CN112479662B - 一种低温搅拌控制碱激发矿渣砂浆收缩的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低温搅拌控制碱激发矿渣砂浆收缩的方法及装置，其方法包括（1）组装低温搅拌控制装置；（2）矿渣与水玻璃混合在‑5℃～5℃的水浴中混合搅拌60s，制备均匀的碱激发矿渣浆体；（3）按照砂胶比为3:1，加入标准砂，继续搅拌10～50min；（4）采用千分表，在温度为20℃，相对湿度为50‑60%的环境下原为试样的长度变化，评价碱激发矿渣的收缩率。本发明采用双层不锈钢搅拌锅和低温控制装置，通过外循环冷却的方法把碱激发矿渣搅拌过程中产生的热量及时散失，从而延长碱激发矿渣解聚的时间，产生更多的凝胶，从而调控该材料的收缩；还可以用于评价低温搅拌控制碱激发矿渣收缩率，为碱激发矿渣及其混凝土的设计与应用提供新的试验研究方法。

Description

一种低温搅拌控制碱激发矿渣砂浆收缩的方法及装置
技术领域
本发明属于无机非金属材料技术领域，具体涉及了一种低温搅拌控制碱激发矿渣砂浆收缩的方法及装置。
背景技术
碱激发矿渣材料由矿渣与碱激发剂（NaOH、KOH、水玻璃等）常温下制备的一种新型无机胶凝材料。该材料具有快硬早强，绿色环保，耐化学腐蚀等优点，但是其收缩是普通硅酸盐水泥混凝土的三倍以上，随着水玻璃模数和碱度增加，试样的收缩增加。究其原因，主要是因为矿渣在强碱溶液下，溶出的钙离子与硅酸跟了迅速反应生成凝胶，并放出大量的热量，促使该材料快速固化，由于形成的凝胶层很薄，与未反应的残余矿渣性质不同，因此收缩大。国内外研究主要从原材料组成和碱激发剂调控该材料的收缩，然而很难调控其收缩小于0.1%，因此限制碱激发矿渣及其混凝土的大规模应用。目前国内外研究人员尚未从低温搅拌角度，延长搅拌时间，降低碱激发矿渣的收缩。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的技术空白，提供一种低温搅拌控制碱激发矿渣砂浆收缩的方法及装置。本发明为碱激发矿渣及其混凝土的设计、制备与应用提供一种新的方法。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种低温搅拌控制碱激发矿渣砂浆收缩的方法，包括以下步骤：
步骤一，组装低温搅拌控制装置；所述的低温搅拌控制装置主要由双层不锈钢搅拌锅、搅拌器和低温控制装置组成；所述的搅拌器的搅拌端伸入双层不锈钢搅拌锅内部；所述的低温控制装置设有低温乙醇的输出口和回收口；所述的双层不锈钢搅拌锅的底部设有进液口，顶部设有排气口；所述的低温控制装置的输出口通过冷却管与双层不锈钢搅拌锅的进液口相连通，低温控制装置的回收口通过回收管与双层不锈钢搅拌锅的排气口相连通；
步骤二，向双层不锈钢搅拌锅中加入矿渣、水玻璃与水，通入低温乙醇，控制双层不锈钢搅拌锅内的温度为-5℃～5℃，混合搅拌60s，制备均匀的碱激发矿渣浆体；
步骤三，按照砂胶比为3:1，向双层不锈钢搅拌锅中加入标准砂，继续搅拌10～50min，即得碱激发矿渣砂浆。
低温搅拌控制碱激发矿渣砂浆收缩的方法还包括步骤四，测试试样收缩率，具体为：将步骤三搅拌好的碱激发矿渣砂浆在常温下注入40×40×160mm的标准模具中，24h脱模后，在20℃，相对湿度为50～60%条件下，通过千分表原位测试碱激发矿渣砂浆试样的变化长度，计算试样的收缩率。
本发明进一步说明，所述的矿渣为工业新磨高炉水淬矿渣，过200目筛。
本发明进一步说明，所述的水玻璃为模数1.0～2.0的液体水玻璃或模数为2.0的粉体水玻璃。
本发明进一步说明，所述的水玻璃与矿渣的混合比例按照碱度为4%～6%。
本发明还提供了一种低温搅拌控制装置，主要由双层不锈钢搅拌锅、搅拌器和低温控制装置组成；所述的搅拌器的搅拌端伸入双层不锈钢搅拌锅内部；所述的低温控制装置设有低温乙醇的输出口和回收口；所述的双层不锈钢搅拌锅的底部设有进液口，顶部设有排气口；所述的低温控制装置的输出口通过冷却管与双层不锈钢搅拌锅的进液口相连通，低温控制装置的回收口通过回收管与双层不锈钢搅拌锅的排气口相连通。
