本發明專利技術公開了一種電導率可調控堿激發鋼渣基半導體膠凝材料的制備方法；該制備方法是將鋼渣、硅灰、炭黑和九水硅酸鈉水溶液放入攪拌裝置中進行拌合，經過模具成型、養護，得到電導率可調控堿激發鋼渣基半導體膠凝材料。以鋼渣與硅灰的質量之和為基礎質量，九水硅酸鈉、炭黑、水的摻量分別為基礎質量的11％、1.5％～4.5％和30％-50％，將堿激發鋼渣基半導體膠凝材料28d養護齡期穩定的電導率調控在0.0076～0.6944(S/m)的范圍之內；小于28d養護齡期時，該半導體膠凝材料的電導率隨養護齡期的延長而變化；28d養護齡期后，其電導率不隨養護齡期的增長而發生變化；該方法簡單、廉價，制備過程無三廢排放，是鋼渣高附加值利用的新途徑。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于固體廢棄物資源化利用領域，具體涉及一種電導率可調控堿激發鋼渣基半導體膠凝材料的制備方法。
技術介紹
鋼渣是煉鋼過程中用石灰作為熔劑提取生鐵中的氧化硅、氧化鋁等雜質而大量生成的一種固體廢棄物。全國煉鋼廠堆積的鋼渣總量超過2億t，占地1萬多畝,而且每年仍以3000多萬t的數量增長[1]。這些鋼渣若不綜合利用，不僅占用大量土地,而且也會造成資源浪費和環境污染。目前，鋼渣主要用于道路工程、建筑回填、煉鋼熔劑、污水處理、礦化劑、農業肥料及土壤改良劑等領域[2-5]。此外，將其作為制備堿激發鋼渣基膠凝材料的原材料，已經成為了國內外學者的研究熱點[6-8]。近年來，一些文獻與專利公開報導了利用鋼渣作為導電添加組分制備導電材料。李長太[9]等人研究了鋼渣機敏混凝土的性能，結果表明，將鋼渣摻入到水泥基體中不僅可以起到增強效果，而且可以改善混凝土材料的導電性，摻入足夠的鋼渣導電相將顯著降低體系的電阻率；電阻率在水養條件下增長緩慢，自然養護條件下增長迅速，養護溫度升高體系電阻率增大。錢覺時[10]等人以鋼渣作為導電組分配制出的混凝土,不僅具有比較好的導電性能，而且還具有比較優異的力學性能。唐祖全[11]等人對鋼渣混凝土的導電性能進行了研究，結果表明風淬鋼渣對混凝土的導電性具有明顯改善作用,隨鋼渣摻量增加,混凝土的電阻率降低,電阻率的穩定性提高,對固化齡期和含水量的敏感性降低。鋼渣粉磨可進一步降低混凝土電阻率,磨細時間越長,電阻率降低越明顯。王鳳池[12]等人研究了鋼渣混凝土導電性能和力學性能；結果顯示，鋼渣作為骨料對降低混凝土的電阻率效果明顯，且鋼渣混凝土的電阻率對養護齡期的敏感性隨鋼渣摻量的增加而逐漸降低。許孝春[13]等人將鋼渣粉磨后可作為導電組分摻入混凝土,當渣灰比為0.8、碳纖維的體積百分摻量為1.2％時,混凝土的電阻率降低至78.04Ω·cm。盧召紅[14]等人對碳纖維鋼渣混凝土的性能進行了研究，發現添加一定量的鋼渣能夠改善混凝土的導電能力從而降低碳纖維的使用量；在碳纖維含量一定的條件下，加入一定量的鋼渣，能夠提高混凝土的強度。當渣灰比大于1.0后，混凝土的強度隨鋼渣的摻量增加而逐漸降低。蔣智謀[15]等人的中國專利申請(公開號：CN104143374A)公開了一種添加鋼渣的導電銀漿及其制作方法，該導電銀漿由銀粉：40～50，鋼渣：2～4，海藻酸鈉：1.2～3.1，硬脂醇：3～4，松香甘油酯：2～5，三油酸甘油酯：2.1～3.6，聚氨酯乳液：3～5，硝酸鉀0.4～0.8，羧甲基纖維素鈉：0.6～1.1，助劑：30～40，原料按上述重量份制成，所制備的導電銀漿添加鋼渣后，提高了銀漿的導電性和強度。王宗森[16]的中國專利申請(公開號：CN101113089A)公開了一種導電水泥，該方法以20％～50％的風淬鋼渣，2％～7％的磨細天然二水石膏，其余為硅酸鹽水泥熟料為原料，按比例混合球磨，加水攪拌，制作成型，在15～25℃環境、85％～95％濕度條件下養護24小時或24小時以上，該專利技術降低了導電混凝土的造價，開發了風淬鋼渣的應用新渠道。唐祖全[17]等的中國專利申請(公開號：CN1546415A)公開了一種鋼渣導電混凝土的制備方法，該鋼渣導電混凝土是硅酸鹽水泥、鋼渣和水組成，其配合比例的重量百分比是：硅酸鹽水泥：10～60，鋼渣：20～80，水：8～25，所制得的混凝土導電性良好，力學性能優良，而且價格低廉。