一种地聚物混凝土搅拌设备及制备方法与应用与流程

本发明属于建筑混凝土搅拌设备技术领域。涉及一种新型胶凝材料，地聚物混凝土的制备方法及搅拌设备与应用。

背景技术：

地质聚合物简称地聚物，是国际材料行业最近几年发展异常活跃，被认为是21世纪一种绿色胶凝材料。制备地聚物材料的原料来源非常方便，不仅有硅铝含量高的天然黏土、矿物可以作为原料，而且大部分具有水硬活性的很多种类的工业废渣也可以作为制备地聚物的主要原料，如高炉水渣、钢渣、粉煤灰以及各种矿渣等。

这些原料在碱激发剂的作用下，玻璃体结构中的-o-si-o-al-o-链，首先发生解聚反应，解聚生成硅氧四面体、铝氧四面体，进而发生缩合反应，生成三维网状结构成为一种聚合度较高的无机聚合物，由于不断发生这种解聚-缩聚反应，形成三维网状结构，促使成形体材料的各种强度不断增强，高强度、耐高温、耐化学腐蚀性等各种特性也逐渐呈现出来。

地聚物作为新型胶凝材料与水泥相比有明显优势。地聚物材料的聚合度较水泥材料来说要高的多。水泥材料的形成主要是水化-硬化的过程。普通硅酸盐水泥熟料中的高活性成分，在介质水的作用下，先是经过水化作用生成钙质晶体，这些晶体互相交织并与无定型物质粘结在一起，这种晶体间与无定型物质的结合是提供水泥强度的重要来源。但与地聚物材料的聚合度相比要低。在水泥材料中因为存在大量水化晶体、无定型物质，使得其难以承受高温，因而相比水泥材料，地聚物材料具有更高的强度、硬度以及高温稳定型。由于制备地聚物的原材料大都采用粉煤灰、矿渣等工业废弃物，因此地聚物材料制备是一种低碳、绿色环保材料。随着对地聚物的深入研究，人们发现地聚物是一种具有良好应用前景的胶凝材料，不久将来将会取代水泥。

地聚物是一种新型胶凝材料，目前，制备地聚物混凝土时大都采用滚筒式水泥混凝土搅拌设备或平口强力搅拌机。实践证明，滚筒式水泥混凝土搅拌机和平口强力搅拌机都不适用地聚物混凝土的制备。

水泥混凝土是以水为介质，水泥、河沙、石子的比例操作工人熟记于心，加多少水达到施工要求，操作工人通过观察混凝土搅拌状态就能判断加水量是否适宜。

地聚物混凝土制备，是以碱液和水玻璃为介质，碱液和水玻璃的浓度与用量是根据地聚物胶凝材料形成所需粉煤灰、矿粉的量决定，制备地聚物混凝土必然要加河沙、石子，这一切与水泥混凝土制备完全不同。

技术实现要素：

本发明的目的是根据地聚物胶凝材料反应机理及地聚物混凝土制备工艺要求提供一种地聚物混凝土搅拌设备。更具体的说是采用粉煤灰、矿粉等工业废弃物与碱液和水玻璃在开启的料浆搅拌机中充分反应，生成一种叫做地聚物的胶凝材料，然后将搅拌均匀的地聚物胶凝材料放入装有一定量的河砂、石子的另一台已启动的平口强力搅拌机中，继续搅拌，当河沙和石子全部被地聚物胶凝材料包裹均匀时，地聚物混凝土制备完成。

本发明的地聚物混凝土搅拌设备可以克服现有水泥混凝土滚筒式搅拌和平口强力搅拌机制备地聚物混凝土技术缺点。本发明设计新颖、机构简单、使用方便，可提高地聚物混凝土产品质量和生产效率，便于推广和普及。

为实现上述目的，本发明公开了如下的技术内容：

一种地聚物混凝土搅拌设备，其特征在于它是由立式料浆搅拌机1和平口强力搅拌机2联合构成；其中立式料浆搅拌机安装在离地面2-2.5米高的操作平台7上，操作平台下方安装一台平口强力搅拌机，目的是让两种不同搅拌各司其职，这样才能生产出性能优良的地聚物混凝土。另外，便于操作和控制。

所述立式料浆搅拌机1主要包括：料浆搅拌机电机3、气动蝶阀5；气动蝶阀设置在料浆搅拌机电机下方；

所述平口强力搅拌机2主要包括：平口强力搅拌机电机4、气动式卸料开关6；气动式卸料开关口设置在平口强力搅拌机电机侧面。

平口强力搅拌机2三分之一机身进入操作平台7下方，与操作平台上的立式料浆搅拌机1的气动蝶阀5出料口正对，确保搅拌均匀的地聚物胶凝材料全部准确流入平口强力搅拌机中。露在操作平台外的平口强力搅拌机便于河沙和石子上料。

