CN108455884B - 一种具有相变潜热钢渣的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有相变潜热钢渣的制备方法，属于钢渣应用技术领域，通过制备成相变潜热钢渣A和相变潜热钢渣B备用，将相变潜热钢渣A和相变潜热钢渣B按照重量比1:1‑3混合均匀后，即得具有相变潜热的钢渣。本发明的方法制备出来的相变潜热钢渣，可以用来在制备混凝土的过程中代替砂和碎石使用。在混凝土制备过程中使用该相变潜热钢渣，可以在混凝土硬化后持续影响混凝土的中心温度，使其不至于突破极限而产生裂纹；此外，该具有相变潜热钢渣的制备方法工艺简单，便于机械化操作，适合推广使用。
Description
技术领域
本发明属于钢渣应用技术领域，具体涉及一种具有相变潜热钢渣的制备方法。
背景技术
2016年我国钢产量为11.38亿吨，连续21年世界第一，按照钢渣产量为粗钢的15～20％计算，2016年的钢渣产量在2亿吨左右。而目前我国钢渣的利用率只有10％左右，作为利用率低的固体废弃物，钢渣的堆放带来了严重的环境问题，且占用了大片土地，为社会经济和生态环境的可持续发展带来了巨大的压力。
随着国家经济的发展，建筑物对耐久性的要求越来越高，对于钢筋混凝土而言，开裂是构件服役寿命大幅度降低的罪魁祸首。在各种混凝土开裂风险中，温度裂纹是一种常见的且控制难度相对较大的裂纹。由于胶凝材料的过度粉磨和追求早期强度，混凝土拌合物的早期水化放热量增加，水化放热峰提前出现，这些都对混凝土温度裂纹的控制产生不利影响。
通过加冰或者冷冻骨料等手段可以有效降低温度裂纹的发生几率，但是由于用水量在混凝土拌合物中有着严格的限制，因此，加冰总量较低，而冷冻骨料对设备的要求较高，且这两种方式仅能控制混凝土的入模温度，对混凝土成型后的温度变化则无法干预。
相变潜热材料已在军事、航空等领域得到了较为广泛的应用，然而其自身的化学性质对混凝土的性能有较大的影响，因此不能作为混凝土的组分加入到混凝土中。
综合利用率较低的钢渣颗粒具有强度高、内部多孔的特点，适合作为存储相变潜热材料的载体。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于提供一种具有相变潜热钢渣的制备方法，制备方法工艺简单，便于机械化操作。
技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种具有相变潜热钢渣的制备方法，包括如下步骤：
1)将六水氯化钙加热液化，接着将粒径范围为2-5毫米的钢渣颗粒浸没在液化后的六水氯化钙中，保温后取出，冷却至室温备用；
2)使用聚乙烯醇配制成水溶液，将步骤1)冷却后的钢渣颗粒常温下浸泡在制备好的聚乙烯醇水溶液中，浸泡后取出，常温下晾干后制备成相变潜热钢渣A备用；
3)将三水乙酸钠加热液化，接着将粒径范围为2-5毫米的钢渣颗粒浸没在液化后的三水乙酸钠中，保温后取出，冷却至室温备用；
4)使用聚乙烯醇配制成水溶液，将步骤3)冷却后的钢渣颗粒常温下浸泡在制备好的聚乙烯醇水溶液中，浸泡后取出，常温下晾干后制备成相变潜热钢渣B备用；
5)将步骤2)制备成的相变潜热钢渣A和步骤4)制备成的相变潜热钢渣B按照重量比1:1-3混合均匀后，即得具有相变潜热的钢渣。
