本發(fā)明涉及地聚合物，具體公開了一種pva纖維增韌地聚合物及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、地聚合物是一種以粉煤灰、高爐礦渣等工業(yè)固體廢棄物為原材料，經(jīng)堿激發(fā)后發(fā)生解聚-縮聚反應(yīng)制備的綠色凝膠材料，具有早期強(qiáng)度高、黏結(jié)性好、耐久性好的特點(diǎn)，被認(rèn)為是替代水泥的理想材料。

2、聚乙烯醇（pva）纖維、粉煤灰、礦渣等物質(zhì)的加入能起到提高抗裂性、增強(qiáng)韌性的作用、減小收縮率等作用；但其加入量及配比對(duì)于地聚合物的性能有重要影響，如果加入量不當(dāng)可能反而導(dǎo)致分散性不加、應(yīng)力集中、力學(xué)性能下降、流動(dòng)性下降等問題；因此，研究一種原料配比合理的pva纖維增韌地聚合物及其制備方法，制得強(qiáng)度好、韌性好、不開裂、收縮率小的地聚合物具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種pva纖維增韌地聚合物及其制備方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種pva纖維增韌地聚合物的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：將粉煤灰、礦渣、粗骨料和細(xì)骨料混合1~2min，加入堿激發(fā)液，攪拌1~2min，加入pva纖維組合物，混合1~2min，得pva纖維增韌地聚合物；

3、所述pva纖維組合物包括質(zhì)量比4：（4~6）：（1~2）的pva纖維、偏高嶺土改性pva纖維、木質(zhì)素磺酸鈉改性pva纖維。

4、較為優(yōu)化地，所述pva纖維組合物的添加量為pva纖維增韌地聚合物質(zhì)量的2~3.5%。

5、較為優(yōu)化地，所述粉煤灰在pva纖維增韌地聚合物的摻量為550~580kg/m3，粉煤灰和礦渣摻入的質(zhì)量比為1：（1~1.5）；細(xì)骨料在pva纖維增韌地聚合物的摻量為650~710kg/m3，粗骨料在pva纖維增韌地聚合物的摻量為690~750kg/m3。

6、較為優(yōu)化地，粉煤灰的密度為2.15g/cm3，堆積密度為0.78g/cm3，標(biāo)準(zhǔn)稠度為47.1％，含水量為0.62％；粉煤灰中的成分及含量為：60.98％sio2、24.47％al2o3、6.7％fe2o3、4.9％cao、0.68％mgo、0.58％f-cao、0.52％so3、其余為雜質(zhì)；

7、細(xì)骨料為河南南陽采砂場生產(chǎn)的細(xì)度模數(shù)為3.0的天然河砂，粗骨料為南京匯聚石材有限公司生產(chǎn)的粒徑為10~20mm的天然碎石；

8、礦渣為高爐礦渣，鞏義市凈水材料有限公司生產(chǎn)（中國，河南）。

9、較為優(yōu)化地，所述pva纖維、偏高嶺土改性pva纖維、木質(zhì)素磺酸鈉改性pva纖維分別由pva粉末、偏高嶺土改性pva、木質(zhì)素磺酸鈉改性pva為原料，依次經(jīng)過紡絲、濕熱拉伸、水洗、干燥、干熱拉伸、熱定型、交聯(lián)，冷卻后切斷得到；

10、所述pva纖維、偏高嶺土改性pva纖維、木質(zhì)素磺酸鈉改性pva纖維的長度為14~16mm。

11、較為優(yōu)化地，所述pva纖維、偏高嶺土改性pva纖維、木質(zhì)素磺酸鈉改性pva纖維的制備分別包括以下步驟：取20~25份原料加入100份水中，得到紡絲原液，進(jìn)行紡絲；凝固浴包括70~80g/l的硫酸、6~10.0g/l的硫酸鋅、350~380g/l的硫酸鈉，其余為水；凝固浴濃度的落差為6.0~10.0g/l，凝固浴溫度為42~45℃，噴絲頭牽伸10%，絲條在凝固浴中的停留時(shí)間為10~15s，紡絲速度為42~45m/s；進(jìn)行濕熱拉伸：濕熱拉伸浴液包括硫酸鈉360~400g/l、硫酸5.0~10.0g/l，其余為水；溫度90~94℃，絲束在浴液中的處理時(shí)間為2.0~3.0s，濕熱牽伸倍數(shù)為30~50%；40~42℃水洗；120~130℃干燥；干熱拉伸：溫度200~210℃，時(shí)間80~90s，拉伸倍數(shù)60~80%；熱定型：溫度230~240℃，時(shí)間50~60s，快速冷卻至40~45℃；交聯(lián)：在40~50g/l乙二醛水溶液中交聯(lián)10~15min，冷卻后切斷，分別得pva纖維/偏高嶺土改性pva纖維/木質(zhì)素磺酸鈉改性pva纖維。

12、其中，pva纖維的原料為pva粉末；偏高嶺土改性pva纖維的原料為質(zhì)量比為3:2的偏高嶺土改性pva和pva粉末；木質(zhì)素磺酸鈉改性pva纖維的原料為質(zhì)量比為4:1的木質(zhì)素磺酸鈉改性pva和pva粉末；

