一种抗冻性良好的粉煤灰基碱激发沙漠砂轻质复合材料及其制备方法

本发明涉及一种适用于高寒地区的低碳建筑保温材料及其制备方法，特别涉及一种抗冻性良好的粉煤灰基碱激发沙漠砂轻质复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、一直以来，建筑行业面临着能耗高、碳排放多等众多问题，据统计，建筑业耗能占据了欧、美、中等各国能源消耗总量的40%左右，预测到2050年全球建筑能耗将占总能耗的50%。绿色建筑是当今世界建筑行业的发展趋势。虽然目前新疆地区电厂工业灰渣有部分在建材等领域得到资源化利用，但是利用率却只有15%左右。大量剩余的电厂工业灰渣堆放，不仅占用了大量宝贵的土地资源、严重污染土壤，而且容易造成二次污染，危害人类的身体健康。同时新疆拥有古尔班通古特沙漠、塔克拉玛干沙漠等近43.62平方公里的沙漠，沙漠砂资源十分丰富，然而目前在实际工程中的应用还不是很多，若能有效利用当地工业固废和区域特色材料开发一种节约能耗、降低co2排放的建筑保温材料，不仅能降低原材料成本，对于建设环境友好型、节约型社会也具有一定意义。

2、eps泡沫混凝土因其轻质、保温隔热性能优良以及力学性能良好而被广泛使用于建筑保温材料。然而目前以传统波特兰水泥为胶凝材料的eps泡沫混凝土存在以下缺点：（1）波特兰水泥生产需排放大量co2据统计每年仅生产波特兰水泥所排放的co2，就占据了全球总排放量的5%–8%，对自然环境造成了巨大的伤害；（2）eps颗粒表面光滑，与基体材料结合差，同时eps颗粒上浮会导致泡沫混凝土强度和保温性能下降；（3）早期强度低，限制了其在工程上的应用。因此，亟需一种性能优异，低碳绿色的胶凝材料，不仅能解决工业固废利用和区域材料使用，降低成本，还能解决eps泡沫混凝土早期强度低，容易出现与浆体离析而导致分布不均匀、eps颗粒基体结合差以及抗冻性差等问题。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种抗冻性良好的粉煤灰基碱激发沙漠砂轻质复合材料；本发明有效利用粉煤灰、矿粉等工业固废和新疆本地沙漠砂，以解决目前工业固废利用率低，以及eps泡沫混凝土耗能高、强度低、抗冻性差等问题。

2、本发明的另一目的在于提供上述抗冻性良好的粉煤灰基碱激发沙漠砂轻质复合材料的制备方法。

3、本发明的目的通过以下技术方案实现。

4、一种抗冻性良好的粉煤灰基碱激发沙漠砂轻质复合材料，由以下重量份材料组成：

5、粉煤灰             5–8份；

6、矿粉               2–5份；

7、沙漠砂             15份；

8、碱激发剂           2.94–5.87份；

9、eps颗粒            0.14–0.20份。

10、所述粉煤灰为ⅰ级高钙粉煤灰（依据gb/t 1596-2017）。

11、所述的矿粉为s95级或s95级以上等级的矿粉（依据gb/t 18046-2017）。

12、所述的碱激发剂为水玻璃与氢氧化钠混合，模数为0.8–1.6，水胶比为0.35；其中碱激发剂模数优选为1.0–1.5。

13、所述的沙漠砂为取自新疆古尔班通古特或塔克拉玛干沙漠以及其它新疆沙漠的沙漠砂。

14、一种抗冻性良好的粉煤灰基碱激发沙漠砂轻质复合材料的制备方法，包括如下步骤：

15、（1）将碱激发剂溶液配置好，静置24小时；

16、（2）粉煤灰和矿粉按配比搅拌均匀；然后加入碱激发剂搅拌30s，然后加入沙漠砂搅拌90s，最后加入eps颗粒搅拌90s；

17、（3）将步骤（2）中的新拌浆体加入模具，1d后拆模，标准养护箱养护28天制得粉煤灰基碱激发沙漠砂轻质复合材料制品。

18、本发明具有如下优点：

19、（1）充分利用新疆本地工业固废和沙漠砂资源，原材料成本低廉且低碳绿色；

20、（2）通过调配碱激发剂模数以及碱激发剂与原材料之间的比例，使得原材料的溶解性能达到最大，材料的反应程度提高，碱激发效果良好，基体的抗压强度性能优异；同时充分利用沙漠砂自身特性，在碱激发条件下沙漠砂表现出了一定的活性，沙漠砂表面发生了一定程度的溶解，能与基体很好的结合在一起，这使得沙漠砂集配差和与基体结合差等缺陷能很好地被解决；

