一种水化硅酸镁基水响应凝胶材料的制备方法

本发明涉及建筑建材，具体为一种水化硅酸镁基水响应凝胶材料的制备方法。

背景技术：

1、传统的硅酸盐水泥生产中会向大气中排放大量二氧化碳，而水化硅酸镁水泥是一种更环保的绿色建筑材料，较小的孔径和孔隙率使其具有良好的耐水性，ph值低更适合应用于海工领域，碳排放低更符合国家政策。与传统硅酸盐水泥相比，水化硅酸镁水泥具有良好的表面光泽度、孔隙率更低，被广泛认为是一种有价值的胶结材料。但也存在着早期强度低、干缩变形大的缺点，而这些缺点严重制约着水化硅酸镁水泥的推广及应用。通过深入研究，发现水化硅酸镁的干缩程度与环境湿度密切相关，在不同湿度养护过程中水化硅酸镁水泥产生了一定的水响应现象，这一现象揭示了水化硅酸镁水泥在传统水泥应用领域的使用受限的原因，同时，该现象的发现页扩展了其在其他领域的应用前景。

2、为解决水化硅酸镁强度低，干缩大等问题，国内外进行了大量研究，中国专利cn113620687b中公开了一种含硫氧镁基废料的水化硅酸镁基胶凝材料的制备方法，通过加入硫氧镁基废料，提高水化硅酸镁水泥的密实度和抗压强度，改善了其流动性，干缩变形小，在提升水化硅酸镁水泥性能的同时提高了硫氧镁基废料的循环利用率，但是其干缩率较高；中国专利cn109896808b中公开了一种基于菱镁尾矿制备的硅酸镁体系胶凝材料及制备方法，以低品位菱镁尾矿制得的轻烧氧化镁粉与铁合金冶炼硅铁工艺废产物形成的活性二氧化硅为原料，制备硅酸镁体系胶凝材料，极大降低了整个工艺原料的成本，但其并没有对胶凝材料进行水响应养护，干缩率较高；中国专利cn109896808b公开了一种以石英砂为硅质原料制备的硅酸镁及其方法，进行了蒸养和高温高压反应，虽然其获得强度较高的到水化硅酸镁凝胶，但其浪费了大量能源。

3、通过调整养护的湿度，即可以提高水化硅酸镁水泥的密实度，提高其基础抗压强度，又可以使其体积变化可控，直接解决了其干缩率过大的问题，又使其可应用于高精密领域。其产生的独特的水响应现象虽然限制了其在传统建筑材料领域的应用，但是却使其拥有更多更广阔的领域应用前景。

技术实现思路

1、本发明主要目的是为了解决实际工程上常需要便于拆除的一次性构件的问题，提供一种易拆除、高强度、体积随变的材料，发明的一种水化硅酸镁基水响应凝胶材料的制备方法。

2、为实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：一种水化硅酸镁基水响应凝胶材料的制备方法，其特征在于，水化硅酸镁基水响应凝胶材料的生产流程具体包括以下步骤：

3、步骤1：干混搅拌,选取定量的所述高活性氧化镁粉和活性二氧化硅震动过筛，将两种筛下粉混合搅拌充分混匀，得到干混料；

4、步骤2：制备溶液,选取定量的减水剂和水添加到容器中充分混匀，制得溶液；

5、步骤3：制浆,将干混料添加溶液中，持续搅拌制得水化硅酸镁基凝胶材料浆料；

6、步骤4：成型,将水化硅酸镁基凝胶材料浆料进行浇模成型，并移至振动台震动30s-60s，将模具移至温度20±2℃，相对湿度≥90％的养护箱中养护24±2h后脱模；

