CN101412595A - 一种利用高岭土尾砂制备混凝土掺合料的方法 - Google Patents

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杨华明
胡佩伟
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    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
    • C04B40/0028—Aspects relating to the mixing step of the mortar preparation
    • C04B40/0039—Premixtures of ingredients
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    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Abstract

本发明提供了一种利用高岭土尾砂制备混凝土掺合料的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将高岭土尾砂烘干至含水率小于1％；2)在高岭土尾砂中添加化学活性激发剂均匀混合得到混合物，该化学活性激发剂中含有生石灰、消石灰中的一种或两种，添加量为：按CaO含量占尾砂重量的4％～10％；3)将混合物磨细至细度大于45μm量≤10％、比表面积在500m2/kg～600m2/kg的高岭土尾砂超细活性矿物掺合料。采用本方法制备掺合料能够大量利用固体废弃物高岭土尾砂，在开发一种新型混凝土掺合料的同时，也为高岭土尾砂寻求到一种更高附加值利用的途径。

Description

一种利用高岭土尾砂制备混凝土掺合料的方法
技术领域
本发明属于建筑材料领域，涉及一种利用高岭土尾砂制备混凝土掺合料的方法。
背景技术
在水电大坝、厂房、隧道、公路和房建工程混凝土中掺入适量的掺合料，具有增加混凝土密实度、提高混凝土的耐久性和工作性、减少混凝土水化热、抵抗混凝土收缩裂纹、抑制碱骨料反应，节约水泥，降低成本等作用。因此，在工程建筑领域中混凝土掺合料得到了普遍应用。目前国内常用的混凝土掺合料品种主要有粉煤灰、矿渣、硅灰等。
高岭土尾砂是高岭土矿物经选别后产生的固体废弃物，它经脱泥除去部分杂质后，主要成分为SiO2，此外还含有一定量的Al2O3，其MgO、K2O、Na2O、Fe2O3与TiO2等含量都较低，可以作为一种硅酸盐矿物原料来加以利用。长期以来，大多数公司都致力于高岭土矿的开采加工，但由于我国对高岭土尾砂性能的研究相对较少，目前还没有一种真正高效综合利用高岭土尾砂的途径。因此，大量的尾砂资源产出后均被作为废砂堆存，占用了大片土地，大风扬尘及雨天泥石流，给废砂堆场的安全管理带来困难，容易造成地质灾害和环境污染，不利于经济建设与环境协调发展。
据报道，目前国内关于高岭土尾砂的应用除了有作为一种硅源用来制备瓷质砖坯体、烧结微晶玻璃装饰材料等之外，但数量十分有限，其主要还是用来铺路、夯实地基等，还未见有将其用作混凝土掺合料的相关研究报道。
发明内容
本发明的目的是通过对高岭土尾砂进行一定的加工处理，在适当使用化学活性激发剂的条件下，将其通过与其他砂石料配合，制备得到满足相应强度等级要求的混矿物掺合料配制凝土。采用本方法制备掺合料能够大量利用固体废弃物高岭土尾砂，在开发一种新型混凝土掺合料的同时，也为高岭土尾砂寻求到一种更高附加值利用的途径。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
一种利用高岭土尾砂制备混凝土掺合料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将高岭土尾砂烘干至含水率小于1％；
2)在高岭土尾砂中添加化学活性激发剂均匀混合得到混合物，该化学活性激发剂中含有生石灰、消石灰中的一种或两种，添加量为：按CaO含量占高岭土尾砂重量的4％～10％；
3)将混合物磨细至细度大于45μm量≤10％、比表面积在500m2/Kg～600m2/Kg的高岭土尾砂超细活性矿物掺合料。
所述的化学活性激发剂还含有硫酸盐，其含量占高岭土尾砂重量的1％～2％。
所述的硫酸盐为芒硝、煅烧硬石膏、半水石膏、天然硬石膏中的一种或两种。
在步骤2)中的混合物中再加入水玻璃或者加入NaOH，水玻璃的添加量为占高岭土尾砂质量的1％～2％，NaOH的添加量为小于或等于高岭土尾砂质量的1％；
步骤3)所得的高岭土尾砂超细活性矿物掺合料的含水率≤1％(重量)、需水量比≤105％、水泥胶砂28天抗压强度比≥63％、烧失量≤2％以及SO3含量≤3％(重量)。
使用该方法制备的新型混凝土掺合料可用于水电工程大坝混凝土、房建工程以及道路施工领域，混凝土中掺加量的适宜范围为10wt％～30wt％，取代水泥量的适宜范围为10wt％～20wt％，此时，施工时和易性好，施工设备要求低、工艺简单、便于操作且质量能得以保证，具体掺加量视混凝土的等级不同而异。
本发明所具有的有益效果有：
(1)工艺简便、原材料来源广泛且成本低廉，高岭土尾砂经活化处理后用于配制混凝土，可适当减少水泥用量，降低工程造价；
(2)该方法制备的掺合料还可在混凝土中作为一种微细填料，充填在水泥颗粒之间，在一定程度上能改善混凝土的某些性能，如：耐久性、抗渗性、抗冻性及增强抗酸、碱腐蚀性；
(3)该方法可大大提升高岭土尾砂的综合利用价值。工厂可减少排砂费用，增加售砂收入，变废为宝，减少占地及环境污染，具有显著的经济效益和社会效益。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。实施例中的百分数均是以高岭土尾砂的质量作为基准(即质量百分比)。
实施例1：
以福建某地高岭土尾砂为原料制备混凝土掺合料及应用，包括以下步骤：
(1)将高岭土尾砂烘干至含水率≤1％；
(2)加入化学活性激发剂与尾砂均匀混合，化学激发剂中生石灰的添加量为尾砂量的10％，芒硝和天然硬石膏的添加量为1:1(重量比)，均为尾砂量的1％；
(3)将混合物加入转筒球磨机中磨细至比表面积为500m2/Kg待用。
试验C30混凝土配合比如表1所示，其坍落度为35～50mm。
表1 试验混凝土配合比
 
