中的一種或幾種組合；步驟B：加入堿性激發劑，系在攪拌的同時向步驟A中獲得的原料按照先后順序分別加入氫氧化鈉溶液和硅酸鈉溶液；所述氫氧化鈉溶液與所述硅酸鈉溶液的質量之和與所述原料的投料比為1：2.6-4.2；所述硅酸鈉溶液和所述氫氧化鈉溶液中質量之比為2.3-2.7：1；所述硅酸鈉溶液的模數為2.0；所述氫氧化鈉溶液的摩爾濃度為14mol/L；步驟C：養護步驟；所述養護步驟系將步驟B獲得的混合體系在恒溫恒濕養護箱中、密閉大氣壓下進行養護，養護溫度為60-70攝氏度，養護相對濕度為90-99%，養護時間為七天以上。本發明的進一步技術方案是：所述步驟C中養護過程中加入水，所述水的投料量占所述原料質量的4.5-6.6%。水不是必須加入的物質，制備時根據流變性能需要適量加入水。本發明的進一步技術方案是：所述步驟C中養護過程中加入塑化劑，所述塑化劑的投料量占所述原料質量的1-3%，所述塑化劑為萘磺酸鹽類塑化劑。塑化劑不是必須加入的物質，制備時根據流變性能需要適量加入。本發明的有益效果是：本方案獲得的渣土地質聚合物產品實用性強，工作性能良好，可以大規模應用于實際工程當中；本產品應用極為廣泛，可以用于渣土土壤進行原位地質，提高渣土的整體穩定性和強度，可以作為建筑材料用于建設工程中，如制備凈漿、砂漿、混凝土、砌塊等，可以作為受壓受彎等建筑構件，包括柱、梁、板等多種形式，能夠解決粉煤灰價格高漲的帶來的粉煤灰地質聚合物制備成本的升高；此外，本方案減輕了渣土作為建筑垃圾堆放帶來的安全隱患、環境破壞的現狀，有利于節約能源、保護生態環境，符合可持續性發展的戰略目標。附圖說明為了更清楚地說明本申請實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發明實施例提供的渣土地質聚合物固化材料的應力應變關系圖。具體實施方式以下各實施例的說明是參考附加的圖式，用以例示本發明可用以實施的特定實施例。本發明所提到的方向用語，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「內」、「外」、「側面」等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發明，而非用以限制本發明。本發明首先提供了一種渣土地質聚合物固化材料，包括原料和堿性激發劑，所述堿性激發劑和所述原料的投料比為1：2.6-4.2；所述原料包括全風化花崗巖回填土、淤泥、余泥、海泥、污泥中的一種或幾種組合，所述原料共361-460份。渣土是一種建筑垃圾。現在，隨著持續不斷的城市建設，渣土在中國的存量大，價格低廉，利用渣土采用堿性激發的方法制備地質聚合物，可以替代水泥作為膠凝材料。渣土作為建筑垃圾，因日漸增多的建筑項目，變得越來越多。且關于渣土的堆放問題也顯得更為棘手。充分利用好渣土，實現化廢為寶、保護環境、消除隱患成為地質聚合物新的研究方向。地質聚合膠凝材料是一個由硅和鋁離子作為骨架的的鏈狀結構。它與天然沸石結構相似，具有無定型的微觀結構，整體上分析具有晶體結構的特性。聚合過程基本上是在高堿條件下進行的，所以導致聚合物會形成包含—Si―O―Al―O—鍵的鏈狀和環狀的聚合結構。可以表示為化學通式如下：Mn[―(SiO2)z―AlO2]n?wH2O其中，M為堿元素或陽離子如鉀，鈉，鈣；符號“―”表明化學鍵的存在；n是聚合過程中的縮聚度；z是1，2，3或者更高，直到32。本方案中的渣土地質聚合主要發生了如下反應：和如下反應：優選的，所述堿性激發劑為氫氧化鈉溶液和硅酸鈉溶液的混合物，所述硅酸鈉溶液和所述氫氧化鈉溶液中質量之比為2.3-2.7：1。