CN112710524A - 一种快速筛选适用于矿物掺合料的改性剂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快速筛选适用于矿物掺合料的改性剂的方法，步骤如下：将矿物掺合料与改性剂进行混合后得到改性后的矿物掺合料；将改性后的矿物掺合料与水进行混合得到混合浆料；将混合浆料加入模具中，在室温下静置处理成型后得到固体状试样；对固体状试样进行加热蒸养，冷却至室温后进行抗压强度测试；将所得测试结果与按国际标准检测得到的数据进行比对，找出两者的关联性，即可用于快速判断该改性剂是否适用于所述矿物掺合料。本发明利用高温养护提高钢渣等矿物掺合料的水化速率，大大缩短检测时间，试件从制备到成型只需1‑3天，与现有技术中28天的检测时间相比，本发明可以达到快速检测的目的。
Description
技术领域
本发明属于矿物掺合料技术领域，具体涉及一种快速筛选适用于矿物掺合料的改性剂的方法。
背景技术
矿物掺合料是指在配制混凝土时加入的能改善新拌混凝土和硬化混凝土性能的无机矿物细粉。矿物掺合料有粉煤灰、粒化高炉矿渣、硅灰、石灰石粉、钢渣、磷渣粉、沸石粉、复合矿物掺合料等，其中钢渣是一种钢铁工业生产产生的工业废渣，钢渣含有与水泥熟料相似的化学成分和矿物组成，具有一定的胶凝性，因此具有作为胶凝材料或胶凝材料掺合剂使用的潜能。
但相对于水泥熟料，钢渣等矿物掺合料中矿物组成中的硅酸三钙、硅酸二钙等含量相对较少，而且矿物组成存在过烧的状态，水化能力相对较弱，表现为胶凝性不高，7d和28d的抗压强度低，活性低。为提高钢渣等矿物掺合料的活性，在粉磨的过程中都会加入不同改性剂来提高废渣的活性指数。但不同的废渣需要合适的改性剂，且改性剂合适的掺加量也需要通过活性试验来确定。
确定改性剂对钢渣活性改善的效果基本是采用活性检测方法，现有的关于活性检测方法国家标准包括GB/T 20491-2017《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》、GB/T 51003-2014《矿物掺合料应用技术规范》以及GB/T 26751-1999《水泥胶砂强度检验方法》。根据上述国标的规定，检测方法基本可概括为：将改性后的矿物掺合料与标准水泥按3：7的比例混合，加水搅拌后倒入模具，模具为40mm×40mm×160mm的棱柱体，而后进行28天养护，测试其活性。当采用上述活性检测方法甄别大量改性剂或组合时就需要耗费大量的时间、原料，且过程复杂。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种快速筛选适用于矿物掺合料的改性剂的方法，以解决现有技术中的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种快速筛选适用于矿物掺合料的改性剂的方法，包括步骤如下：
S1、将矿物掺合料与改性剂进行混合后得到改性后的矿物掺合料；优选的，所述矿物掺合料为钢渣、粉煤灰、粒化高炉矿渣、硅灰、石灰石粉、磷渣粉或沸石粉中的一种。
S2、将改性后的矿物掺合料与水按照质量比2:1进行混合得到混合浆料；
S3、将混合浆料加入模具中，在室温下静置处理成型后得到固体状试样；对固体状试样进行加热蒸养，冷却至室温后进行抗压强度测试，将所得测试结果与按国际标准检测(GB/T 51003-2014)得到的数据进行比对，找出两者的关联性，即可用于快速判断所用改性剂是否适用于所述矿物掺合料。
作为优选的技术方案，步骤S3中，所述模具为圆柱状模具，其直径为40mm，高度为40mm。所述室温下静置处理的时间为12-48h。所述加热蒸养是在高温蒸养箱中进行的，所述加热蒸养的温度为70-150℃，时间为24-72h。进一步优选的，所述加热蒸养的温度为100-150℃，时间为24-72h。
本发明的原理在于：钢渣等矿物掺合料中含有硅酸三钙、硅酸二钙等具有胶凝性物质，加热蒸养步骤通过提高环境的温度，从而促进硅酸三钙、硅酸二钙的水化进程，进而能够在较短的时间内完成检测。按照本发明提供的方法所得的检测结果与国标中的检测结果具有极好的线性关系，因此按照本发明中方法所得的检测结果可用于判断改性剂对钢渣等矿物掺合料的改性效果，有助于快速筛选出适用于该矿物掺合料的改性剂。
与现有技术相比，本发明有益效果体现在：
(1)本发明利用高温养护提高钢渣等矿物掺合料的水化速率，大大缩短检测时间，试件从制备到成型只需1-3天，与现有技术中28天的检测时间相比，本发明可以达到快速检测的目的。
