一种感应热致促凝胶凝材料及其激发方法

1.本发明涉及胶凝材料凝结调控技术领域，特别涉及一种感应热致促凝胶凝材料及其激发方法。


背景技术：

2.随着科学技术的发展，智能制造正走向人们的日常生活。在建筑行业的智能制造的过程中，需要胶凝材料有着“按需固化”的属性，即在激发信号的作用下，改性剂的物理化学性能、组织形态等发生变化，做出实时响应，对胶凝材料的凝结固化行为进行调控。在目前的智能制造的技术中，喷射混凝土是实现胶凝材料“按需固化”的主要方式，将促凝剂与胶凝材料在混合器中混合后施工，完成高流态向凝固态的迅速转变，实现胶凝材料的“按需固化”技术。但该技术无法完全实现胶凝材料的凝结固化受机械设备信号调控，且在混合器中胶凝材料与促凝剂的混合时间仅有数秒钟，难以实现两者的均匀混合。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明旨在提供一种感应热致促凝胶凝材料，该胶凝材料凝结过程易于调控，调控方式简单易行，可有效解决现有胶凝材料“按需固化”过程难以调控等问题。
4.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
5.一种感应热致促凝胶凝材料，按重量份计，包括以下组分：流变调节剂：0.01-5份，热致促凝剂：0.01-5份，电磁感应加热剂：0.01-10份，超硫酸盐水泥：60-75份，水：10-35份。
6.可选地，所述流变调节剂含有触变改性组分和缓凝组分。
7.可选地，所述触变组分为聚羧酸减水剂、亲水性纳米二氧化硅、凹凸棒土中的一种或两种；所述亲水性纳米二氧化硅的粒径为5-500nm；所述缓凝组分为蔗糖、糖蜜缓凝剂、偏磷酸钠、蛋白类复合缓凝剂中的一种或多种。
8.可选地，所述热致促凝剂为氧化性硫酸盐过硫酸钾、还原性硫酸盐硫代硫酸钾、连二硫酸钾、连四硫酸钾中的一种或多种。
9.可选地，所述电磁感应加热剂为铁粉、三氧化二铁粉末、四氧化三铁粉末、羰基铁粉、铁纤维中的一种或多种。
10.可选地，所述铁粉的粒径为0.05-200μm；所述三氧化二铁粉末的粒径为0.1-10μm；所述四氧化三铁粉末的粒径为0.02-2μm；所述羰基铁粉的粒径为0.02-20μm；所述铁纤维的长度为1-10mm，直径为1-100μm，长径比为50-200。
11.可选地，按重量份计，所述超硫酸盐水泥包括以下组分：矿渣粉：65-85，硫酸盐激发剂：10-30，碱激发剂：1-5份。
12.可选地，所述硫酸盐激发剂为高强石膏、建筑石膏和磷石膏的一种或多种。
13.可选地，所述碱激发剂为氧化钙、氢氧化钙和钢渣中的一种或多种。
14.本发明的第二目的在于提供一种上述感应热致促凝胶凝材料的激发方法，该激发方法，包括以下步骤：
15.1)将所述感应热致促凝剂胶凝材料各组分混合并转移至物料管中；
16.2)将装有感应热致促凝剂胶凝材料的物料管置于连接有高频交流电源的电磁感应线圈中，高频交流电产生的交变磁场使感应热致促凝胶凝材料内部的感应发热剂在短时间内产生热量，热致促凝剂在热场的作用下迅速生成促凝组分，激发凝结过程，促进感应热致促凝胶凝材料的凝结固化；
17.3)感应热致促凝胶凝材料在短时间内凝结，凝结过程结束，清理物料管，实验结束。
18.相对于现有技术，本发明所述的感应热致促凝胶凝材料具有以下优势：
19.1、常温下，本发明热致促凝剂对胶凝材料凝结的影响较小，其与胶凝材料可形成均匀的混合态；在流变调节剂的作用下，胶凝材料呈现高流态，有着优异的流动性，便于泵送和挤出。
20.2、交变电场的作用下，本发明胶凝材料内部的感应发热剂产生热量，形成均匀的热场，激发热致促凝剂生成促凝组分，促进胶凝材料的凝结水化。
21.3、本发明在需要暂停的时刻，断开交流电，感应热致促凝效果消失，胶凝材料仍为高流态，不会产生堵管现象。
22.4、本发明调控方法易于操作，制造过程易于调控，生产效率高。
附图说明
23.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
24.图1为本发明实施例1-3感应热致促凝胶凝材料激发装置示意图；
25.图2为本发明实施例1-3电磁感应加热线圈及加热效果，其中，图2(a)为电磁感应加热线圈，图2(b)感应加热效果红外图像。
26.附图标记说明：
27.1-高频交流电源，2-电磁感应线圈，3-感应热致促凝胶凝材料挤出体，4-物料管。
具体实施方式
28.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
29.下面将结合附图和实施例来详细说明本发明。
30.实施例1
31.一种感应热致促凝胶凝材料，包括下组分：流变调节剂、热致促凝剂、感应发热剂、超硫酸盐水泥和水，各原料种类以及用量如表1所示，其中，铁纤维长度为10mm，直径为100μm，长径比为100；亲水性纳米二氧化硅其粒径为20nm。
32.表1
33.[0034][0035]
实施例2
[0036]
一种感应热致促凝胶凝材料，包括下组分：流变调节剂、热致促凝剂、感应发热剂、超硫酸盐水泥和水，各原料种类以及用量如表2所示，其中，亲水性纳米二氧化硅其粒径为50nm；铁纤维长度为10mm，直径为50μm，长径比为200；铁粉粒径为1μm。
[0037]
表2
[0038][0039]
实施例3
[0040]
一种感应热致促凝胶凝材料，包括下组分：流变调节剂、热致促凝剂、感应发热剂、超硫酸盐水泥和水，各原料种类以及用量如表3所示，其中，亲水性纳米二氧化硅其粒径为100nm；铁纤维长度为5mm，直径为25μm，长径比为200；羰基铁粉粒径为10μm。
[0041]
表3
[0042][0043]
本发明实施例1-3的感应热致促凝胶凝材料感应热致促凝方法，参照图1和图2所示，包括以下步骤：
[0044]
1)将感应热致促凝剂胶凝材料1组分混合并转移至物料管4中；
[0045]
2)将装有感应热致促凝剂胶凝材料的物料管4置于连接有高频交流电源1的电磁感应线圈2中，高频交流电产生的交变磁场使感应热致促凝胶凝材料内部的感应发热剂在短时间内产生热量，热致促凝剂在热场的作用下迅速生成促凝组分，激发凝结过程，促进感应热致促凝胶凝材料的凝结固化；
[0046]
3)感应热致促凝胶凝材料在短时间内凝结，凝结过程结束，清理物料管4，实验结束。
[0047]
对比例1
[0048]
采用普通胶凝材料作为对比例，其原料组成以及原料用量如表4所示，其激发方法同实施例1。
[0049]
表4
[0050][0051]
对本发明实施例1-3的感应热致促凝胶凝材料浆体凝结时间进行测试，并将其于对比例1进行对比，测试结果如表1-4所示。
[0052]
由表1-4可知，在交变磁场的作用下，本发明所示的感应热致促凝胶凝材料要比普通胶凝材料凝结更快。
[0053]
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。