本发明进一步公开了地聚物混凝土搅拌设备制备地聚物混凝土的方法，其特征在于按如下的步骤进行：

第一步首先制备地聚物胶凝材料：将一定量的碱液和水玻璃倒入料浆搅拌机，开启搅拌机，让碱液和水玻璃充分混合，然后加入一定量粉煤灰和矿粉，继续搅拌，让碱液和水玻璃与粉煤灰、矿粉充分反应生成地聚物胶凝材料；第二步，地聚物混凝土制备，将搅拌好的地聚物胶凝材料放入下面装有一定量河沙和石子并已开启的平口强力搅拌机中，继续搅拌，当河沙和石子全部被地聚物胶凝材料包裹均匀时，地聚物混凝土制备完成；

所述的地聚物混凝土重量份数如下：

5%～25%碱液2～4份水玻璃3～5份

粉煤灰12～15份矿粉2～5份

河沙25～30份石子35～50份。

本发明更进一步公开了地聚物混凝土在浇筑高强度构件、排污管道、以及替代海工水泥生产人工鱼礁、挡浪石等方面有着非常广阔的应用前景。其性能和力学指标高于硅酸盐水泥混凝土。

本发明更加详细的描述如下：

地聚物混凝土制备工艺应分两步，第一步首先制备地聚物胶凝材料，将一定量的碱液（5%～25%的naoh溶液）和水玻璃倒入料浆搅拌机中，开启搅拌机，让碱液和水玻璃充分混合，然后加入一定量粉煤灰和矿粉，继续搅拌，让碱液和水玻璃与粉煤灰、矿粉充分反应生成地聚物胶凝材料。第二步，地聚物混凝土制备，将搅拌好的地聚物胶凝材料放入下面装有一定量河沙和石子并已开启的平口强力搅拌机中，继续搅拌，当河沙和石子全部被地聚物胶凝材料包裹均匀时，地聚物混凝土制备完成。

具体操作如下：

（1）按原料配合比准确称取碱液和水玻璃倒入立式料浆搅拌罐中，搅拌20～30秒后，将准确称量好的粉煤灰、矿粉倒入料浆搅拌机中充分搅拌，地聚物胶凝材料制备完毕。

（2）打开立式料浆搅拌机的气动蝶阀，将制备好的地聚物胶凝材料放人已装有称量好的河沙和石子的平口强力搅拌机中，开启搅拌，当河沙和石子全部被地聚物胶凝材料包裹均匀时，地聚物混凝土制备完成。本发明主要解决了：

一、滚筒式混凝土搅拌机搅拌地聚物混凝土存在的问题：

首先，将称量好的碱液和水玻璃倒入滚筒式混凝土搅拌机中，让其充分混合。然后加入一定量的粉煤灰和矿粉，由于液体料中的水玻璃有一定的稠度和粘性，加入的粉煤灰和矿粉后，仅靠筒体旋转产生的重力不能很快溶解和反应，甚至有少量干粉团被粘在滚筒某个死角。其结果碱液和水玻璃与粉煤灰、矿粉反应不充分，当加入河沙、石子制成的地聚物混凝土的质量会有一点的影响。另外，经验告诉我们，用滚筒式搅拌地聚物混凝土达到浇注状态需碱液和水玻璃的量明显多于本发明的搅拌设备。

二、平口强力搅拌机搅拌地聚物混凝土存在的问题

用过平口强力搅拌机的人都知道：它不仅平口而且平底，搅拌桶直径1000～2000mm，搅拌筒高一般600～800mm，浅蝶式机构。这种搅拌机的扭力非常大、转速慢，适合搅拌砂石料混凝土。该搅拌机加工工艺比较粗放，特别是出料口就在搅拌机地板切割下一个角作为卸料出口，然后将切割下的钢板制成可以平移打开卸料门。此卸料门密封性不是很好，当往搅拌机中加入液体碱液和水玻璃时，不可避免地漏液。另外，该搅拌机转速很慢，搅拌时不能形成涡流，很难制备品质高地聚物胶凝材料。再加上制备地聚物胶凝材料的碱液和水玻璃以及粉煤灰、矿粉量少，也就能铺平搅拌机底部，很难将地聚物胶凝材料搅拌均匀。所以，只用平口强力搅拌机制备地聚物混凝土很难保证产品质量。

综上所述，两种搅拌设备用来制备地聚物混凝土，它们存在问题共性是，不能制备高质量的地聚物胶凝材料。换言之这两种搅拌设备不能满足制备地聚物胶凝材料的条件。

附图说明

图1为地聚物混凝土搅拌设备结构示意图：其中

1：立式料浆搅拌机2：平口强力搅拌机3：料浆搅拌机电机

4：平口强力搅拌机电机5：气动蝶阀6：气动式卸料开关

7：操作平台。

具体实施方式

下面通过具体的实施方案叙述本发明。除非特别说明，本发明中所用的技术手段均为本领域技术人员所公知的方法。另外，实施方案应理解为说明性的，而非限制本发明的范围，本发明的实质和范围仅由权利要求书所限定。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明实质和范围的前提下，对这些实施方案中的物料成分和用量进行的各种改变或改动也属于本发明的保护范围。本发明所用原料氢氧化钠、水玻璃、粉煤灰、矿粉及试剂均有市售。