本发明进一步说明，所述的低温控制装置用于向双层不锈钢搅拌锅输出低温乙醇控制双层不锈钢搅拌锅内部温度，并将回收的乙醇重新降温进行重复利用。本发明采用的低温控制装置为直接在市场上购买获得的产品，例如郑州长城科工贸有限公司生产的DHJF-4002WH低温恒温搅拌反应浴等等，只要能够要求设备稳定提供-5℃～5℃的冷却液就可以了。
本发明的低温搅拌控制装置在低温搅拌碱激发矿渣砂浆中的应用。
本发明的优点：
1.本发明采用双层不锈钢搅拌锅和低温控制装置，通过外循环冷却的方法把碱激发矿渣搅拌过程中产生的热量及时散失，从而延长碱激发矿渣解聚的时间，产生更多的凝胶，从而调控该材料的收缩。
2.本发明为碱激发矿渣及其混凝土的室内制备提供一种新的制备方法，可以推动碱激发矿渣在工厂预制构件中的应用。
3.本发明可以用于评价低温搅拌控制碱激发矿渣收缩率，为碱激发矿渣及其混凝土的设计与应用提供新的试验研究方法。
附图说明
图1是本发明中采用的低温搅拌控制装置的结构示意图。
附图标记：1-双层不锈钢搅拌锅，2-搅拌器，3-冷却管，4-回收管，5-低温控制装置。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明。
实施例1：
如图1所示，一种低温搅拌控制装置，主要由双层不锈钢搅拌锅1、搅拌器2和低温控制装置5组成；所述的搅拌器2的搅拌端伸入双层不锈钢搅拌锅1内部；所述的低温控制装置5设有低温乙醇的输出口和回收口；所述的双层不锈钢搅拌锅1的底部设有进液口，顶部设有排气口；所述的低温控制装置5的输出口通过冷却管3与双层不锈钢搅拌锅1的进液口相连通，低温控制装置5的回收口通过回收管4与双层不锈钢搅拌锅1的排气口相连通。
应用实施例1的低温搅拌控制装置的实施例如下：
实施例2：
一种低温搅拌控制碱激发矿渣砂浆收缩的方法，包括以下步骤：
步骤一，组装低温搅拌控制装置；
步骤二，向双层不锈钢搅拌锅1中加入矿渣、水玻璃与水，通入低温乙醇，控制双层不锈钢搅拌锅1内的温度为-5℃～5℃，混合搅拌60s，制备均匀的碱激发矿渣浆体；
步骤三，按照砂胶比为3:1，向双层不锈钢搅拌锅1中加入标准砂，继续搅拌10～50min，即得碱激发矿渣砂浆。
所述的矿渣为工业新磨高炉水淬矿渣，过200目筛。所述的水玻璃为模数1.0～2.0的液体水玻璃或模数为2.0的粉体水玻璃。所述的水玻璃与矿渣的混合比例按照碱度为4%～6%。
实施例3：
本实施例与实施例2的区别在于：
还包括步骤四，测试试样收缩率，具体为：将步骤三搅拌好的碱激发矿渣砂浆在常温下注入40×40×160mm的标准模具中，24h脱模后，在20℃，相对湿度为50～60%条件下，通过千分表原位测试碱激发矿渣砂浆试样的变化长度，计算试样的收缩率。
应用实例1：
碱激发矿渣由10份模数为2.0的粉体钠水玻璃与90份高炉矿渣粉体混合，水灰比为0.35，砂胶比为3:1，在低温搅拌控制装置中，控制搅拌温度为5℃，搅拌10min，浆体混合均匀，注入40×40×160mm的标准模具中，24h脱模后，在温度20℃，湿度为50～60%环境下，千分尺原位测试56天内的长度变化。该材料的56d的收缩0.16%。
应用实例2：
碱激发矿渣由模数为1.5的液体钠水玻璃与高炉矿渣粉体按照碱度（Na2O占矿渣质量的百分比）为6%混合，水灰比为0.35，砂胶比为3:1，在低温搅拌控制装置中，控制搅拌温度为5℃，搅拌50min，浆体混合均匀，注入40×40×160mm的标准模具中，24h脱模后，在温度20℃，湿度为50～60%环境下，千分尺原位测试56天内的长度变化。该材料的56d的收缩0.08%。
应用实例3：
碱激发矿渣由10份模数为1.0的粉体钠水玻璃与90份高炉矿渣粉体混合，水灰比为0.35，砂胶比为3:1，在低温搅拌控制装置中，控制搅拌温度为-5℃，搅拌10min，浆体混合均匀，注入40×40×160mm的标准模具中，24h脱模后，在温度20℃，湿度为50～60%环境下，千分尺原位测试56天内的长度变化。该材料的56d的收缩0.13%。
应用实例4：
