一种用于古建筑修复的矿渣粉糯米灰浆及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，特别涉及一种用于古建筑修复的矿渣粉糯米灰浆及其制备方法。
背景技术
古建筑中常用糯米灰浆进行结构建造，有些结构至今固若金汤，也有部分古建筑由于不可抗力而发生不同程度的损坏，需要进行修补。现代研究者以氢氧化钙、糯米糊浆为主要原料制备糯米灰浆用于修复古建筑，由于其存在价格昂贵、硬化速度慢、养护周期长、早期强度低、易开裂、耐水性差等缺点，影响古建筑修复的速度和质量。有鉴于此，实有必要开发一种用于古建筑修复的矿渣粉糯米灰浆，用以解决上述问题。
发明内容
针对现有技术中存在的不足之处，本发明的主要目的是，提供一种用于古建筑修复的矿渣粉糯米灰浆，其具有价格低廉、硬化速度快、早起强度高、收缩性小的优点。
为了实现根据本发明的上述目的和其他优点，提供了一种用于古建筑修复的矿渣粉糯米灰浆，以重量份计，所述用于古建筑修复的矿渣粉糯米灰浆包含：
糯米粉，18～42份；
氢氧化钙粉末，210～336份；
矿渣微粉，90～144份；
粉煤灰，38～62份；
砂子，338～542份；
激发剂，7～20份；
水，207～483份。
可选的，所述激发剂由5-14份氢氧化钠及2-16份偏硅酸钠混合而成。
可选的，制备所述用于古建筑修复的矿渣粉糯米灰浆的方法包含以下步骤：
步骤1，向搅拌锅中投入设计量份的水及糯米粉后并进行搅拌制得糯米浆；
步骤2，将步骤1制得的糯米浆边搅拌边蒸煮，煮至沸腾后，将糯米浆的温度维持在80～100℃下熬制90～160分钟，直至糯米浆呈粘稠状，此时将糯米浆从搅拌锅中取出，冷却180～480分钟；
步骤3，将步骤2中冷却后的糯米浆与设计量份的氢氧化钙粉末、矿渣微粉、粉煤灰、砂子及激发剂搅拌混合均匀，即制得所述用于古建筑修复的矿渣粉糯米灰浆。
可选的，所述氢氧化钙粉末的纯度为97.3％，表观密度为0.85g/cm3，比表面积为12.4m2/g。
可选的，所述矿渣粉的比表面积为4.14m2/g，28天火山灰活性指数为97.3％。
可选的，粉煤灰比表面积为4.32m2/g，28天火山灰活性指数为89.2％。
可选的，所述砂子为河砂，平均粒径为195μm。
可选的，所述氢氧化钠粉末的纯度为98％。
可选的，所述偏硅酸钠颗粒的纯度为97％。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：由于氢氧化钠可以促进水化反应，提高水化速率，从而缩短凝结时间，粉煤灰和矿渣粉在氢氧化钠溶液环境下，产生了地质聚合物反应，生成了高强的地质聚合物有助于提高抗折强度和抗压强度，同时生成地质聚合物填充在氢氧化钙粉末的空隙中，降低糯米灰浆的收缩率。
上述技术方案中的另一个技术方案具有如下优点或有益效果：由于砂子的加入可提高糯米灰浆的强度，偏硅酸钠与氢氧化钙粉末发生反应生成快硬早强的硅酸三钙，能够缩短糯米灰浆的固化时间，提高其早期强度。
附图说明
图1为根据本发明一个实施方式提出的用于古建筑修复的矿渣粉糯米灰浆的制备流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，本发明的前述和其它目的、特征、方面和优点将变得更加明显，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
需要声明的是，以下实施例是基于下述材料的采购或准备基础上进行实施的：
1)北辰方正化学试剂厂生产的化学纯Ca(OH)2(氢氧化钙)，其Ca(OH)2含量大于95％，采购价格为300-400元/吨；
2)黑龙江省良心良业农产品开发有限公司生产的糯米，糯米粉制备方式为在100℃-150℃的温度下烘0.5-1.5h后取出，在球磨机研磨20-40min后，过200筛孔即为所需糯米粉；