实施例1

地聚物混凝土人工鱼礁的生产工艺和过程

人工鱼礁模具浇注地聚物混凝土体积为1立方米

（1）、地聚物混凝土鱼礁各种原料质量份数：

15%碱液：水玻璃：粉煤灰：矿粉：河沙：石子：=3.15:3.97：13.58:3.64:27.16:48.50

（2）、按上述地聚物混凝土鱼礁各种原料份数，准确称取5%～25%碱液和水玻璃，倒入立式料浆搅拌机中搅拌20～30秒，让碱液和水玻璃充分混合后。将准确称量好的粉煤灰和矿粉倒入搅拌机中，继续搅拌20～30秒地聚物胶凝材料制备完毕。

（3）、打开立式料浆搅拌罐的蝶阀，将制备好的地聚物胶凝材料放人已装有准确称量过的河沙和石子的平口强力搅拌机中并开启搅拌，当河沙和石子全部被地聚物胶凝材料包裹均匀时，地聚物混凝土制备完成。

（4）、将搅拌好的地聚物混凝土浇注已塗有脱模剂的鱼礁模具中，充分振捣。浇注完后将浇注地聚物混凝土的模具移入60℃养护室，养护15小时后脱模，即地聚物人工鱼礁成品完成。该工艺生产的人工鱼礁抗压强度达40mpa以上，抗海水氯离子侵蚀钢筋。

实施例2

排污管道地聚物混凝土立井的生产工艺和过程

排污管道地聚物混凝土立井浇注体积为0.7立方米

（1）地聚物混凝土立井各种原料质量份数：

13%碱液：水玻璃：粉煤灰：矿粉：河沙：石子=2.59:3.86:13.50:3.52:27.49:49.04

（2）按上述地聚物混凝土立井各种原料份数，准确称取5%～25%碱液和水玻璃，倒入立式料浆搅拌机中搅拌20～30秒，让碱液和水玻璃充分混合后。将准确称量好的粉煤灰和矿粉倒入搅拌机中，继续搅拌20～30秒地聚物胶凝材料制备完毕。

（3）打开立式料浆搅拌罐的蝶阀，将制备好的地聚物胶凝材料放人已装有准确称量好的河沙和石子的平口强力搅拌机中并开启搅拌，当河沙和石子全部被地聚物胶凝材料包裹均匀时，地聚物混凝土制备完成。

（4）将搅拌好的地聚物混凝土浇注已塗有脱模剂的立井模具中，充分振捣。浇注完后将浇注地聚物混凝土的模具移入55℃养护室，养护10小时后脱模，即地聚物排污管道立井成品完成。该工艺生产地聚物立井抗压强度达45mpa以上，抗酸碱、抗腐蚀。

实施例3

地聚物混凝土便道侧石生产工艺与过程

便道侧石模具为6组一模，浇注体积0.1立方米。便道侧石生产只能用小型平口搅拌机生产，那么地聚物胶凝材料搅拌没有这么小的料浆搅拌机，用塑料桶代替搅拌桶，手握式搅拌器代替搅拌机。

(1)、地聚物混凝土便道侧石各种原料质量份数：

12%碱液：水玻璃：粉煤灰：矿粉：河沙：石子=3.09:3.86:13.46:3.12:27.43:49.04

(2)、按上述地聚物混凝土便道侧石各种原料份数，准确称取5%～25%碱液和水玻璃，倒入塑料桶中，用手握式搅拌器搅拌20～30秒，让碱液和水玻璃充分混合后。将准确称量好的粉煤灰和矿粉倒入塑料桶中继续搅拌20～30秒，地聚物胶凝材料制备完毕。

（3）、将制备好的地聚物胶凝材料倒入已装有准确称量好的河沙和石子的平口强力搅拌机中并开启搅拌，当河沙和石子全部被地聚物胶凝材料包裹均匀时，地聚物混凝土制备完成。

（4）、将搅拌好的地聚物混凝土浇注已塗有脱模剂的便道侧石模具中，充分振捣。浇注完后将浇注地聚物混凝土的模具移入50℃养护室，养护12小时后脱模，即地聚物便道侧石成品完成。该工艺生产地聚物便道侧石抗压强度达35mpa以上，抗融雪剂侵蚀。

实施例4

一种地聚物混凝土搅拌设备，它是由立式料浆搅拌机和平口强力搅拌机联合构成；其中立式料浆搅拌机安装在离地面2.5米高的操作平台上，操作平台下方安装一台平口强力搅拌机，目的是让两种不同搅拌各司其职，这样才能生产出性能优良的地聚物混凝土。另外，便于操作和控制。所述立式料浆搅拌机主要包括：料浆搅拌机电机、气动蝶阀；气动蝶阀设置在料浆搅拌机电机下方；所述平口强力搅拌机主要包括：平口强力搅拌机电机、气动式卸料开关；气动式卸料开关口设置在平口强力搅拌机电机侧面。

平口强力搅拌机2三分之一机身进入操作平台下方，与操作平台上的立式料浆搅拌机的气动蝶阀出料口正对，确保搅拌均匀的地聚物胶凝材料全部准确流入平口强力搅拌机中。露在操作平台外的平口强力搅拌机便于河沙和石子上料。