石膏地聚物的特性及制备方法
石膏地聚物的特性
石膏地聚物是一种新型的无机胶凝材料，具有多种优良的性能和广泛的应用前景。以下详细介绍石膏地聚物的主要特性:
1.物理性能
高强度:石膏地聚物具有较高的抗压、抗弯和抗剪强度。例如，碳纤维增强的地聚合物材料的抗弯强度可达245MPa，拉伸强度可达327MPa，抗剪强度可达14MPa。即使在高温下，其强度也能保持较高水平，如800℃下仍能保持63%的原始抗弯强度。
低收缩率和膨胀率:石膏地聚物在高温下的收缩率和膨胀率均较低，线收缩率仅为普通水泥的1/5-1/8。此外，其膨胀系数可调，可通过调整Si/AI比来控制，以适应不同应用场景的需求。
耐高温性能:石膏地聚物在1000~1200℃之间不氧化、不分解，且具有优异的抗冻性和抗氧化性。在高温下，其强度甚至可能上升，因为高温促进了新矿物晶体的形成。
耐久性好:石膏地聚物具有稳定的网络结构，能够避免普通水泥因金属离子迁移与骨料反应而引起的碱集料反应，从而提高了其耐久性。
2.化学性能
固定金属离子能力强:石膏地聚物的结构具有环状分子链构成的“类晶体”结构，能够有效固定Hg、As、Fe、Mn等多种金属离子，固定率大于或等于90%。
水化和硬化速度快:石膏地聚物在溶胶形成和脱水反应过程中速度较快，能够迅速形成网络骨架，从而快速制得高强度制品。例如，在室温下，地聚物砂浆在20℃下水化4小时后，其强度即可达到最终强度的70%左右。
耐酸性强:石膏地聚物在室温下较难与酸(除HF酸外)反应，具有优异的耐酸性能。在硫酸等强酸环境中，其强度保留率显著高于普通硅酸盐水泥。
抗氧化能力高:石膏地聚物是无机聚合物缩聚大分子，由硅氧四面体及铝氧四面体通过桥氧连接而成，具有较高的聚合度和抗氧化能力。
石膏地聚物的制备方法
石膏地聚物的制备过程主要包括原材料的选择与预处理、碱激发剂的配制、混合搅拌、成型及养护等步骤。以下是具体的制备方法:
1.原材料的选择与预处理
硅铝原材料:包括粉煤灰、矿渣、煤矸石、磷渣、赤泥等含铝硅酸盐的无定形物质。这些原材料需经过适当的粉磨处理，以满足制备要求。
石膏: 可以使用脱硫石膏、重金属石膏等作为钙源，提供地聚合物所需的钙元素。
碱性激发剂:常用的碱性激发剂包括苛性钠、苛性钾、水玻璃和硅酸钾等。其模数和用量需根据具体原材料和制备需求进行调试。
2.碱激发剂的配制
根据所选原材料和制备目标，确定碱性激发剂的种类和模数。模数表示溶液中SiO2与Na2O的物质的量比，对最终产品的性能有重要影响。
将碱性激发剂按照预定比例配制好，并充分搅拌均匀。
3.混合搅拌
将预处理好的硅铝原材料、石膏和碱性激发剂按一定比例混合均匀。在搅拌过程中，可适量加入水以调节混合物的稠度和流动性。
搅拌至混合物均匀且无结块后，即可进行下一步操作。
4.成型
将混合均匀的物料装入模具中，并进行振动或捣实以排除气泡和多余水分。
根据需要制备成不同形状和尺寸的试样或制品。
5.养护
将成型好的试样或制品置于标准养护条件下进行养护(如温度为(20±2)℃，相对湿度为95%)。
养护时间根据具体需求和制备条件而定，一般为7天至28天不等。
养护结束后，即可进行性能测试和应用研究。通过以上步骤，可以制备出具有优良性能的石膏地聚物材料。这种材料在建筑材料、环境保护及材料工程等领域具有广泛的应用前景和重要的经济价值。
来源：石膏建材网
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