(2)本申请提供的检测方法中仅涉及纯的钢渣粉末和改性剂，与国标中的检测方法才给相比，本方法中不添加水泥，能够节省检测过程中所需的材料消耗，降低检测成本。
(2)本发明检测所用的模具体积小，检测试样体积小，便于放置，也能够在同一批次制备几十个试件，为高通量实验创造了条件。
附图说明：
图1为按照本发明中的方法和国标方法分别在100℃时蒸养1d和3d的检测结果对比图；
图2为按照本发明中的方法和国标方法在不同蒸养温度下的测试结果对比图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作更进一步的说明。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种快速筛选适用于矿物掺合料的改性剂的方法，包括步骤如下：
S1、选用钢渣粉为矿物掺合料，将钢渣粉与待测改性剂进行混合后得到改性后的钢渣粉；具体实施方式中，选用二十种不同配方的待测改性剂作为试验对象，这些改性剂的配方见表1，表中物质用量参考基准为钢渣粉的质量；
S2、将改性后的钢渣粉与水按照质量比2:1进行混合得到混合浆料；
S3、将混合浆料加入直径为40mm、高度为40mm的圆柱状模具中，在室温下静置1d后得到固体状试样；将固体状试样放入高温蒸养箱中进行高温蒸养,高温蒸养的温度和时间如表2所示，冷却至室温得到待检测试样。照GB/T17671-1999中的方法对试样进行抗压强度测试并记录结果。
另外，按国际标准GB/T 51003-2014中的检测方法选用表1中的二十组改性剂对钢渣粉进行改性并记录检测结果。
采用本发明中的方法进行检测的结果(简称“快速方法”)和采用国际标准GB/T51003-2014方法进行检测的结果(简称“国标方法”)如表2所示。
表1二十种不同配方的待测改性剂
图2为二十种待测改性剂按两种方法分别进行检测所得检测结果
对表2中的检测结果数据进行分析、比对，找出快速方法和国标方法两种检测结果数据之间的关联性。以快速方法所得的结果为横坐标，以国标方法结果为纵坐标进行描点拟合，结果如图1、图2所示，其中：
图1为本发明提供的快速方法在100℃时，不同蒸养时间(1d、3d)条件下检测结果与国标检测结果之间关系图；当快速方法蒸养时间为1d时，y＝62.20+1.071x，R2＝0.9822；蒸养时间为3d时，y＝65.88+1.059x，R2＝0.9957；
图2为本发明提供的快速方法在1d蒸养时间下，不同蒸养温度条件下检测结果与国标检测结果之间关系图；当蒸养温度为70℃时，y＝57.175+1.075x，R2＝0.9965；当蒸养温度为100℃时，y＝62.20+1.071x，R2＝0.9822；当蒸养温度为150℃时，y＝66.08+1.0662x，R2＝0.9974；
综上可知，本发明提供的快速方法与采用国标检测所得的结果之间存在良好的线性关系，其R2都在0.9以上。因此，本发明提供的快速方法所得的结果能够用于判断所用改性剂对钢渣粉的改性效果，可应用在实际工作中，帮助快速筛选适用于矿物掺合料的改性剂。
Claims (7)
1.一种快速筛选适用于矿物掺合料的改性剂的方法，其特征在于：包括步骤如下：
S1、将矿物掺合料与改性剂进行混合后得到改性后的矿物掺合料；
S2、将改性后的矿物掺合料与水进行混合得到混合浆料；
S3、将混合浆料加入模具中，在室温下静置处理成型后得到固体状试样；对固体状试样进行加热蒸养，冷却至室温后进行抗压强度测试；将所得测试结果与按国际标准检测得到的数据进行比对，找出两者的关联性，即可用于快速判断改性剂是否适用于所述矿物掺合料。
2.根据权利要求1所示的方法，其特征在于：步骤S1中，所述矿物掺合料为钢渣、粉煤灰、粒化高炉矿渣、硅灰、石灰石粉、磷渣粉或沸石粉中的一种。
3.根据权利要求1所示的方法，其特征在于：步骤S2中，改性后的矿物掺合料与水的混合质量比为2:1。
4.根据权利要求1所示的方法，其特征在于：步骤S3中，所述模具为圆柱状模具，其直径为40mm，高度为40mm。
5.根据权利要求1所示的方法，其特征在于：步骤S3中，所述室温下静置处理的时间为12-48h。
6.根据权利要求1所示的方法，其特征在于：步骤S3中，所述加热蒸养是在高温蒸养箱中进行的；加热蒸养的温度为70-150℃，时间为24-72h。
7.根据权利要求6所示的方法，其特征在于：步骤S3中，所述加热蒸养的温度为100-150℃，时间为24-72h。
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