本發(fā)明屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無機礦物聚合物緩凝劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
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無機礦物聚合物膠凝材料是一種新型膠凝材料，作為水泥的替代品，無機礦物聚合物具有以下諸多優(yōu)勢：(1)力學(xué)性能、耐久性能、耐高溫性能及耐腐蝕性能顯著提升；(2)生產(chǎn)過程中不使用石灰石原料，CO2排放量顯著降低(僅為硅酸鹽水泥的1/5)；(3)生產(chǎn)過程中無需粉磨，基本不排放粉塵，不提升PM2.5水平，保護環(huán)境空氣質(zhì)量；(4)生產(chǎn)過程常溫制備，能源消耗顯著降低。除上述優(yōu)勢之外，無機礦物聚合物的原料主要為各種硅鋁質(zhì)礦物和工業(yè)固體廢物，據(jù)《中國礦產(chǎn)資源節(jié)約與綜合利用報告(2015)》顯示，我國尾礦和廢石累積堆存量目前已接近600億噸，其中尾礦堆存146億噸(83％產(chǎn)生于金屬礦)，廢石堆存438億噸(75％為煤矸石)。因此，無機礦物聚合物的推廣應(yīng)用可消納大量工業(yè)固體廢棄資源，環(huán)保意義重大。
但是，無機礦物聚合物做為膠凝材料還很難應(yīng)用于實際工程中，其中主要原因之一就是其凝結(jié)時間過快，無法像水泥一樣進行大規(guī)模制備混凝土。由于無機礦物聚合物的凝結(jié)機理與水泥不同，水泥用緩凝劑無法作用于無機礦物聚合物。另外，由于無機礦物聚合物不像水泥一樣是一種標準的產(chǎn)品，其原料組成、原料產(chǎn)地、配比、激發(fā)方法及施工工藝都會影響到最終的性能，尤其是無機礦物聚合物的凝結(jié)時間。目前制備無機礦物聚合物的最常用激發(fā)劑為水玻璃和氫氧化鈉的混合溶液，根據(jù)兩者之間的比例，可以調(diào)試出不同模數(shù)的水玻璃，不同模數(shù)的水玻璃對無機礦物聚合物原料的激發(fā)效果不同，目前大多采用低模數(shù)水玻璃制備無機礦物聚合物，即水玻璃模數(shù)為0.8～1.8。而不同體系無機礦物聚合物中水玻璃摻量對無機礦物聚合物凝結(jié)時間影響也很大，水玻璃摻量為液體重量的40～50％時，其初凝時間一般為15～30分鐘(當(dāng)水玻璃模數(shù)為0.8～1.0，水玻璃摻量為50％時，其初凝時間可以達到10分鐘之內(nèi))。水玻璃的模數(shù)及摻量是影響無機礦物聚合物凝結(jié)時間的主要影響因素之一。由于無機礦物聚合物凝結(jié)時間過快且不可控，使得其很難應(yīng)用于實際工程中。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種無機礦物聚合物緩凝劑及其制備方法，本無機礦物聚合物緩凝劑不僅可以有效的減緩無機礦物聚合物的凝結(jié)時間，而且還對無機礦物聚合物的抗壓強度有一定促進作用。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種無機礦物聚合物緩凝劑，由以下各原料制備而成：ZnCl2、酒石酸、Ba(NO3)2、MgSO4、Al2(SO4)3和水；其中，各原料重量份數(shù)為：ZnCl210～40份，酒石酸5～10份，Ba(NO3)25～35份，MgSO42～10份，Al2(SO4)32～10份，水40～45份。
優(yōu)選地，ZnCl240份，酒石酸10份，Ba(NO3)25份，MgSO42份，Al2(SO4)33份，水40份。