這兩種堿性溶液的混合物對渣土聚合物固化材料的聚合有著更好的作用。優選的，所述硅酸鈉溶液的模數為2.0。該濃度更有利于聚合。優選的，所述氫氧化鈉溶液的摩爾濃度為14mol/L。該濃度更有利于聚合。優選的，本方案提供的渣土地質聚合物固化材料中還包括塑化劑，所述塑化劑的投料量占所述原料質量的1-3%。在養護過程中適當加入塑化劑可以獲得和易性更加優良的產品。優選的，所述塑化劑為萘磺酸鹽類塑化劑。這種塑化劑更有利于產品。優選的，本方案提供的渣土地質聚合物固化材料中還包括水，所述水的投料量占所述原料質量的4.5-6.6%。在養護過程中適當加入水可以獲得和易性更加優良的產品。本發明的另一目的在于提供一種渣土地質聚合物固化材料的制備方法。一種渣土地質聚合物固化材料的制備方法，包括以下步驟，步驟A：原料預處理，所述原料預處理系對原料經過烘干與研磨處理后攪拌，所述原料包括全風化花崗巖回填土、淤泥、余泥、海泥、污泥中的一種或幾種組合；步驟B：加入堿性激發劑，系在攪拌的同時向步驟A中獲得的原料按照先后順序分別加入氫氧化鈉溶液和硅酸鈉溶液；所述氫氧化鈉溶液與所述硅酸鈉溶液的質量之和與所述原料的投料比為1：2.6-4.2；所述硅酸鈉溶液和所述氫氧化鈉溶液中質量之比為2.3-2.7：1；所述硅酸鈉溶液的模數為2.0；所述氫氧化鈉溶液的摩爾濃度為14mol/L；步驟C：養護步驟；所述養護步驟系將步驟B獲得的混合體系在恒溫恒濕養護箱中、密閉大氣壓下進行養護，養護溫度為60-70攝氏度，養護相對濕度為90-99%，養護時間為七天以上。優選的，所述步驟C中養護過程中可以加入水，所述水的投料量占所述原料質量的4.5-6.6%。水不是必須加入的物質，制備時根據流變性能需要適量加入水。優選的，所述步驟C中養護過程中可以加入塑化劑，所述塑化劑的投料量占所述原料質量的1-3%，所述塑化劑為萘磺酸鹽類塑化劑。塑化劑不是必須加入的物質，制備時根據流變性能需要適量加入。下面結合具體實施例對本方案做出進一步解釋。具體實施例1-3是使用本方案提供的渣土地質聚合物固化材料制備方法制備獲得的材料的投料比。具體實施例1：渣土NaOH溶液Na2SiO3溶液外加水塑化劑400kg40kg100kg19kg5kg具體實施例2：渣土NaOH溶液Na2SiO3溶液外加水塑化劑389kg37kg110kg26kg11kg具體實施例3：渣土NaOH溶液Na2SiO3溶液外加水塑化劑432kg45kg90kg20kg4.5kg其中所述硅酸鈉溶液的模數為2.0；所述氫氧化鈉溶液的摩爾濃度為14mol/L。圖1是本發明實施例1提供的渣土地質聚合物固化材料的應力應變關系圖。觀察圖中渣土地質聚合物固化材料的應力應變關系曲線，整體趨勢為在應變前期應力應變間的變化率逐漸加大，直至約0.01微應變處，變化率開始大致不變，應力隨應變的增加不斷增加。曲線隨即呈下降趨勢，應力應變關系呈現負相關，直至材料破壞。峰值應力出現在微應變為0.023處。說明該材料具備一定的力學強度。本方案獲得的渣土地質聚合物產品實用性強，工作性能良好，可以大規模應用于實際工程當中；本產品應用極為廣泛，可以用于渣土土壤進行原位地質，提高渣土的整體穩定性和強度，可以作為建筑材料用于建設工程中，如制備凈漿、砂漿、混凝土、砌塊等，可以作為受壓受彎等建筑構件，包括柱、梁、板等多種形式，能夠解決粉煤灰價格高漲的帶來的粉煤灰地質聚合物制備成本的升高；此外，本方案減輕了渣土作為建筑垃圾堆放帶來的安全隱患、環境破壞的現狀，有利于節約能源、保護生態環境，符合可持續性發展的戰略目標。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。當前第1頁1 2 3