编号 水泥(kg/m3) 尾砂(kg/m3) 碎石(kg/m3) 砂(kg/m3) 水(kg/m3)
WZ-43# 356 0 1199 646 185
WZ-44# 285 71 1199 646 185
表2 C30混凝土试样的抗压强度检测结果
Figure A200810143586D00051
表2为试样抗压强度的检测结果，从表中可以看出在该混凝土配方中，用该方法制备的掺合料等量取代20％的水泥，混凝土试块的3天强度有所提高，而28天强度基本能达到取代前的水平。
实施例2：
以福建某地高岭土尾砂为原料制备混凝土掺合料及应用，包括以下步骤：
(1)将高岭土尾砂烘干至含水率≤1％；
(2)加入化学活性激发剂与尾砂均匀混合，化学激发剂中生石灰的添加量为尾砂量的10％，芒硝和NaOH的添加量为1:1(重量比)，均为尾砂量的1％；
(3)将混合物加入转筒球磨机中磨细至比表面积为550m2/Kg待用。
试验C30混凝土配合比如表3所示，其坍落度为35～50mm。
表3 试验混凝土配合比
 
编号 水泥(kg/m3) 尾砂(kg/m3) 碎石(kg/m3) 砂(kg/m3) 水(kg/m3)
WZ-A# 320 0 1260 650 165
WZ-B# 288 64 1260 610 170
表4 C30混凝土试样的抗压强度检测结果
Figure A200810143586D00061
表4为试样抗压强度的检测结果，从表中可以看出在该混凝土配方中，用该方法制备的掺合料20％超量取代10％的水泥，混凝土试块的3天强度有所提高，其7天强度与28天强度基本能达到取代前的水平。
实施例3：
以福建某地高岭土尾砂为原料制备混凝土掺合料及应用，包括以下步骤：
(1)将高岭土尾砂烘干至含水率≤1％；
(2)加入化学活性激发剂与尾砂均匀混合，化学激发剂中生石灰的添加量为尾砂量的10％，芒硝和NaOH的添加量为1:1(重量比)，均为尾砂量的1％；
(3)将混合物加入转筒球磨机中磨细至比表面积为550m2/Kg待用。
试验C30混凝土配合比如表5所示，其坍落度为35～50mm。
表5 试验混凝土配合比
 
编号 水泥(kg/m3) 尾砂(kg/m3) 碎石(kg/m3) 砂(kg/m3) 水(kg/m3)
WZ-A# 320 0 1260 650 165
WZ-C# 272 96 1260 597 170
表6 C30混凝土试样的抗压强度检测结果
Figure A200810143586D00071
表6为试样抗压强度的检测结果，从表中可以看出在该混凝土配方中，用该方法制备的掺合料30％超量取代15％的水泥，混凝土试块的3天强度有所提高，其7天强度与28天强度基本能达到取代前的水平。

Claims (5)

1.一种利用高岭土尾砂制备混凝土掺合料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将高岭土尾砂烘干至含水率小于1％；
2)在高岭土尾砂中添加化学活性激发剂均匀混合得到混合物，该化学活性激发剂中含有生石灰、消石灰中的一种或两种，添加量为：按CaO含量占高岭土尾砂重量的4％～10％；
3)将混合物磨细至细度大于45μm量≤10％、比表面积在500m2/Kg～600m2/Kg的高岭土尾砂超细活性矿物掺合料。
2.根据权利要求1所述的利用高岭土尾砂制备混凝土掺合料的方法，其特征在于，所述的化学活性激发剂还含有硫酸盐，其含量占高岭土尾砂重量的1％～2％。
3.根据权利要求2所述的利用高岭土尾砂制备混凝土掺合料的方法，其特征在于，所述的硫酸盐为芒硝、煅烧硬石膏、半水石膏、天然硬石膏中的一种或两种。
4.根据权利要求1～3任一项所述的利用高岭土尾砂制备混凝土掺合料的方法，其特征在于，在步骤2)中的混合物中再加入水玻璃或者加入NaOH，水玻璃的添加量为占高岭土尾砂质量的1％～2％，NaOH的添加量为小于或等于高岭土尾砂质量的1％。
5.根据权利要求4所述的利用高岭土尾砂制备混凝土掺合料的方法，步骤3)所得的高岭土尾砂超细活性矿物掺合料的含水率≤1％(重量)、需水量比≤105％、水泥胶砂28天抗压强度比≥63％、烧失量≤2％以及SO3含量≤3％(重量)。
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