優(yōu)選地，ZnCl220份，酒石酸8份，Ba(NO3)220份，MgSO45份，Al2(SO4)35份，水42份。
優(yōu)選地，ZnCl210份，酒石酸6份，Ba(NO3)230份，MgSO48份，Al2(SO4)32份，水44份。
優(yōu)選地，ZnCl210份，酒石酸5份，Ba(NO3)235份，MgSO42份，Al2(SO4)33份，水45份。
所述的無機礦物聚合物緩凝劑應(yīng)用于無機礦物聚合物的制備中，無機礦物聚合物制備的原料之一為水玻璃，水玻璃模數(shù)為0.8～1.8，水玻璃摻量為20～60％，具體如下：
當(dāng)模數(shù)為0.8～1.2，水玻璃摻量為40～60％時，所述的無機礦物聚合物緩凝劑的各原料重量份數(shù)為：ZnCl230～40份，酒石酸8～10份，Ba(NO3)25～10份，MgSO42～5份，Al2(SO4)32～5份，水40～42份；
上述無機礦物聚合物緩凝劑中的ZnCl2質(zhì)量百分數(shù)≥30％；
上述無機礦物聚合物緩凝劑中的酒石酸質(zhì)量百分數(shù)≥8％；
當(dāng)模數(shù)為1.2～1.8，水玻璃摻量為20～40％時，所述的無機礦物聚合物緩凝劑的各原料重量份數(shù)為：ZnCl210～30份，酒石酸5～8份，Ba(NO3)210～35份，MgSO42～10份，Al2(SO4)32～10份，水40～45份。
上述無機礦物聚合物緩凝劑中的ZnCl2質(zhì)量百分數(shù)≤30％。
上述無機礦物聚合物緩凝劑中的酒石酸質(zhì)量百分數(shù)≤8％。
所述的水玻璃摻量為水玻璃占液體總量的質(zhì)量百分數(shù)。
所述的無機礦物聚合物緩凝劑應(yīng)用于無機礦物聚合物的制備中，所述的無機礦物聚合物緩凝劑用量為無機礦物聚合物干料重量的1～3％。
所述的干料重量為礦渣、粉煤灰和偏高嶺土的質(zhì)量總和。
所述的無機礦物聚合物緩凝劑的制備方法，包括以下步驟：
(1)按配比，分別稱取ZnCl2，酒石酸，Ba(NO3)2，MgSO4和Al2(SO4)3，量取水，將各原料混合，攪拌均勻，形成混合物，將混合物自然沉化，形成沉化物，其中，沉化時間為2～3天；
(2)將沉化物粉磨后，獲得粉末，制得無機礦物聚合物緩凝劑；其中，所述粉末粒徑≤200um。
所述的步驟(2)中，沉化物粉磨后，過80目篩，篩分獲得粉末。
本發(fā)明的有益效果：
本發(fā)明一種無機礦物聚合物緩凝劑及其制備方法，該無機礦物聚合物緩凝劑可以克服低模數(shù)水玻璃配置的無機礦物聚合物凝結(jié)時間過短的問題，尤其是初凝時間，使無機礦物聚合物的工作性可以得到較長時間的保障，同時，本發(fā)明無機礦物聚合物緩凝劑還會對無機礦物聚合物的強度有一定的提升。
具體實施方式：
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但并不以此限定本發(fā)明保護范圍，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實質(zhì)和范圍。
以下實施例所用ZnCl2，酒石酸，Ba(NO3)2，MgSO4，Al2(SO4)3和水，均來自市售。
實施例1
一種無機礦物聚合物緩凝劑，由以下各原料制備而成：ZnCl2、酒石酸、Ba(NO3)2、MgSO4、Al2(SO4)3和水；其中，各原料重量份數(shù)為：ZnCl240份，酒石酸10份，Ba(NO3)25份，MgSO42份，Al2(SO4)33份，水40份。
該無機礦物聚合物緩凝劑的制備方法，包括以下步驟：