3)南昌市第三发电厂生产的一级粉煤灰，比表面积大于4.24m2/g，28天活性指数大于84％，采购价格为180-200元/吨；
4)汉中汉钢新型建材有限公司提供的S95矿渣粉，比表面积大于4.00m2/g，28天活性指数大于95％，采购价格为240-260元/吨；
5)天津市福晨化学试剂厂生产的化学纯九水合硅酸钠固体(Na2SiO3·9H2O)，其九水合硅酸钠中硅酸钠的含量大于96％；
6)西陇科学股份有限公司出产的化学纯NaOH固体(质量分数大于96％)。
实施例1
一种用于古建筑修复的矿渣粉糯米灰浆，所述用于古建筑修复的矿渣粉糯米灰浆包含：
糯米粉，18kg；
氢氧化钙粉末，210kg；
矿渣微粉，90kg；
粉煤灰，38kg；
砂子，338kg；
激发剂，7kg；
水，207kg。
进一步地，所述激发剂由5kg氢氧化钠及2kg偏硅酸钠混合而成。
进一步地，本实施例提供一种制备所述用于古建筑修复的矿渣粉糯米灰浆的方法，该方法包含以下步骤：
步骤1，向搅拌锅中投入设计量份的水及糯米粉后并进行搅拌制得糯米浆；
步骤2，将步骤1制得的糯米浆边搅拌边蒸煮，煮至沸腾后，将糯米浆的温度维持在80℃下熬制160分钟，直至糯米浆呈粘稠状，此时将糯米浆从搅拌锅中取出，冷却480分钟；
步骤3，将步骤2中冷却后的糯米浆与设计量份的氢氧化钙粉末、矿渣微粉、粉煤灰、砂子及激发剂搅拌混合均匀，即制得所述用于古建筑修复的矿渣粉糯米灰浆。
进一步地，所述氢氧化钙粉末的纯度为97.3％，表观密度为0.85g/cm3，比表面积为12.4m2/g。
进一步地，所述矿渣粉的比表面积为4.14m2/g，28天火山灰活性指数为97.3％。
进一步地，粉煤灰比表面积为4.32m2/g，28天火山灰活性指数为89.2％。
进一步地，所述砂子为河砂，平均粒径为195μm。
进一步地，所述氢氧化钠粉末的纯度为98％。
进一步地，所述偏硅酸钠颗粒的纯度为97％。
实施例2
一种用于古建筑修复的矿渣粉糯米灰浆，所述用于古建筑修复的矿渣粉糯米灰浆包含：
糯米粉，24kg；
氢氧化钙粉末，250kg；
矿渣微粉，102kg；
粉煤灰，45kg；
砂子，385kg；
激发剂，11kg；
水，267kg。
进一步地，所述激发剂由7.7kg氢氧化钠及3.3kg偏硅酸钠混合而成。
进一步地，本实施例提供一种制备所述用于古建筑修复的矿渣粉糯米灰浆的方法，该方法包含以下步骤：
步骤1，向搅拌锅中投入设计量份的水及糯米粉后并进行搅拌制得糯米浆；
步骤2，将步骤1制得的糯米浆边搅拌边蒸煮，煮至沸腾后，将糯米浆的温度维持在90℃下熬制120分钟，直至糯米浆呈粘稠状，此时将糯米浆从搅拌锅中取出，冷却180分钟；
步骤3，将步骤2中冷却后的糯米浆与设计量份的氢氧化钙粉末、矿渣微粉、粉煤灰、砂子及激发剂搅拌混合均匀，即制得所述用于古建筑修复的矿渣粉糯米灰浆。
进一步地，所述氢氧化钙粉末的纯度为97.3％，表观密度为0.85g/cm3，比表面积为12.4m2/g。
进一步地，所述矿渣粉的比表面积为4.14m2/g，28天火山灰活性指数为97.3％。
进一步地，粉煤灰比表面积为4.32m2/g，28天火山灰活性指数为89.2％。
进一步地，所述砂子为河砂，平均粒径为195μm。
进一步地，所述氢氧化钠粉末的纯度为98％。
进一步地，所述偏硅酸钠颗粒的纯度为97％。
实施例3
一种用于古建筑修复的矿渣粉糯米灰浆，所述用于古建筑修复的矿渣粉糯米灰浆包含：
糯米粉，32kg；
氢氧化钙粉末，290kg；
矿渣微粉，118kg；
粉煤灰，52kg；
砂子，434kg；
激发剂，15kg；
水，329kg。
进一步地，所述激发剂由10.5kg氢氧化钠及4.5kg偏硅酸钠混合而成。