21、（3）通过碱激发剂和碱激发前驱体材料之间的调配，可以使试件基体和eps之间粘结良好，同时通过试件截面发现eps颗粒可以很好的均匀分布在碱激发材料基体中，这使得粉煤灰基碱激发沙漠砂轻质复合材料密度在800–1000 kg/m3之间，抗压强度却能达到4.6–7.6 mpa之间，同时导热系数在0.23–0.36 w/（m·k）之间，拥有轻质高强、保温性良好的特性；经过50次冻融循环后，试件完整度良好，试样的抗压强度损失率均在16%以内，拥有优异的抗冻性能，十分适合在新疆等西北寒区使用。

技术特征：

1.一种抗冻性良好的粉煤灰基碱激发沙漠砂轻质复合材料，其特征在于，由以下重量份的材料组成：

2.根据权利要求1所述的抗冻性良好的粉煤灰基碱激发沙漠砂轻质复合材料，其特征在于：所述的粉煤灰为ⅰ级高钙粉煤灰。

3.根据权利要求1所述的抗冻性良好的粉煤灰基碱激发沙漠砂轻质复合材料，其特征在于：所述的矿粉为s95级或s95级以上。

4.根据权利要求1所述的抗冻性良好的粉煤灰基碱激发沙漠砂轻质复合材料，其特征在于：所述的沙漠砂为新疆古尔班通古特沙漠或新疆塔克拉玛干沙漠以及其它新疆沙漠的沙漠砂。

5.根据权利要求1所述的抗冻性良好的粉煤灰基碱激发沙漠砂轻质复合材料，其特征在于：所述的碱激发剂为水玻璃与氢氧化钠混合，模数为0.8–1.6，水胶比为0.35。

6.根据权利要求1所述的抗冻性良好的粉煤灰基碱激发沙漠砂轻质复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的抗冻性良好的粉煤灰基碱激发沙漠砂轻质复合材料的制备方法，其特征在于：所述的抗冻性良好的粉煤灰基碱激发沙漠砂轻质复合材料在标准养护28天所测得干体积密度为800–1000 kg/m3之间，抗压强度在4.6–7.6 mpa之间，导热系数在0.23–0.36 w/（m·k）之间。

8.根据权利要求6所述的抗冻性良好的粉煤灰基碱激发沙漠砂轻质复合材料的制备方法，其特征在于：所述的抗冻性良好的粉煤灰基碱激发沙漠砂轻质复合材料在经过50次冻融循环之后，试样的抗压强度损失在16%以内。

技术总结本发明公开了一种抗冻性良好的粉煤灰基碱激发沙漠砂轻质复合材料及其制备方法，原料包括粉煤灰5–8份，矿渣2–5份，沙漠砂15份，碱激发剂2.94–5.87份，轻质材料0.14–0.2份。本发明高效利用新疆工业固废和丰富的沙漠砂资源；相比水泥基材料，不仅经济便宜，可降低80%碳排放，同时利用配比优化解决了EPS颗粒上浮而导致材料力学性能和保温性能下降等缺陷。该碱激发轻质复合材料在标准养护28天测得的干体积密度为600–1000kg/m3，导热系数0.23–0.36，抗压强度4.7–7.6MPa，保温性良好，力学性能优异；50次冻融循环后试件无损坏，强度损失率均在16%以下，抗冻性良好。技术研发人员：夏多田,陈瑞林,程建军,李铮翔,唐艳娟,肖长青,梁轩,武海洋,陈驰,王炜,熊凯受保护的技术使用者：石河子大学技术研发日：技术公布日：2024/5/19