(1)分別稱取ZnCl240份，酒石酸10份，Ba(NO3)25份，MgSO42份和Al2(SO4)33份，量取水40份，將各原料混合，攪拌均勻，形成混合物，將混合物自然沉化，形成沉化物，其中，沉化時間為2～3天；
(2)將沉化物粉磨后，過80目篩，進行篩分，獲得粉末，粉末粒徑≤200um，制得無機礦物聚合物緩凝劑。
制得的無機礦物聚合物緩凝劑中，ZnCl2質(zhì)量百分數(shù)為40％，酒石酸質(zhì)量百分數(shù)為10％；對制得無機礦物聚合物緩凝劑性能進行測試：
無機礦物聚合物(配比1)的干料選用礦渣、粉煤灰和偏高嶺土，按質(zhì)量比，礦渣：粉煤灰：高嶺土＝8:1:1；激發(fā)劑為水玻璃，水玻璃模數(shù)為1.0；液膠比為0.4，其中水玻璃占液體總量的50％；
所用無機礦物聚合物緩凝劑用量為無機礦物聚合物干料重量(既礦渣、粉煤灰和偏高嶺土的質(zhì)量總和)的1％，測試結(jié)果見表1。
并按照配比1，進行空白實驗1：無機礦物聚合物的干料選用礦渣、粉煤灰和偏高嶺土，按質(zhì)量比，礦渣：粉煤灰：高嶺土＝8:1:1；激發(fā)劑為水玻璃，水玻璃模數(shù)為1.0；液膠比為0.4，其中水玻璃占液體總量的50％，制備無機礦物聚合物，測試結(jié)果見表1。
實施例2
一種無機礦物聚合物緩凝劑，由以下各原料制備而成：ZnCl2、酒石酸、Ba(NO3)2、MgSO4、Al2(SO4)3和水；其中，各原料重量份數(shù)為：ZnCl235份，酒石酸8份，Ba(NO3)25份，MgSO45份，Al2(SO4)32份，水42份。
該無機礦物聚合物緩凝劑的制備方法，包括以下步驟：
(1)分別稱取ZnCl235份，酒石酸8份，Ba(NO3)28份，MgSO45份和Al2(SO4)32份，量取水42份，將各原料混合，攪拌均勻，形成混合物，將混合物自然沉化，形成沉化物，其中，沉化時間為2～3天；
(2)將沉化物粉磨后，過80目篩，進行篩分，獲得粉末，粉末粒徑≤200um，制得無機礦物聚合物緩凝劑。
制得的無機礦物聚合物緩凝劑中，ZnCl2質(zhì)量百分數(shù)為35％，酒石酸質(zhì)量百分數(shù)為8％；對制得無機礦物聚合物緩凝劑性能進行測試：
無機礦物聚合物(配比1)的干料選用礦渣、粉煤灰和偏高嶺土，按質(zhì)量比，礦渣：粉煤灰：高嶺土＝8:1:1；激發(fā)劑為水玻璃，水玻璃模數(shù)為1.0；液膠比為0.4，其中水玻璃占液體總量的50％；
所用無機礦物聚合物緩凝劑用量為無機礦物聚合物干料重量(既礦渣、粉煤灰和偏高嶺土的質(zhì)量總和)的3％，測試結(jié)果見表1。
實施例3
一種無機礦物聚合物緩凝劑，由以下各原料制備而成：ZnCl2、酒石酸、Ba(NO3)2、MgSO4、Al2(SO4)3和水；其中，各原料重量份數(shù)為：ZnCl230份，酒石酸10份，Ba(NO3)210份，MgSO45份，Al2(SO4)35份，水40份。
該無機礦物聚合物緩凝劑的制備方法，包括以下步驟：
(1)分別稱取ZnCl230份，酒石酸10份，Ba(NO3)210份，MgSO45份和Al2(SO4)35份，量取水40份，將各原料混合，攪拌均勻，形成混合物，將混合物自然沉化，形成沉化物，其中，沉化時間為2～3天；
(2)將沉化物粉磨后，過80目篩，進行篩分，獲得粉末，粉末粒徑≤200um，制得無機礦物聚合物緩凝劑。
制得的無機礦物聚合物緩凝劑中，ZnCl2質(zhì)量百分數(shù)為30％，酒石酸質(zhì)量百分數(shù)為10％；對制得無機礦物聚合物緩凝劑性能進行測試：
無機礦物聚合物(配比1)的干料選用礦渣、粉煤灰和偏高嶺土，按質(zhì)量比，礦渣：粉煤灰：高嶺土＝8:1:1；激發(fā)劑為水玻璃，水玻璃模數(shù)為1.0；液膠比為0.4，其中水玻璃占液體總量的50％；