进一步地，本实施例提供一种制备所述用于古建筑修复的矿渣粉糯米灰浆的方法，该方法包含以下步骤：
步骤1，向搅拌锅中投入设计量份的水及糯米粉后并进行搅拌制得糯米浆；
步骤2，将步骤1制得的糯米浆边搅拌边蒸煮，煮至沸腾后，将糯米浆的温度维持在100℃下熬制90分钟，直至糯米浆呈粘稠状，此时将糯米浆从搅拌锅中取出，冷却240分钟；
步骤3，将步骤2中冷却后的糯米浆与设计量份的氢氧化钙粉末、矿渣微粉、粉煤灰、砂子及激发剂搅拌混合均匀，即制得所述用于古建筑修复的矿渣粉糯米灰浆。
进一步地，所述氢氧化钙粉末的纯度为97.3％，表观密度为0.85g/cm3，比表面积为12.4m2/g。
进一步地，所述矿渣粉的比表面积为4.14m2/g，28天火山灰活性指数为97.3％。
进一步地，粉煤灰比表面积为4.32m2/g，28天火山灰活性指数为89.2％。
进一步地，所述砂子为河砂，平均粒径为195μm。
进一步地，所述氢氧化钠粉末的纯度为98％。
进一步地，所述偏硅酸钠颗粒的纯度为97％。
实施例4
一种用于古建筑修复的矿渣粉糯米灰浆，所述用于古建筑修复的矿渣粉糯米灰浆包含：
糯米粉，38kg；
氢氧化钙粉末，320kg；
矿渣微粉，132kg；
粉煤灰，59kg；
砂子，489kg；
激发剂，18kg；
水，398kg。
进一步地，所述激发剂由12.6kg氢氧化钠及5.4kg偏硅酸钠混合而成。
进一步地，本实施例提供一种制备所述用于古建筑修复的矿渣粉糯米灰浆的方法，该方法包含以下步骤：
步骤1，向搅拌锅中投入设计量份的水及糯米粉后并进行搅拌制得糯米浆；
步骤2，将步骤1制得的糯米浆边搅拌边蒸煮，煮至沸腾后，将糯米浆的温度维持在95℃下熬制150分钟，直至糯米浆呈粘稠状，此时将糯米浆从搅拌锅中取出，冷却190分钟；
步骤3，将步骤2中冷却后的糯米浆与设计量份的氢氧化钙粉末、矿渣微粉、粉煤灰、砂子及激发剂搅拌混合均匀，即制得所述用于古建筑修复的矿渣粉糯米灰浆。
进一步地，所述氢氧化钙粉末的纯度为97.3％，表观密度为0.85g/cm3，比表面积为12.4m2/g。
进一步地，所述矿渣粉的比表面积为4.14m2/g，28天火山灰活性指数为97.3％。
进一步地，粉煤灰比表面积为4.32m2/g，28天火山灰活性指数为89.2％。
进一步地，所述砂子为河砂，平均粒径为195μm。
进一步地，所述氢氧化钠粉末的纯度为98％。
进一步地，所述偏硅酸钠颗粒的纯度为97％。
实施例5
一种用于古建筑修复的矿渣粉糯米灰浆，所述用于古建筑修复的矿渣粉糯米灰浆包含：
糯米粉，42kg；
氢氧化钙粉末，336kg；
矿渣微粉，144kg；
粉煤灰，62kg；
砂子，542kg；
激发剂，20kg；
水，483kg。
进一步地，所述激发剂由14.0kg氢氧化钠及6.0kg偏硅酸钠混合而成。
进一步地，本实施例提供一种制备所述用于古建筑修复的矿渣粉糯米灰浆的方法，该方法包含以下步骤：
步骤1，向搅拌锅中投入设计量份的水及糯米粉后并进行搅拌制得糯米浆；
步骤2，将步骤1制得的糯米浆边搅拌边蒸煮，煮至沸腾后，将糯米浆的温度维持在100℃下熬制90分钟，直至糯米浆呈粘稠状，此时将糯米浆从搅拌锅中取出，冷却240分钟；
步骤3，将步骤2中冷却后的糯米浆与设计量份的氢氧化钙粉末、矿渣微粉、粉煤灰、砂子及激发剂搅拌混合均匀，即制得所述用于古建筑修复的矿渣粉糯米灰浆。
进一步地，所述氢氧化钙粉末的纯度为97.3％，表观密度为0.85g/cm3，比表面积为12.4m2/g。
进一步地，所述矿渣粉的比表面积为4.14m2/g，28天火山灰活性指数为97.3％。
进一步地，粉煤灰比表面积为4.32m2/g，28天火山灰活性指数为89.2％。
进一步地，所述砂子为河砂，平均粒径为195μm。
进一步地，所述氢氧化钠粉末的纯度为98％。