步骤1)和步骤3)中，所述的钢渣颗粒为经过热闷处理安定性合格的钢渣颗粒。
步骤1)中，将六水氯化钙加热至40℃液化，保温温度为40℃，时间为2h。
步骤2)和步骤4)中聚乙烯醇水溶液的质量浓度为5％。
步骤3)中，将三水乙酸钠加热至70℃液化，保温温度为70℃，时间为2h。
步骤2)和步骤4)中聚乙烯醇的聚合度为1700，醇解度为88％的聚乙烯醇或者聚合度为1700，醇解度为92％的聚乙烯醇。
步骤2)和步骤4)中，所述的浸泡的时间为20-40分钟。
发明原理：在混凝土制备过程中使用该相变潜热钢渣，当混凝土的内部温度升至30℃左右时，六水氯化钙发生相变，吸收了较多的热量，使得混凝土内部的温度上升速率大为减缓，当混凝土的内部温度升至60℃左右时，三水乙酸钠也起着有效降低混凝土内部温度上升的速率，因此，相变潜热材料的加热可以在混凝土升温阶段有效降低混凝土的中心和表面温度差。在降温阶段，相变潜热材料同样可以延缓混凝土降温速度，降低混凝土因热振产生的温度裂纹；可以在混凝土硬化后持续影响混凝土的中心温度，使其不至于突破极限而产生裂纹；聚乙烯醇能够形成一层保护膜，将钢渣和六水氯化钙与混凝土相隔开，将钢渣和三水乙酸钠与混凝土相隔开，有效保护了相变潜热材料。
有益效果：与现有技术相比，本发明的方法制备出来的相变潜热钢渣，可以用来在制备混凝土的过程中代替砂和碎石使用。在混凝土制备过程中使用该相变潜热钢渣，可以在混凝土硬化后持续影响混凝土的中心温度，使其不至于突破极限而产生裂纹；此外，该具有相变潜热钢渣的制备方法工艺简单，便于机械化操作，适合推广使用。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的说明。
一种具有相变潜热钢渣的制备方法，包括如下步骤：
1)将六水氯化钙加热液化，接着将粒径范围为2-5毫米的钢渣颗粒浸没在液化后的六水氯化钙中，保温后取出，冷却至室温备用；
2)使用聚乙烯醇配制成水溶液，将步骤1)冷却后的钢渣颗粒常温下浸泡在制备好的聚乙烯醇水溶液中，浸泡后取出，常温下晾干后制备成相变潜热钢渣A备用；
3)将三水乙酸钠加热液化，接着将粒径范围为2-5毫米的钢渣颗粒浸没在液化后的三水乙酸钠中，保温后取出，冷却至室温备用；
4)使用聚乙烯醇配制成水溶液，将步骤3)冷却后的钢渣颗粒常温下浸泡在制备好的聚乙烯醇水溶液中，浸泡后取出，常温下晾干后制备成相变潜热钢渣B备用；
5)将步骤2)制备成的相变潜热钢渣A和步骤4)制备成的相变潜热钢渣B按照重量比1:1-3混合均匀后，即得具有相变潜热的钢渣。
步骤1)和步骤3)中，所述的钢渣颗粒为经过热闷处理安定性合格的钢渣颗粒。
步骤1)中，将六水氯化钙加热至40℃液化，保温温度为40℃，时间为2h。
步骤2)和步骤4)中聚乙烯醇水溶液的质量浓度为5％。
步骤3)中，将三水乙酸钠加热至70℃液化，保温温度为70℃，时间为2h。
步骤2)和步骤4)中聚乙烯醇的聚合度为1700，醇解度为88％的聚乙烯醇或者聚合度为1700，醇解度为92％的聚乙烯醇。
步骤2)和步骤4)中，所述的浸泡的时间为20-40分钟。
实施例1
一种具有相变潜热钢渣的制备方法，其步骤为：
