一种制备磁化水UHPC的装置及工艺

一种制备磁化水uhpc的装置及工艺
技术领域
1.本发明属于建筑材料领域，具体来说是一种制备磁化水uhpc的装置及工艺。


背景技术：

2.超高性能混凝土(uhpc)具有超高力学性能、耐久性、韧性等优异性能，自诞生以来一直是土木工程领域的研究热点。但是由于uhpc拌合物粘度大，导致其制备难度大。而且为了实现超高性能，uhpc在原材料选择、制备工艺、养护制度等方面追求极致，这使得常规方法已难以进一步提高其力学性能。另外，作为uhpc掺合料之一的偏高岭土由高岭土高温煅烧得到，存在设备技术要求高、耗能高等不足，且高品位的偏高岭土因其在也应用于其它领域，导致其价格较高，不利于在建材领域规模化应用。
3.申请号2020116186222的中国发明专利申请文件，将再生混凝土细骨料和微粉利用研磨机研磨后制得再生uhpc微粉，将uhpc再生微粉与激发剂均匀搅拌混合制得再生uhpc水泥，该发明专利节约了uhpc水泥的使用量，为uhpc制备提供了更多原材料选择。申请号2019110395607的中国发明专利申请文件，分别将粉煤灰与水利用球磨机混合、将高炉矿渣、水、分散剂用球磨机混合、将尾矿用干磨机磨细，然后将上述三组材料与减水剂、钢纤维混合搅拌制得绿色uhpc材料，该发明专利在制备uhpc前将部分材料利用球磨机提前混合，明显降低了uhpc的制备难度。
4.申请号2020106099092的中国发明专利申请文件，公开了烷基链为主链、末端为羧酸或羧酸盐侧链、聚醚侧链、末端为磷酸或亚磷酸取代的多元醇胺基侧链等多种侧链的超塑化剂，该塑化剂全面增强了对所有胶凝材料的附着能力，从而削弱颗粒摩擦，降低了uhpc拌合的粘度。申请号2020105905655的中国发明专利申请文件，以邻苯二甲酸酐、多元醇聚合物、磷酸化试剂为原料研究了一种混凝土降粘剂，并用于水胶比为0.12～0.20uhpc中，显著降低了uhpc粘度，降低了uhpc的制备和施工难度。
5.申请号2021110829641的中国发明专利申请文件，将煤系高岭土与水混合进行高速搅拌破碎成颗粒，然后600度高温处理后得到高活性偏高岭土。申请号2021101182191的中国发明专利申请文件，将高岭土在旋风预热器内进行多次热处理和气固分离后，送入煅烧炉煅烧，得到高活性偏高岭土，一定程度上降低了偏高岭土制备的能耗。
6.现有技术虽然取得了一定的进步，但尚存在以下问题：
7.(1)在uhpc制备方面，即有研究成果主要从降低uhpc拌合物粘度的方法从而降低uhpc的制备难度，但没有对uhpc原材料水化活性发掘，相应地没有考虑如何充分提高uhpc的力学性能。
8.(2)偏高岭土制备未考虑使用低品位高岭土，且主要采用煅烧方式制备，仍需消耗高品位自然资源和大量耗能。


技术实现要素：

9.本发明的目的在于提供一种制备磁化水uhpc的装置及工艺，实现普通高岭土粘土
制备偏高岭土并用于uhpc制备，及解决uhpc制备时搅拌困难和充分发掘uhpc强度问题。
10.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
11.一种制备磁化水uhpc的装置，包括陶瓷外罐以及位于所述陶瓷外罐内的陶瓷内罐和筛网，
12.所述陶瓷外罐置于滚筒式球磨机上，所述陶瓷内罐表面开设有多个出料孔，所述陶瓷内罐外表面包裹有所述筛网。
13.进一步地，还包括铁框架和一组外置磁铁，所述铁框架固定在滚筒式球磨机上，所述一组外置磁铁固定于所述铁框架上并位于所述陶瓷外罐的外部，所述一组外置磁铁包括两个相对设置的外置弧形磁铁。
