本發(fā)明涉及一種無機礦物聚合物，尤其涉及一種采用稻殼灰增強的無機礦物聚合物及其制備方法，屬于建筑材料領域。
背景技術：
傳統(tǒng)的硅酸鹽水泥的生產(chǎn)工藝為“兩磨一燒”，這種工藝會造成能源消耗巨大，廢氣排放量大，導致環(huán)境污染嚴重。普通硅酸鹽水泥制成的混凝土的壽命只有50年到100年，然而無機礦物聚合物的混凝土卻具有較高的強度和優(yōu)良的耐久性能，并且它的來源廣泛，如低品位的高嶺石礦、煤矸石、礦渣、粉煤灰、普通粘土等都可以作為富含活性鋁硅酸鹽的原料生產(chǎn)無機礦物聚合物。這大大解決了傳統(tǒng)硅酸鹽水泥生產(chǎn)所帶來的環(huán)境污染以及廢物堆放導致的大面積場地被占用的問題。與此同時，又解決了傳統(tǒng)水泥石灰石原料資源短缺的問題。無機礦物聚合物中的高鈣體系強度非常高，28d強度能夠達到80mpa以上，因具有這些優(yōu)點，而備受關注，具有巨大的發(fā)展?jié)摿Αo機礦物聚合物(geopolymer)是一種無機高分子材料，它類似于地殼中的沸石結構。硅鋁氧化物為無機礦物聚合物的主要化學成分，該聚合物由sio4四面體和alo4四面體通過聚合反應形成的空間網(wǎng)絡。
我國是世界上種植水稻最多的國家，稻殼資源十分豐富。稻殼如在低溫下焚燒，可以獲得無定形態(tài)的sio2，它比表面積巨大，具有超高的火山灰活性，對水泥混凝土具有強烈的增強改性作用。稻殼灰具有低能耗、環(huán)保的特點，屬綠色、環(huán)保、節(jié)能、成本低、性能好的建筑用材，且我國每年稻殼產(chǎn)量眾多，所以利用稻殼灰制作建筑用材是綠色高效的發(fā)展方向。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于：提供一種采用稻殼灰增強的無機礦物聚合物及其制備方法，所制備的無機礦物聚合物具有環(huán)保性、生產(chǎn)成本低、高強度性能，廣泛應用在飛機場、道路等需要高強的環(huán)境。
在堿激發(fā)劑的作用下，礦渣、偏高嶺土、硅灰以及具有火山灰活性的稻殼灰都具有膠凝性質，內部硅氧鍵和鋁氧鍵發(fā)生斷裂，再通過縮聚反應，重新形成硅氧四面體和鋁氧四面體，礦渣中含有cao與四面體反應生成c-h-s凝膠，使得無機礦物聚合物具有很高的強度，經(jīng)過預處理的稻殼灰在堿溶液的激發(fā)下，并經(jīng)過特殊工藝的處理，能增加c-s-h凝膠的數(shù)量，加速了無機礦物聚合物的水化進程，其空隙率明顯減少，從而使結構更加緊密，無機礦物聚合物的抗壓強度更高。
為達到上述目的，本發(fā)明提供一種采用稻殼灰增強的無機礦物聚合物，由以下成分按重量份制備而成：礦渣600~800份，偏高嶺土200~400份，稻殼灰30~70份，水105~140份，水玻璃325~632份，氫氧化鈉25~87份。
其中，所述的礦渣的化學成分質量百分數(shù)如下：sio236.77%，al2o313.91%，cao34.24%，mgo11.68%，k2o0.47%，tio20.44%，na2o0.5%，fes1.98%，細度600目。
其中，所述的偏高嶺土的化學成分質量百分數(shù)如下：sio262.06%，al2o334.33%，mgo0.45%，k2o0.69%，fe2o31.43%，tio21.01%，細度325目。
其中，所述的稻殼灰是稻殼在700℃下煅燒所得，煅燒后的sio2的質量百分數(shù)為85.84%，細度為200~700目。
一種采用稻殼灰增強的無機礦物聚合物的制備方法，包括下列步驟：
（1）增強劑預處理：將一定量的稻殼灰粉末加入到一定濃度的氫氧化鈉溶液中，并采用磁力攪拌儀進行攪拌，攪拌結束并靜置30min后，溶液呈膠狀則為增強劑，待靜置24小時，若無沉淀產(chǎn)生，即可加入膠凝材料中；
（2）膠凝材料準備：準確稱取礦渣、偏高嶺土；
（3）堿激發(fā)劑的模數(shù)調整：部分水溶解氫氧化鈉，將氫氧化鈉溶液加入水玻璃，調整水玻璃模數(shù)至指定模數(shù)，堿激發(fā)劑的模數(shù)為1.0~1.6模；