7、步骤5：水浴养护,将脱模后样品在温度为20±2℃的水浴养护中养护28d，即制得水化硅酸镁基凝胶材料。

8、步骤6：水响应养护,将水化硅酸镁基凝胶材料移至在温度为20±2℃，相对湿度＜70％的环境中持续养护，即制得水化硅酸镁基水响应凝胶材料。

9、进一步地，水浴养护28d后需进行水响应养护至少7d。

10、进一步地，高活性氧化镁粉35-45份、硅灰55-65份、水45-55份、减水剂1-3份。

11、进一步地，干混搅拌中加入石墨粉3-4份。

12、进一步地，高活性氧化镁粉以水合法测得活性不小于60％，比表面积为24.8m2/g，粒度200目；硅灰中二氧化硅含量不小于95％，比表面积为21.9m2/g，粒度200目。

13、进一步地，减水剂为六偏磷酸钠、磷酸三钠、偏磷酸钠中的一种。

14、本发明的特点及其有益效果是：

15、1、本发明以菱镁尾矿制备的高活性氧化镁粉为原料，低碳环保，降低了成本，且氧化镁粉活性高，有利于产品性能。

16、2、本发明以水化硅酸镁基凝胶材料为主要原料，产品具有质轻高强、低碳环保、耐火耐水性良好，可以通过掺入其他材料改善性能而不影响水响应现象。

17、3、本发明的水化硅酸镁基水响应凝胶材料水敏性较高，可以通过调整环境湿度来微调产品的尺寸(甚至收缩率可调为0％)，解决了水化硅酸镁凝胶干缩率过大的难题。

18、4、本发明的水化硅酸镁基水响应凝胶材料可以在长时间保持结构稳定性和力学强度，经过水响应养护后材料的水响应迅速，破碎后碎片尺寸小，且碎片尺寸随水响应养护时间的延长而减小。

19、5、本发明的制造方法对设备要求不高，只需普通的搅拌机即可完成全部操作，且整个制作过程操作简单、环保可控，原料无毒无腐蚀性。

技术特征：

1.一种水化硅酸镁基水响应凝胶材料的制备方法，其特征在于，水化硅酸镁基水响应凝胶材料的生产流程具体包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种水化硅酸镁基水响应凝胶材料的制备方法，其特征在于，水浴养护28d后需进行水响应养护至少7d。

3.根据权利要求1所述的一种水化硅酸镁基水响应凝胶材料的制备方法，其特征在于，所述的高活性氧化镁粉35-45份、硅灰55-65份、水45-55份、减水剂1-3份。

4.根据权利要求3所述的一种水化硅酸镁基水响应凝胶材料的制备方法，其特征在于，干混搅拌中加入石墨粉3-4份。

5.根据权利要求3所述的一种水化硅酸镁基水响应凝胶材料的制备方法，其特征在于，高活性氧化镁粉以水合法测得活性不小于60%，比表面积为24.8m2/g，粒度200目；硅灰中二氧化硅含量不小于95%，比表面积为21.9m2/g，粒度200目。

6.根据权利要求1所述的一种水化硅酸镁基水响应凝胶材料的制备方法，其特征在于，减水剂为六偏磷酸钠、磷酸三钠、偏磷酸钠中的一种。

技术总结本发明提供一种水化硅酸镁基水响应凝胶材料的制备方法，本发明通过调整环境湿度激发水化硅酸镁的水响应现象，整体制备工艺流程简单、环保，且制成的水化硅酸镁基水响应凝胶材料结构稳定、高强、流动性好、实用价值高，可以通过调整环境湿度微调水响应速度；制备方法为：通过干混搅拌、制备溶液、制浆、成型、水浴养护、水响应养护等步骤，获得常温下水化硅酸镁基水响应凝胶材料，获得的产品可通过改变养护温度、湿度调整收缩率；本发明的水化硅酸镁基水响应凝胶材料对于水化硅酸镁水泥在建筑材料方面的应用做出了一定必要的限制，扩展了其在传统建筑材料领域外的实用价值，对于一些需要高精密度、高强度材料应用领域会产生巨大的影响。技术研发人员：关岩,李翰森,许长贺,滕莹雪,毕万利受保护的技术使用者：辽宁科技大学技术研发日：技术公布日：2024/10/17