孫家瑛[18]的中國專利(公開號：CN102503327A)公開了一種全鋼渣導電混凝土，該方法的原料占全鋼渣導電混凝土總重量的百分比分別是：膠凝材料：10％～21％，水：5％～12％，粗鋼渣集料：39％～60％，細鋼渣集料：18％～34％(其中粗鋼渣集料為顆粒度大于5mm的鋼渣，細鋼渣集料為顆粒度小于5mm的鋼渣，膠凝材料由脫水石膏：10％～30％，鋼渣粉：60％～85％，激發劑：2.5％～5％，半水石膏：0～5％)，所制備的材料可完全回收利用鋼渣，不需要硅酸鹽水泥。綜上所述，現有文獻及專利報道的皆是以鋼渣作為導電介質，摻入水泥或混凝土材料以改善水泥或混凝土材料的導電性能。專利技術人提出的思路是以鋼渣作為原料，與堿反應，在堿性溶液中，鋼渣中的活性硅及活性鋁發生化學反應，鋼渣原料中的硅氧鋁氧鍵與堿反應其結構發生斷裂，在堿性環境中，解聚的硅氧四面體與鋁氧四面體發生水化反應，重新結合，組建新的網絡結構，形成一種堿激發鋼渣基膠凝材料，堿激發鋼渣基膠凝材料的化學結構與鋼渣原料本身有本質區別，該材料具有優良的力學性能。申請人通過系統查閱了大量的國內外文獻資料及專利，沒有發現導電堿激發鋼渣基膠凝材料制備方法的相關報道，也沒有發現炭黑調變堿激發鋼渣基膠凝材料制備方法的相關報道。以下是專利技術人給出的主要參考文獻：[1]柴倩，張耀君，劉禮才，化學激發硅灰強化鋼渣基膠凝材料的微觀結構及力學性能，硅酸鹽通報9(33)(2014)2354-2359。[2]黃輝，鋼渣的活性激發及其應用現狀，粉煤灰綜合利用2(2012)51-54。[3]任奇，王穎杰，李雙林，鋼渣處理與綜合利用技術，鋼鐵研究1(40)(2012)54-57。[4]程緒想，楊全兵，鋼渣的綜合利用5(2010)45-49。[5]HuangYi，GuopingXu，HuigaoCheng，JunshiWang，YinfengWan，HuiChen，AnoverviewofutilizationofsteelslagAnoverviewofutilizationofsteelslag，ProcediaEnvironmentalSciences16(2012)791–801。[6]彭小芹，劉朝，李三，蔣雁，曾路，堿激發鋼渣-礦渣膠凝材料凝結硬化性能研究，湖南大學學報(自然科學版)6(42)(2015)47-52。[7]曹娃，伊元榮，馬佐，王龍，李廷廷，李森，堿激發粉煤灰-鋼渣地質聚合物的抗壓強度實驗研究，環境科學與技術12(37)(2014)205-208。[8]YaoJunZhang,LiCaiLiu,YongXu,YaChaoWang,DeLongXu.Anewalkali-activatedsteelslag-basedcementitiousmaterialforphotocatalyticdegradationoforganicpollutantf本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種電導率可調控堿激發鋼渣基半導體膠凝材料的制備方法，其特征在于，該方法將配方量的鋼渣、硅灰、炭黑、九水硅酸鈉水溶液放入攪拌裝置中拌合，形成混合均勻的漿體，經成型、養護得到電導率可調控堿激發鋼渣基半導體膠凝材料；其中：鋼渣和硅灰的質量比為9:1，炭黑的摻入量為鋼渣和硅灰質量之和的1.5％～4.5％，九水硅酸鈉的摻入量為鋼渣和硅灰質量之和的11％，水的摻入量為鋼渣和硅灰質量之和的30％?50％。
【技術特征摘要】
1.一種電導率可調控堿激發鋼渣基半導體膠凝材料的制備方
法，其特征在于，該方法將配方量的鋼渣、硅灰、炭黑、九水硅酸鈉
水溶液放入攪拌裝置中拌合，形成混合均勻的漿體，經成型、養護得
到電導率可調控堿激發鋼渣基半導體膠凝材料；其中：
鋼渣和硅灰的質量比為9:1，炭黑的摻入量為鋼渣和硅灰質量之
和的1.5％～4.5％，九水硅酸鈉的摻入量為鋼渣和硅灰質量之和的11％，
水的摻入量為鋼渣和硅灰質量之和的30％-50％。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，具體包括以下步驟：
(1)按配方量稱取鋼渣，置于設定程序的自動攪拌機中；
(2)按配方量稱取硅灰，置于設定程序的自動攪拌機中；
(3)按配方量稱取炭黑，置于自動攪拌機中與鋼...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張耀君，張力，張科，康樂，楊夢陽，張懿鑫，余淼，
申請(專利權)人：西安建筑科技大學，
類型：發明
國別省市：陜西;61
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