（4）漿體制備：在室溫下將膠凝材料和增強劑劑按一定比例放入水泥凈漿攪拌機中進行攪拌，將堿激發(fā)劑加入并繼續(xù)攪拌，最后倒入剩余的水，最后攪拌形成混合均勻的漿體；
（5）成型脫模：將漿體裝入三聯(lián)模具中（20×20×20mm），用刮刀將表面刮平，待脫模后，放入養(yǎng)護室內養(yǎng)護。
其中，所述的步驟（1）中，當?shù)練せ业募毝刃∮?00目時，naoh溶液的濃度選用4~6mol/l，攪拌時間為6~8h，攪拌溫度為60℃。
其中，所述的步驟（1）中，當?shù)練せ业募毝葹?00~600目時，naoh溶液的濃度選用4~6mol/l，攪拌時間為4~6h，攪拌溫度為60℃。
其中，所述的步驟（1）中，當?shù)練せ业募毝却笥?00目時，naoh溶液的濃度選用2~4mol/l，攪拌時間為4~6h，攪拌溫度為40℃。
其中，當?shù)V渣/偏高嶺土的重量比小于7/3時，水玻璃模數(shù)為1.0~1.4，增強劑50~70份。
其中，當?shù)V渣/偏高嶺土的重量比大于7/3時，水玻璃模數(shù)為1.4~1.6，增強劑30~50份。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點：
（1）預處理后的稻殼灰增強劑，使得基體抗壓強度進一步提高，在后期很好的展現(xiàn)出來，另外本身具有的火山灰活性與c-h-s進一步反應，使得結構更致密；
（2）與水泥相比，本發(fā)明的采用稻殼灰增強的無機礦物聚合物具有比水泥更高的強度，同時無機礦物聚合物的原材料來源于工業(yè)廢渣，增強劑稻殼灰來源于農業(yè)廢物，使得它們得到資源化利用；
（3）本發(fā)明制備過程中無三廢的排放，是一種綠色制備過程。
本發(fā)明制備的一種摻有稻殼灰的高強無機礦物聚合物具有很高的抗壓強度，其3d強度可達38.5mpa，28d強度可達74.6mpa。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發(fā)明做進一步的說明。
實施例1
一種稻殼灰增強無機礦物聚合物，由以下成分以重量份制備而成：偏高嶺土200份、礦渣800份、稻殼灰30份、水玻璃325份、水140份、氫氧化鈉25份。
制備方法為：
（1）將30份細度為200目的稻殼灰粉末加入到濃度為6mol/l的15份氫氧化鈉溶液中并采用磁力攪拌儀進行攪拌8h，攪拌溫度為60℃；
（2）準確稱取偏高嶺土200份、礦渣800份；
（3）130份水溶解10份氫氧化鈉，將氫氧化鈉溶液加入325份的水玻璃中；
（4）在室溫下將增強劑和膠凝材料的混合料放入水泥凈漿攪拌機中，開始低速（50~100r/min）攪拌2min，暫停15s，然后高速（80~150r/min）攪拌2min；在攪拌過程中分別加入堿激發(fā)劑溶液、剩余的10份水，最后攪拌形成混合均勻的漿體；
（5）攪拌結束后，將漿體裝入三聯(lián)模具中（20×20×20mm），在膠砂震實臺上震動，用刮刀將表面刮平，待脫模后，放入養(yǎng)護室內養(yǎng)護。
實施例2
一種稻殼灰增強無機礦物聚合物，由以下成分以重量份制備而成：偏高嶺土240份、礦渣760份、稻殼灰40份、水玻璃632份、水133份、氫氧化鈉55份。
制備方法為：
（1）將40份細度為500目的稻殼灰粉末加入到濃度為5mol/l的35份氫氧化鈉溶液中并采用磁力攪拌儀進行攪拌5h，攪拌溫度為60℃；
（2）準確稱取偏高嶺土240份、礦渣760份；
（3）120份水溶解20份氫氧化鈉，將氫氧化鈉溶液加入632份的水玻璃中；
（4）在室溫下將增強劑和膠凝材料的混合料放入水泥凈漿攪拌機中，開始低速（50~100r/min）攪拌2min，暫停15s，然后高速（80~150r/min）攪拌2min；在攪拌過程中分別加入堿激發(fā)劑溶液、剩余的13份水，最后攪拌形成混合均勻的漿體；
（5）攪拌結束后，將漿體裝入三聯(lián)模具中（20×20×20mm），在膠砂震實臺上震動，用刮刀將表面刮平，待脫模后，放入養(yǎng)護室內養(yǎng)護。
實施例3