13、較為優(yōu)化地，所述pva纖維、偏高嶺土改性pva纖維、木質(zhì)素磺酸鈉改性pva纖維的制備分別包括以下步驟：取20份原料加入100份水中，得到紡絲原液，進(jìn)行紡絲；凝固浴由80g/l的硫酸、10.0g/l的硫酸鋅、380g/l的硫酸鈉組成，其余為水；凝固浴濃度的落差為10.0g/l，凝固浴溫度為42℃，噴絲頭牽伸10%，絲條在凝固浴中的停留時(shí)間為10s，紡絲速度為45m/s；進(jìn)行濕熱拉伸：濕熱拉伸浴液是由硫酸鈉360g/l、硫酸10.0g/l組成，其余為水；溫度90℃，絲束在浴液中的處理時(shí)間為2.0s，濕熱牽伸倍數(shù)為30%；40℃水洗；120℃干燥；干熱拉伸：溫度200℃，時(shí)間90s，拉伸倍數(shù)80%；熱定型：溫度230℃，時(shí)間50s，快速冷卻至40℃；交聯(lián)：在40g/l乙二醛水溶液中交聯(lián)15min，冷卻后切斷，分別得pva纖維/偏高嶺土改性pva纖維/木質(zhì)素磺酸鈉改性pva纖維。

14、較為優(yōu)化地，所述偏高嶺土改性pva的制備包括以下步驟：s1：取pva粉末加入水中，攪拌溶解，冷卻至室溫，調(diào)ph為3~3.5，加入戊二醛溶液，60~70℃攪拌10~12h，除去溶劑、清洗、干燥，得戊二醛改性pva；

15、s2：將偏高嶺土放入打散機(jī)，加入三乙醇胺，打散30~35min，得三乙醇胺改性偏高嶺土；取三乙醇胺改性偏高嶺土，加入水中分散均勻，加入戊二醛、4-甲基-2-戊醇，50~60℃攪拌2~3h，過濾干燥，得4-甲基-2-戊醇改性偏高嶺土；

16、s3：取戊二醛改性pva，加入水中攪拌均勻，加入4-甲基-2-戊醇改性偏高嶺土，50~60℃反應(yīng)10~12h，除去溶劑、清洗、干燥，得偏高嶺土改性pva。

17、較為優(yōu)化地，所述戊二醛改性pva包括以下原料，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)：10~15份pva粉末、100份水、50~60份2mol/l的戊二醛溶液；所述三乙醇胺改性偏高嶺土中，偏高嶺土與三乙醇胺的質(zhì)量為（100~120）：1；

18、所述4-甲基-2-戊醇改性偏高嶺土包括以下原料，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)：100份三乙醇胺改性偏高嶺土、3~5份戊二醛、4~5份4-甲基-2-戊醇；水的添加量為三乙醇胺改性偏高嶺土質(zhì)量的8~10倍；

19、所述偏高嶺土改性pva包括以下原料，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)：10~15份戊二醛改性pva、100份水、5~8份4-甲基-2-戊醇改性偏高嶺土。

20、較為優(yōu)化地，所述木質(zhì)素磺酸鈉改性pva的制備包括以下步驟：取戊二醛改性pva，加入水中攪拌均勻，加入納米二氧化硅、木質(zhì)素磺酸鈉，50~60℃反應(yīng)4~6h，除去溶劑、清洗、干燥，得木質(zhì)素磺酸鈉改性pva。

21、較為優(yōu)化地，所述木質(zhì)素磺酸鈉改性pva包括以下原料，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)：10~15份戊二醛改性pva、100份水、3~5份納米二氧化硅、3~5份木質(zhì)素磺酸鈉。

22、較為優(yōu)化地，所述納米二氧化硅為浙江曼粒納米科技有限公司的ml-sio2-n22，粒徑20nm，經(jīng)kh550處理。

23、較為優(yōu)化地，所述堿激發(fā)液的制備包括以下步驟：將氫氧化鈉與水混合得到氫氧化鈉溶液，冷卻24h至室溫，然后將水玻璃加入氫氧化鈉溶液中攪拌均勻，得堿激發(fā)液；氫氧化鈉與水玻璃的質(zhì)量比1:（9~10），水的添加量為水玻璃質(zhì)量的0.5~0.7倍；水玻璃在pva纖維增韌地聚合物的摻量為180kg/m3。

24、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果是：（1）控制粉煤灰/礦渣的加入比例以及pva纖維組合物的加入量，提高了地聚合物的動(dòng)態(tài)壓縮強(qiáng)度和韌性，減少了開裂和收縮；pva纖維組合物包括一定質(zhì)量比的pva纖維、偏高嶺土改性pva纖維、木質(zhì)素磺酸鈉改性pva纖維；pva纖維自重較輕且抗堿性好，能在地聚合物中亂向分布，可以橋接地聚合物的內(nèi)部裂縫，并承受部分內(nèi)應(yīng)力、減小收縮率；偏高嶺土改性pva纖維中添加偏高嶺土，有助于力學(xué)性能的提升，本發(fā)明先在機(jī)械作用下讓三乙醇胺通過物理作用和化學(xué)作用吸附在偏高嶺土的表面，進(jìn)入團(tuán)聚偏高嶺土顆粒間隙，提高偏高嶺土分散性并使其表面帶有可以參與下一步反應(yīng)的基團(tuán)，然后加入4-甲基-2-戊醇改性，改善了因偏高嶺土的添加帶來的流動(dòng)性下降問題，由于流動(dòng)性的提升，分散性也更好，力學(xué)性能隨之提升；木質(zhì)素磺酸鈉改性pva中包括納米二氧化硅和木質(zhì)素磺酸鈉，彌補(bǔ)了pva纖維抗壓能力較低的缺陷，木質(zhì)素磺酸鈉有減水劑的作用，減少水的添加量并進(jìn)一步提高流動(dòng)性；加入本發(fā)明制備的pva纖維組合物后，地聚合物動(dòng)態(tài)壓縮強(qiáng)度和韌性顯著提升，開裂率和收縮率減小；但加入量不宜過大，過大會(huì)導(dǎo)致分散性不佳，性能反而下降。