14.进一步地，还包括一组内置磁铁，所述一组内置磁铁固定于所述陶瓷外罐与所述陶瓷内罐之间，所述一组内置磁铁包括两个相对设置的内置弧形磁铁。
15.进一步地，还包括四个助磨搅拌板，所述四个助磨搅拌板分别固定于两个相对设置的内置弧形磁铁的端部，每个助磨搅拌板的表面设有用于与内置弧形磁铁固定的第一螺栓孔、边缘开设有至少一个薄刃状研磨孔。
16.进一步地，还包括多个研磨球，所述多个研磨球设置于所述陶瓷内罐内。
17.进一步地，还包括两组密封紧固组件，每组密封紧固组件包括一个密封盖和紧固三角钢板，第一组密封紧固组件的密封盖用于密封所述陶瓷内罐的端口，所述紧固三角钢板上设置有紧固螺杆，第一组密封紧固组件的紧固三角钢板用于将第一组密封紧固组件的密封盖紧固于所述陶瓷内罐的端口上，第二组密封紧固组件的密封盖用于密封所述陶瓷外罐的端口，第二组密封紧固组件的紧固三角钢板用于将第二组密封紧固组件的密封盖紧固于所述陶瓷外罐的端口上。
18.采用上述的制备磁化水uhpc的装置制备磁化水uhpc的工艺，包括以下步骤：
19.步骤1：将第一原料高岭土粘土和陶瓷研磨球置于陶瓷内罐中并密封；
20.步骤2：将陶瓷内罐外表面包裹筛网及固定内置磁铁和助磨搅拌板后置于陶瓷外罐内；
21.步骤3：将第二原料注入陶瓷外罐，陶瓷外罐罐口密封后置于滚筒球磨机上，所述第二原料包括拌合水、助磨缓凝剂六偏磷酸钠、聚羧酸减水剂和降粘剂；
22.步骤4：将外置磁铁固定在铁框架上，将铁框架置于陶瓷外罐上下两侧并固定在滚筒球磨机上；
23.步骤5：运行滚筒球磨机使高岭土粘土机械活化20分钟至40分钟后，高岭土粘土的粉体通过陶瓷内罐上的出料孔和筛网进入陶瓷外罐中；
24.步骤6：将第三原料装入陶瓷外罐，密封后重新置于滚筒球磨机上，滚筒球磨机继续运行预定时间，第一至第三原料在助磨搅拌板作用下进一步磨细和混合成为uhpc拌合物；
25.步骤7：将uhpc拌合物倒出、浇注、养护得到磁化水uhpc。
26.进一步地，所述第三原料包括：p
·ⅱ52.5级及以上强度等级的硅酸盐水泥，sio2含量95％以上的硅灰；粒径不大于1mm石英砂。
27.进一步地，第一至第三原料的质量比为：30％～40％的p
·ⅱ52.5级及以上强度等级的硅酸盐水泥，5％～7％的sio2含量95％以上的硅灰，6％～30％高岭土粘土；25％～
40％的粒径不大于1mm石英砂；0.6％～0.7％、减水率40％以上的聚羧减水剂；1.0％～2.0％降粘剂；0.5％～1.0％的助磨缓凝剂六偏磷酸钠；25％～35％的拌合水。
28.进一步地，所述高岭土粘土中高岭土成分为50％以上，高岭土粘土研磨时装料量为不超过陶瓷内罐容积的50％。
29.本发明与现有技术相比，其显著优点在于：
30.(1)利用高岭土比粘土中其它成分易磨的特点，通过对普通高岭土粘土球磨机粉磨活化后，以偏高岭土为主的颗粒先被磨细并通过筛网，成为uhpc原材料，并与其它uhpc原材料一起被助磨搅拌板进一步研磨活化，有利于提高uhpc强度。
31.(2)通过陶瓷内罐表面和铁框架上设置磁铁，使uhpc拌合水成为磁化水，有利于提高uhpc强度。
32.(3)原材料磨细过程中，助磨搅拌板同时将原材料搅拌均匀，解决了uhpc制备困难问题。
附图说明
33.图1是本发明专利的装置立体示意图；
34.图2是本发明专利的图1a-a截面剖视图；
35.图3是本发明专利的铁框架示意图；
36.图4是本发明专利的陶瓷外罐示意图；
37.图5是本发明专利的陶瓷内罐示意图；
38.图6是本发明专利的外置磁铁示意图；