1)将六水氯化钙加热至40℃液化，接着将粒径范围为2-5毫米的钢渣颗粒浸没在液化后的六水氯化钙中，保持温度40℃浸泡2小时后取出，冷却至室温备用；
2)使用聚合度为1700、醇解度为88％的聚乙烯醇配制成质量浓度为5％的水溶液，将步骤1)冷却后的钢渣颗粒常温下浸泡在制备好的聚乙烯醇水溶液中，浸泡20-40分钟后取出后常温下晾干后制备成相变潜热钢渣A备用；
3)将三水乙酸钠加热至70℃液化，接着将粒径范围为2-5毫米的钢渣颗粒浸没在液化后的三水乙酸钠中，保持温度70℃浸泡2小时后取出，冷却至室温备用；
4)使用聚合度为1700、醇解度为88％的聚乙烯醇配制成质量浓度为5％的水溶液，将步骤3)冷却后的钢渣颗粒常温下浸泡在制备好的聚乙烯醇水溶液中，浸泡20-40分钟后取出，常温下晾干后制备成相变潜热钢渣B备用；
5)将步骤2)制备成的相变潜热钢渣A和步骤4)制备成的相变潜热钢渣B按照重量比1:1混合均匀后，即制备成具有相变潜热的钢渣。
步骤1)和步骤3)中钢渣颗粒为经过热闷处理安定性合格的钢渣颗粒。
实施例2
一种具有相变潜热钢渣的制备方法，其步骤为：
1)将六水氯化钙加热至40℃液化，接着将粒径范围为2-5毫米的钢渣颗粒浸没在液化后的六水氯化钙中，保持温度40℃浸泡2小时后取出，冷却至室温备用；
2)使用聚合度为1700、醇解度为92％的聚乙烯醇配制成质量浓度为5％的水溶液，将步骤1)冷却后的钢渣颗粒常温下浸泡在制备好的聚乙烯醇水溶液中，浸泡20-40分钟后取出后常温下晾干后制备成相变潜热钢渣A备用；
3)将三水乙酸钠加热至70℃液化，接着将粒径范围为2-5毫米的钢渣颗粒浸没在液化后的三水乙酸钠中，保持温度70℃浸泡2小时后取出，冷却至室温备用；
4)使用聚合度为1700、醇解度为92％的聚乙烯醇配制成质量浓度为5％的水溶液，将步骤3)冷却后的钢渣颗粒常温下浸泡在制备好的聚乙烯醇水溶液中，浸泡20-40分钟后取出，常温下晾干后制备成相变潜热钢渣B备用；
5)将步骤2)制备成的相变潜热钢渣A和步骤4)制备成的相变潜热钢渣B按照重量比1:2混合均匀后，即制备成具有相变潜热的钢渣。
所述步骤1)和步骤3)中钢渣颗粒为经过热闷处理安定性合格的钢渣颗粒。
实施例3
一种具有相变潜热钢渣的制备方法，其步骤为：
1)将六水氯化钙加热至40℃液化，接着将粒径为3毫米的钢渣颗粒浸没在液化后的六水氯化钙中，保持温度40℃浸泡2小时后取出，冷却至室温备用；
2)使用聚合度为1700、醇解度为88％的聚乙烯醇配制成质量浓度为5％的水溶液，将步骤1)冷却后的钢渣颗粒常温下浸泡在制备好的聚乙烯醇水溶液中，浸泡30分钟后取出后常温下晾干后制备成相变潜热钢渣A备用；
3)将三水乙酸钠加热至70℃液化，接着将粒径为3毫米的钢渣颗粒浸没在液化后的三水乙酸钠中，保持温度70℃浸泡2小时后取出，冷却至室温备用；
4)使用聚合度为1700、醇解度为88％的聚乙烯醇配制成质量浓度为5％的水溶液，将步骤3)冷却后的钢渣颗粒常温下浸泡在制备好的聚乙烯醇水溶液中，浸泡30分钟后取出后常温下晾干后制备成相变潜热钢渣B备用；
5)将步骤2)制备成的相变潜热钢渣A和步骤4)制备成的相变潜热钢渣B按照重量比1:2混合均匀后，即制备成具有相变潜热的钢渣。
步骤1)和步骤3)中钢渣颗粒为经过热闷处理安定性合格的钢渣颗粒。