碱激发矿渣由模数为2.0的液体钠水玻璃与高炉矿渣粉体按照碱度为4%混合，水灰比为0.35，砂胶比为3:1，在低温搅拌控制装置中，控制搅拌温度为-5℃，搅拌50min，浆体混合均匀，注入40×40×160mm的标准模具中，24h脱模后，在温度20℃，湿度为50～60%环境下，千分尺原位测试56天内的长度变化。该材料的56d的收缩0.06%。
应用实例5：
碱激发矿渣由模数为1.0的液体钠水玻璃与高炉矿渣粉体按照碱度为5%混合，水灰比为0.35，砂胶比为3:1，在低温搅拌控制装置中，控制搅拌温度为0℃，搅拌50min，浆体混合均匀，注入40×40×160mm的标准模具中，24h脱模后，在温度20℃，湿度为50～60%环境下，千分尺原位测试56天内的长度变化。该材料的56d的收缩0.08%。
显然，上述实施例仅仅是为了清楚的说明本发明所作的举例，而并非对本发明实施的限定。对于所属技术领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动；这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举；而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种低温搅拌控制碱激发矿渣砂浆收缩的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，组装低温搅拌控制装置；所述的低温搅拌控制装置主要由双层不锈钢搅拌锅（1）、搅拌器（2）和低温控制装置（5）组成；所述的搅拌器（2）的搅拌端伸入双层不锈钢搅拌锅（1）内部；所述的低温控制装置（5）设有低温乙醇的输出口和回收口；所述的双层不锈钢搅拌锅（1）的底部设有进液口，顶部设有排气口；所述的低温控制装置（5）的输出口通过冷却管（3）与双层不锈钢搅拌锅（1）的进液口相连通，低温控制装置（5）的回收口通过回收管（4）与双层不锈钢搅拌锅（1）的排气口相连通；
步骤二，向双层不锈钢搅拌锅（1）中加入矿渣、水玻璃与水，通入低温乙醇，控制双层不锈钢搅拌锅（1）内的温度为-5℃～5℃，混合搅拌60s，制备均匀的碱激发矿渣浆体；
步骤三，按照砂胶比为3:1，向双层不锈钢搅拌锅（1）中加入标准砂，继续搅拌10～50min，即得碱激发矿渣砂浆。
2.根据权利要求1所述的低温搅拌控制碱激发矿渣砂浆收缩的方法，其特征在于，还包括步骤四，测试试样收缩率，具体为：将步骤三搅拌好的碱激发矿渣砂浆在常温下注入40×40×160mm的标准模具中，24h脱模后，在20℃，相对湿度为50～60%条件下，通过千分表原位测试碱激发矿渣砂浆试样的变化长度，计算试样的收缩率。
3.根据权利要求1或2所述的低温搅拌控制碱激发矿渣砂浆收缩的方法，其特征在于，所述的矿渣为工业新磨高炉水淬矿渣，过200目筛。
4.根据权利要求1或2所述的低温搅拌控制碱激发矿渣砂浆收缩的方法，其特征在于，所述的水玻璃为模数1.0～2.0的液体水玻璃或模数为2.0的粉体水玻璃。
5.根据权利要求1或2所述的低温搅拌控制碱激发矿渣砂浆收缩的方法，其特征在于，所述的水玻璃与矿渣的混合比例按照碱度为4%～6%。
6.一种低温搅拌控制装置，其特征在于：主要由双层不锈钢搅拌锅（1）、搅拌器（2）和低温控制装置（5）组成；所述的搅拌器（2）的搅拌端伸入双层不锈钢搅拌锅（1）内部；所述的低温控制装置（5）设有低温乙醇的输出口和回收口；所述的双层不锈钢搅拌锅（1）的底部设有进液口，顶部设有排气口；所述的低温控制装置（5）的输出口通过冷却管（3）与双层不锈钢搅拌锅（1）的进液口相连通，低温控制装置（5）的回收口通过回收管（4）与双层不锈钢搅拌锅（1）的排气口相连通。
7.根据权利要求6所述的低温搅拌控制装置，其特征在于：所述的低温控制装置（5）用于向双层不锈钢搅拌锅（1）输出低温乙醇控制双层不锈钢搅拌锅（1）内部温度，并将回收的乙醇重新降温进行重复利用。
8.根据权利要求6所述的低温搅拌控制装置，其特征在于：在低温搅拌碱激发矿渣砂浆中的应用。
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