所用無機礦物聚合物緩凝劑用量為無機礦物聚合物干料重量(既礦渣、粉煤灰和偏高嶺土的質(zhì)量總和)的1.5％，測試結(jié)果見表1。
實施例4
一種無機礦物聚合物緩凝劑，由以下各原料制備而成：ZnCl2、酒石酸、Ba(NO3)2、MgSO4、Al2(SO4)3和水；其中，各原料重量份數(shù)為：ZnCl220份，酒石酸5份，Ba(NO3)220份，MgSO43份，Al2(SO4)37份，水45份。
該無機礦物聚合物緩凝劑的制備方法，包括以下步驟：
(1)分別稱取ZnCl220份，酒石酸5份，Ba(NO3)220份，MgSO43份和Al2(SO4)37份，量取水45份，將各原料混合，攪拌均勻，形成混合物，將混合物自然沉化，形成沉化物，其中，沉化時間為2～3天；
(2)將沉化物粉磨后，過80目篩，進行篩分，獲得粉末，粉末粒徑≤200um，制得無機礦物聚合物緩凝劑。
制得的無機礦物聚合物緩凝劑中，ZnCl2質(zhì)量百分數(shù)為20％，酒石酸質(zhì)量百分數(shù)為5％；對制得無機礦物聚合物緩凝劑性能進行測試：
無機礦物聚合物(配比2)的干料選用礦渣、粉煤灰和偏高嶺土，按質(zhì)量比，礦渣：粉煤灰：高嶺土＝7:1:2；激發(fā)劑為水玻璃，水玻璃模數(shù)為1.6；液膠比為0.5，其中水玻璃占液體總量的30％；
所用無機礦物聚合物緩凝劑用量為無機礦物聚合物干料重量(既礦渣、粉煤灰和偏高嶺土的質(zhì)量總和)的1.4％，測試結(jié)果見表1。
并按照配比2，進行空白實驗2：無機礦物聚合物的干料選用礦渣、粉煤灰和偏高嶺土，按質(zhì)量比，礦渣：粉煤灰：高嶺土＝7:1:2；激發(fā)劑為水玻璃，水玻璃模數(shù)為1.6；液膠比為0.5，其中水玻璃占液體總量的30％，制備無機礦物聚合物，測試結(jié)果見表1。
實施例5
一種無機礦物聚合物緩凝劑，由以下各原料制備而成：ZnCl2、酒石酸、Ba(NO3)2、MgSO4、Al2(SO4)3和水；其中，各原料重量份數(shù)為：ZnCl220份，酒石酸8份，Ba(NO3)220份，MgSO45份，Al2(SO4)35份，水42份。
該無機礦物聚合物緩凝劑的制備方法，包括以下步驟：
(1)分別稱取ZnCl220份，酒石酸5份，Ba(NO3)220份，MgSO45份和Al2(SO4)35份，量取水40份，將各原料混合，攪拌均勻，形成混合物，將混合物自然沉化，形成沉化物，其中，沉化時間為2～3天；
(2)將沉化物粉磨后，過80目篩，進行篩分，獲得粉末，粉末粒徑≤200um，制得無機礦物聚合物緩凝劑。
制得的無機礦物聚合物緩凝劑中，ZnCl2質(zhì)量百分數(shù)為20％，酒石酸質(zhì)量百分數(shù)為5％；對制得無機礦物聚合物緩凝劑性能進行測試：
無機礦物聚合物(配比2)的干料選用礦渣、粉煤灰和偏高嶺土，按質(zhì)量比，礦渣：粉煤灰：高嶺土＝7:1:2；激發(fā)劑為水玻璃，水玻璃模數(shù)為1.6；液膠比為0.5，其中水玻璃占液體總量的30％；
所用無機礦物聚合物緩凝劑用量為無機礦物聚合物干料重量(既礦渣、粉煤灰和偏高嶺土的質(zhì)量總和)的2.2％，測試結(jié)果見表1。
實施例6
一種無機礦物聚合物緩凝劑，由以下各原料制備而成：ZnCl2、酒石酸、Ba(NO3)2、MgSO4、Al2(SO4)3和水；其中，各原料重量份數(shù)為：ZnCl210份，酒石酸6份，Ba(NO3)230份，MgSO48份，Al2(SO4)32份，水44份。
該無機礦物聚合物緩凝劑的制備方法，包括以下步驟：