进一步地，所述偏硅酸钠颗粒的纯度为97％。
接下来提供一些对比例以与上述实施例进行对比，以进一步突出本发明所能获得的有益效果。
对比例
对比例1：一种矿渣粉糯米灰浆，与实施例1的区别在于，矿渣粉糯米灰浆中未添加氢氧化钠。
对比例2：一种矿渣粉糯米灰浆，与实施例1的区别在于，矿渣粉糯米灰浆中未添加偏硅酸钠。
对比例3：一种矿渣粉糯米灰浆，与实施例1的区别在于，矿渣粉糯米灰浆中未添加粉煤灰。
对比例4：一种矿渣粉糯米灰浆，与实施例1的区别在于，矿渣粉糯米灰浆中未添加氢氧化钠和偏硅酸钠。
对比例5：以申请号为201410584348.X且发明名称为砌筑用改性糯米灰浆及其制备方法的中国发明专利文件中实施例1作为对照，一、糯米灰浆的制备：称取100份纯度为95％、表观密度为0.72g/cm3、比表面积为10.68m2/g的氢氧化钙、75份粒径为0.6～1mm的碳酸钙、225份粒径为0.3～0.6mm的碳酸钙、225份粒径为0.18～0.3mm的碳酸钙、5份支链淀粉含量为92％、表观密度为0.17g/cm3的预糊化糯米粉、1份法国艾森C-SP聚羧酸减水剂和1份粘度150000mPa·s的羟丙基甲基纤维素，以500rpm的搅拌速度混合干料5min，加入95份水后，以1500rpm的速度搅拌8min，直至灰浆拌和均匀，得到糯米灰浆。
实施例及对比例的性能检测试验
性能检测试验按照实施例1-5和对比例1-5中的方法制备矿渣粉糯米灰浆，并按照以下方法检测矿渣粉糯米灰浆的各项性能，并将各检测结果示于表1：1、凝结时间：按照JGJ/T70-2009《建筑砂浆基本性能性能试验方法标准》进行测试；
2、收缩率：按照JGJ/T70-2009《建筑砂浆基本性能性能试验方法标准》进行测试；
3、抗压强度和抗折强度：按照GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行测试；
表1各实施例和各对比例制得的糯米灰浆的性能检测结果
小结：由表1中数据可以看出，按照实施例1-5制得的矿渣粉糯米灰浆，初凝时间在1.43h以内，凝结时间短，固化较快，收缩率较小，抗压强度在3天时可达3.21MPa以上，且90d时可达23.56MPa以上，抗压强度大，性能较好。
对比例1因矿渣粉糯米灰浆中未添加氢氧化钠，由对比例1制得的矿渣粉糯米灰浆的初凝时间为2.75h，固化较慢，且收缩率较大，28天抗压强度与实施例1相比下降13.52MPa，28天抗折强度下降0.90MPa，说明氢氧化钠能够加快矿渣粉糯米灰浆的固化速度，提高矿渣粉糯米灰浆的强度，降低收缩率。
对比例2因矿渣粉糯米灰浆中未添加偏硅酸钠，由对比例2制得的糯米灰浆的初凝时间为2.23h，凝结时间较长，固化较慢，28天抗压强度与实施例1相比下降6.99MPa，28天抗折强度下降0.52MPa，说明偏硅酸钠能够缩短矿渣粉糯米灰浆的固化时间，使固化加快，并降低收缩率，提高强度。
对比例3因矿渣粉糯米灰浆中未添加粉煤灰，由对比例3制得的糯米灰浆的固化时间较长，抗折强度和抗压强度较小，收缩率较大，说明粉煤灰能够加快矿渣粉糯米灰浆的固化，降低矿渣粉糯米灰浆的收缩率，提高抗压强度和抗折强度。
对比例4因矿渣粉糯米砂浆中未添加氢氧化钠和偏硅酸钠，糯米灰浆固化时间长达21.88h，固化速度慢，抗压强度和抗折强度小，收缩率大，说明氢氧化钠和硅酸钠复合能够加快矿渣粉糯米灰浆固化，降低矿渣粉糯米灰浆的收缩率，提高矿渣粉糯米灰浆的强度。
对比例5为现有技术制备的糯米灰浆，与实施例1-5制得的矿渣粉糯米灰浆相比，固化时间较慢，强度较低，收缩率较大，说明本发明制备的矿渣粉糯米灰浆的固化快，强度高且收缩率小。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