39.图7是本发明专利的密封盖示意图；
40.图8是本发明专利的紧固三角钢板示意图；
41.图9是本发明专利的筛网示意图；
42.图10是本发明专利的助磨搅拌板示意图；
43.图11是本发明专利的内置磁铁示意图；
44.图12是本发明专利的内置磁铁与助磨搅拌板连接示意图；
45.图13是本发明专利的陶瓷内罐、筛网、内置磁铁和助磨搅拌板相对位置示意图。
46.图中：1.框架端部螺栓孔、2.陶瓷外罐、3.框架中部螺栓孔、4.外置磁铁、5.铁框架、6.密封盖、7.紧固三角钢板、8.紧固螺杆、9.助磨搅拌板、10.内置磁铁、11.内罐、12.筛网、13.出料孔、14.研磨球、15.第二螺栓孔、16.第一螺栓孔、17.研磨孔、18.第三螺栓孔、19.第四螺栓孔。
具体实施方式
47.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
48.结合图1-13，一种制备磁化水uhpc的装置，包括陶瓷外罐2以及位于所述陶瓷外罐2内的陶瓷内罐11和筛网12，
49.所述陶瓷外罐2置于滚筒式球磨机上，所述陶瓷内罐11表面开设有多个出料孔13，
所述陶瓷内罐11外表面包裹有所述筛网12。
50.进一步地，结合图1，还包括铁框架5和一组外置磁铁4，所述铁框架5固定在滚筒式球磨机上，所述一组外置磁铁4固定于所述铁框架5上并位于所述陶瓷外罐2的外部，所述一组外置磁铁4包括两个相对设置的外置弧形磁铁。
51.进一步地，结合图2、11-13，还包括一组内置磁铁10，所述一组内置磁铁10固定于所述陶瓷外罐2与所述陶瓷内罐11之间，所述一组内置磁铁10包括两个相对设置的内置弧形磁铁。
52.进一步地，结合图10-13，还包括四个助磨搅拌板9，所述四个助磨搅拌板9分别固定于两个相对设置的内置弧形磁铁的端部，每个助磨搅拌板9的表面设有用于与内置弧形磁铁固定的第一螺栓孔16、边缘开设有至少一个薄刃状研磨孔17，助磨搅拌板用于机器运行旋转过程中对第一至第三原料进一步搅拌及研磨。
53.进一步地，还包括多个研磨球14，所述多个研磨球14设置于所述陶瓷内罐11内。
54.进一步地，结合图1、7-8，还包括两组密封紧固组件，每组密封紧固组件包括一个密封盖6和紧固三角钢板7，第一组密封紧固组件的密封盖6用于密封所述陶瓷内罐11的端口，所述紧固三角钢板7上设置有紧固螺杆，第一组密封紧固组件的紧固三角钢板7用于将第一组密封紧固组件的密封盖6紧固于所述陶瓷内罐11的端口上，第二组密封紧固组件的密封盖6用于密封所述陶瓷外罐2的端口，第二组密封紧固组件的紧固三角钢板7用于将第二组密封紧固组件的密封盖6紧固于所述陶瓷外罐2的端口上。
55.采用上述的制备磁化水uhpc的装置制备磁化水uhpc的工艺，包括以下步骤：
56.步骤1：将第一原料高岭土粘土和陶瓷研磨球14置于陶瓷内罐11中并密封；
57.步骤2：将陶瓷内罐11外表面包裹筛网12及固定内置磁铁10和助磨搅拌板9后置于陶瓷外罐2内；
58.步骤3：将第二原料注入陶瓷外罐2，陶瓷外罐2罐口密封后置于滚筒球磨机上，所述第二原料包括拌合水、助磨缓凝剂六偏磷酸钠、聚羧酸减水剂和降粘剂；
59.步骤4：将外置磁铁4固定在铁框架5上，将铁框架5置于陶瓷外罐2上下两侧并固定在滚筒球磨机上；
60.步骤5：运行滚筒球磨机使高岭土粘土机械活化20分钟至40分钟后，高岭土粘土的粉体通过陶瓷内罐11上的出料孔13和筛网12进入陶瓷外罐2中；
61.步骤6：将第三原料装入陶瓷外罐2，密封后重新置于滚筒球磨机上，滚筒球磨机继续运行预定时间，第一至第三原料在助磨搅拌板9作用下进一步磨细和混合成为uhpc拌合物；