按照如下实验方法，对比进行相变潜热钢渣和普通钢渣的控温性能：
将制备好的相变潜热钢渣骨料和普通钢渣骨料分别装在圆柱形容器中，在装骨料过程中放一根金属套管，以便放入温度记录仪的探头(探头应放到容器的中心，且距上下表面的距离相同)，测量其内部温度，装好试样后，将容器放在烘箱中进行阶梯加热，测试相变潜热钢渣骨料和普通钢渣骨料的温度，计算两者之间的最大温差。
由以上三种实施例制备的相变潜热钢渣的温差实验结果见表1。
表1实施例1-3制备的相变潜热钢渣的各个阶段的最大温差
由表1可以看出，在相同的实验条件下，升温阶段相变潜热钢渣骨料的温度比普通钢渣骨料的温度最大低3.1℃，降温阶段相变潜热钢渣骨料的温度比普通钢渣骨料的温度最大高了2.0℃。另外，通过温度监测过程还可以发现，在升温过程中，普通钢渣骨料先到达预先设定的温度，而相变潜热钢渣骨料后到达；在降温过程中，和升温过程类似，相变潜热钢渣骨料的温度比普通钢渣骨料后达到预定温度。说明六水氯化钙和三水乙酸钠相变材料的协同吸放热作用，减缓了相变潜热钢渣骨料的升降温速率，因此，采用本发明制备的相变潜热钢渣骨料具有明显的储热效果，若将之代替普通钢渣骨料应用于混凝土，可以使混凝土的中心温度峰值比预期小，减小混凝土的温度应力，从而使混凝土产生裂缝的可能性降低。
Claims (5)
1.一种具有相变潜热钢渣的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)将六水氯化钙加热液化，接着将粒径范围为2-5毫米的钢渣颗粒浸没在液化后的六水氯化钙中，保温后取出，冷却至室温备用；步骤1)中，将六水氯化钙加热至40℃液化，保温温度为40℃，时间为2h；
2)使用聚乙烯醇配制成水溶液，将步骤1)冷却后的钢渣颗粒常温下浸泡在制备好的聚乙烯醇水溶液中，浸泡后取出，常温下晾干后制备成相变潜热钢渣A备用；
3)将三水乙酸钠加热液化，接着将粒径范围为2-5毫米的钢渣颗粒浸没在液化后的三水乙酸钠中，保温后取出，冷却至室温备用；步骤3)中，将三水乙酸钠加热至70℃液化，保温温度为70℃，时间为2h；
4)使用聚乙烯醇配制成水溶液，将步骤3)冷却后的钢渣颗粒常温下浸泡在制备好的聚乙烯醇水溶液中，浸泡后取出，常温下晾干后制备成相变潜热钢渣B备用；
5)将步骤2)制备成的相变潜热钢渣A和步骤4)制备成的相变潜热钢渣B按照重量比1:1-3混合均匀后，即得具有相变潜热的钢渣。
2.根据权利要求1所述的一种具有相变潜热钢渣的制备方法，其特征在于：步骤1)中，所述的钢渣颗粒为经过热闷处理安定性合格的钢渣颗粒。
3.根据权利要求1所述的一种具有相变潜热钢渣的制备方法，其特征在于：步骤2)和步骤4)中聚乙烯醇水溶液的质量浓度为5％。
4.根据权利要求1所述的一种具有相变潜热钢渣的制备方法，其特征在于：步骤2)和步骤4)中聚乙烯醇的聚合度为1700，醇解度为88％的聚乙烯醇或者聚合度为1700，醇解度为92％的聚乙烯醇。
5.根据权利要求1所述的一种具有相变潜热钢渣的制备方法，其特征在于：步骤2)和步骤4)中，所述的浸泡的时间为20-40分钟。
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