(1)分別稱取ZnCl210份，酒石酸6份，Ba(NO3)230份，MgSO48份和Al2(SO4)32份，量取水44份，將各原料混合，攪拌均勻，形成混合物，將混合物自然沉化，形成沉化物，其中，沉化時間為2～3天；
(2)將沉化物粉磨后，過80目篩，進行篩分，獲得粉末，粉末粒徑≤200um，制得無機礦物聚合物緩凝劑。
制得的無機礦物聚合物緩凝劑中，ZnCl2質(zhì)量百分數(shù)為10％，酒石酸質(zhì)量百分數(shù)為6％；對制得無機礦物聚合物緩凝劑性能進行測試：
無機礦物聚合物(配比2)的干料選用礦渣、粉煤灰和偏高嶺土，按質(zhì)量比，礦渣：粉煤灰：高嶺土＝7:1:2；激發(fā)劑為水玻璃，水玻璃模數(shù)為1.6；液膠比為0.5，其中水玻璃占液體總量的30％；
所用無機礦物聚合物緩凝劑用量為無機礦物聚合物干料重量(既礦渣、粉煤灰和偏高嶺土的質(zhì)量總和)的1.8％，測試結(jié)果見表1。
實施例7
一種無機礦物聚合物緩凝劑，由以下各原料制備而成：ZnCl2、酒石酸、Ba(NO3)2、MgSO4、Al2(SO4)3和水；其中，各原料重量份數(shù)為：ZnCl210份，酒石酸5份，Ba(NO3)235份，MgSO42份，Al2(SO4)33份，水45份。
該無機礦物聚合物緩凝劑的制備方法，包括以下步驟：
(1)分別稱取ZnCl210份，酒石酸5份，Ba(NO3)235份，MgSO42份和Al2(SO4)33份，量取水45份，將各原料混合，攪拌均勻，形成混合物，將混合物自然沉化，形成沉化物，其中，沉化時間為2～3天；
(2)將沉化物粉磨后，過80目篩，進行篩分，獲得粉末，粉末粒徑≤200um，制無機礦物聚合物緩凝劑。
制得的無機礦物聚合物緩凝劑中，ZnCl2質(zhì)量百分數(shù)為10％，酒石酸質(zhì)量百分數(shù)為5％；對制得無機礦物聚合物緩凝劑性能進行測試：
無機礦物聚合物(配比2)的干料選用礦渣、粉煤灰和偏高嶺土，按質(zhì)量比，礦渣：粉煤灰：高嶺土＝7:1:2；激發(fā)劑為水玻璃，水玻璃模數(shù)為1.6；液膠比為0.5，其中水玻璃占液體總量的30％；
所用無機礦物聚合物緩凝劑用量為無機礦物聚合物干料重量(既礦渣、粉煤灰和偏高嶺土的質(zhì)量總和)的1.2％，測試結(jié)果見表1。
實施例8
一種無機礦物聚合物緩凝劑，由以下各原料制備而成：ZnCl2、酒石酸、Ba(NO3)2、MgSO4、Al2(SO4)3和水；其中，各原料重量份數(shù)為：ZnCl230份，酒石酸8份，Ba(NO3)210份，MgSO410份，Al2(SO4)32份，水40份。
該無機礦物聚合物緩凝劑的制備方法，包括以下步驟：
(1)分別稱取ZnCl230份，酒石酸8份，Ba(NO3)210份，MgSO410份和Al2(SO4)32份，量取水40份，將各原料混合，攪拌均勻，形成混合物，將混合物自然沉化，形成沉化物，其中，沉化時間為2～3天；
(2)將沉化物粉磨后，過80目篩，進行篩分，獲得粉末，粉末粒徑≤200um，制無機礦物聚合物緩凝劑。
制得的無機礦物聚合物緩凝劑中，ZnCl2質(zhì)量百分數(shù)為30％，酒石酸質(zhì)量百分數(shù)為8％；對制得無機礦物聚合物緩凝劑性能進行測試：
無機礦物聚合物(配比2)的干料選用礦渣、粉煤灰和偏高嶺土，按質(zhì)量比，礦渣：粉煤灰：高嶺土＝7:1:2；激發(fā)劑為水玻璃，水玻璃模數(shù)為1.6；液膠比為0.5，其中水玻璃占液體總量的30％；
所用無機礦物聚合物緩凝劑用量為無機礦物聚合物干料重量(既礦渣、粉煤灰和偏高嶺土的質(zhì)量總和)的2.9％，測試結(jié)果見表1。
表1無機礦物聚合物緩凝劑性能測試結(jié)果