62.步骤7：将uhpc拌合物倒出、浇注、养护得到磁化水uhpc。
63.进一步地，所述第三原料包括：p
·ⅱ52.5级及以上强度等级的硅酸盐水泥，sio2含量95％以上的硅灰；粒径不大于1mm石英砂。
64.进一步地，第一至第三原料的质量比为：30％～40％的p
·ⅱ52.5级及以上强度等级的硅酸盐水泥，5％～7％的sio2含量95％以上的硅灰，6％～30％高岭土粘土；25％～40％的粒径不大于1mm石英砂；0.6％～0.7％、减水率40％以上的聚羧减水剂；1.0％～2.0％降粘剂；0.5％～1.0％的助磨缓凝剂六偏磷酸钠；25％～35％的拌合水。
65.进一步地，所述高岭土粘土中高岭土成分为50％以上，高岭土粘土研磨时装料量
为不超过陶瓷内罐11容积的50％；所述拌合水为自来水；所述筛网12为200目不锈钢网；所述滚筒球磨机为市售普通滚筒球磨机。
66.实施例1
67.高岭土粘土为大同市云冈区煤海高岭土厂产高岭土与普通粘土混合物，高岭土含量为50％；水泥为泰州海螺水泥有限责任公司生产，p
·ⅱ52.5级硅酸盐水泥；硅灰为上海胜阔建筑材料有限公司生产，sio2含量95％以上；石英砂为长兴天禾建材有限公司生产，粒径1mm；聚羧减水剂为江苏苏博特新材料股份有限公司生产，含固量51.4％，减水剂饱和掺量点减水率40％以上；拌合水为生活用自来水；降粘剂为荣盛化工有限公司产，含固量50％；六偏磷酸钠为上海展云化工有限公司生产，分析纯。球磨机为宜兴市丁蜀浩强机械厂生产的陶瓷双罐球磨机，陶瓷内罐11和外罐2容量分别为1升和5升。
68.制备方法：
69.①
将高岭土粘土和陶瓷研磨球14置于陶瓷内罐11中并密封；
70.②
将陶瓷内罐11外表面包裹筛网12及固定内置弧形磁铁10和助磨搅拌板9后置于陶瓷外罐2内；
71.③
将拌合水、助磨缓凝剂六偏磷酸钠、聚羧酸减水剂和降粘剂注入陶瓷外罐2，罐口密封后置于滚筒球磨机上；
72.④
将外置磁铁4固定在铁框架5上；
73.⑤
将铁框架5置于陶瓷外罐2上下两侧并固定在滚筒球磨机上；
74.⑥
运行滚筒球磨机使高岭土粘土机械活化20分钟至40分钟后，以偏高岭土为主要成分的粉体通过罐体上的连通孔和筛网12进入陶瓷外罐2中；
75.⑦
将uhpc其它原料装入陶瓷外罐2，密封后重新置于滚筒球磨机上，滚筒球磨机继续运行10分钟，偏高岭土和uhpc其它原材料在助磨搅拌板9作用下进一步磨细和混合成为uhpc拌合物；
76.⑧
将uhpc拌合物倒出，按jg/t 408-2019测试流动性，按gb/t31387-2015浇注成型、养护和测试力学性能。
77.实施例1-实施例-3配方见表1，制备工艺相同。
78.比较例1配方见表1，制备工艺相同。
79.各实施例和比较例结果见表2
80.表1实施例与比较例配方
[0081][0082]
表2测试结果
[0083][0084][0085]
保持uhpc原材料比例不变，高岭土粘土机械活化不同时间，对比实施例1、2、3与比较例，高岭土粘土机械活化10分钟时，陶瓷外罐2中未有偏高岭土进入，高岭土粘土机械活化20分钟至40分钟时，随着机械活化时间延长，陶瓷外罐2中偏高岭土成分和粘土其它成分的比例均提高，但偏高岭土成分增加比例更大，uhpc抗折、抗压强度均显著提高，但机械活化40分钟后uhpc拌合物流动度为0，已不易浇注成型，即机械活化时间不宜更长。
[0086]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界。