一種稻殼灰增強無機礦物聚合物，由以下成分以重量份制備而成：偏高嶺土280份、礦渣720份、稻殼灰50份、水玻璃600份、水126份、氫氧化鈉60份。
制備方法為：
（1）將50份細度為700目的稻殼灰粉末加入到濃度為3mol/l的40份氫氧化鈉溶液中并采用磁力攪拌儀進行攪拌4h，攪拌溫度為40℃；
（2）準確稱取偏高嶺土280份、礦渣720份；
（3）110份水溶解20份氫氧化鈉，將氫氧化鈉溶液加入600份的水玻璃中；
（4）在室溫下將增強劑和膠凝材料的混合料放入水泥凈漿攪拌機中，開始低速（50~100r/min）攪拌2min，暫停15s，然后高速（80~150r/min）攪拌2min；在攪拌過程中分別加入堿激發(fā)劑溶液、剩余的16份水，最后攪拌形成混合均勻的漿體；
（5）攪拌結束后，將漿體裝入三聯(lián)模具中（20×20×20mm），在膠砂震實臺上震動，用刮刀將表面刮平，待脫模后，放入養(yǎng)護室內養(yǎng)護。
實施例4
一種稻殼灰增強無機礦物聚合物，由以下成分以重量份制備而成：偏高嶺土320份、礦渣680份、稻殼灰50份、水玻璃570份、水120份、氫氧化鈉57份。
制備方法為：
（1）將50份細度為200目的稻殼灰粉末加入到濃度為5mol/l的37份氫氧化鈉溶液中并采用磁力攪拌儀進行攪拌7h，攪拌溫度為60℃；
（2）準確稱取偏高嶺土320份、礦渣680份；
（3）110份水溶解20份氫氧化鈉，將氫氧化鈉溶液加入570份的水玻璃中；
（4）在室溫下將增強劑和膠凝材料的混合料放入水泥凈漿攪拌機中，開始低速（50~100r/min）攪拌2min，暫停15s，然后高速（80~150r/min）攪拌2min；在攪拌過程中分別加入堿激發(fā)劑溶液、剩余的10份水，最后攪拌形成混合均勻的漿體；
（5）攪拌結束后，將漿體裝入三聯(lián)模具中（20×20×20mm），在膠砂震實臺上震動，用刮刀將表面刮平，待脫模后，放入養(yǎng)護室內養(yǎng)護。
實施例5
一種稻殼灰增強無機礦物聚合物，由以下成分以重量份制備而成：偏高嶺土360份、礦渣640份、稻殼灰60份、水玻璃532份、水112份、氫氧化鈉70份。
制備方法為：
（1）將60份細度為500目的稻殼灰粉末加入到濃度為4mol/l的40份氫氧化鈉溶液中并采用磁力攪拌儀進行攪拌5h，攪拌溫度為60℃；
（2）準確稱取偏高嶺土360份、礦渣640份；
（3）110份水溶解30份氫氧化鈉，將氫氧化鈉溶液加入532份的水玻璃中；
（4）在室溫下將增強劑和膠凝材料的混合料放入水泥凈漿攪拌機中，開始低速（50~100r/min）攪拌2min，暫停15s，然后高速（80~150r/min）攪拌2min；在攪拌過程中分別加入堿激發(fā)劑溶液、剩余的12份水，最后攪拌形成混合均勻的漿體；
（5）攪拌結束后，將漿體裝入三聯(lián)模具中（20×20×20mm），在膠砂震實臺上震動，用刮刀將表面刮平，待脫模后，放入養(yǎng)護室內養(yǎng)護。
實施例6
一種稻殼灰增強無機礦物聚合物，由以下成分以重量份制備而成：偏高嶺土400份、礦渣600份、稻殼灰70份、水玻璃496份、水105份、氫氧化鈉87份。
制備方法為：
（1）將70份細度為700目的稻殼灰粉末加入到濃度為2mol/l的50份氫氧化鈉溶液中并采用磁力攪拌儀進行攪拌2h，攪拌溫度為40℃；
（2）準確稱取偏高嶺土400份、礦渣600份；
（3）90份水溶解37份氫氧化鈉，將氫氧化鈉溶液加入496份的水玻璃中；
（4）在室溫下將增強劑和膠凝材料的混合料放入水泥凈漿攪拌機中，開始低速（50~100r/min）攪拌2min，暫停15s，然后高速（80~150r/min）攪拌2min；在攪拌過程中分別加入堿激發(fā)劑溶液、剩余的15份水，最后攪拌形成混合均勻的漿體；
（5）攪拌結束后，將漿體裝入三聯(lián)模具中（20×20×20mm），在膠砂震實臺上震動，用刮刀將表面刮平，待脫模后，放入養(yǎng)護室內養(yǎng)護。
實驗結果表明，按照本方法制備的稻殼增強無機礦物聚合物抗壓強度3d強度可達38.5mpa，28d強度可達74.6mpa。