CN102092995A

CN102092995A - 一种利用尾砂代替黄砂制备的混凝土材料及其制备方法

Info

Publication number: CN102092995A
Application number: CN2010105650756A
Authority: CN
Inventors: 赖建中; 杨春梅; 徐升; 崔崇
Original assignee: Nanjing University of Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Science and Technology
Priority date: 2010-11-30
Filing date: 2010-11-30
Publication date: 2011-06-15

Abstract

本发明公开了一种利用尾砂代替黄砂制备的混凝土材料及其制备方法，其原料为：水泥、工业废渣、减水剂、尾砂、水、增强纤维，所述工业废渣为硅灰、粉煤灰、矿渣微粉、钢渣微粉或其他具有火山灰活性的工业副产品中的一种或两种及以上的混合物。尾砂为最大粒径3mm以内的采矿业副产品，即各种矿山企业的固体废弃物。本发明在普通混凝土制作的基础上进行了改进，所制得的混凝土制品，不仅具有优良的性能，同时达到了充分利用尾砂和保护环境的作用。

Description

一种利用尾砂代替黄砂制备的混凝土材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种混凝土材料及其制备方法，特别是利用尾砂代替黄砂制备的混凝土材料及该材料的制备方法。

背景技术

水泥混凝土材料是建筑行业中用量最大、使用范围最广的材料。据估算目前世界上混凝土的年用量为110亿吨。而其中黄砂占有很大的比例。

2005年国务院下达了国发[2005]22号文关于加快循环经济发展的若干意见和2006年国家发改委发改办环资[2006]538号文关于《资源综合利用专项规划》意见通知中均指出：2010年我国尾矿渣综合利率要用达到86％以上；工业固体废弃物综合利用率达到60％以上。我国矿山企业的年产量很大，但随之而来的问题是每年都产生大量尾矿。据粗略估计，全国尾矿年排放量在3亿t以上，约占当年工业固体废物的30％，目前全国累计尾矿存量50～70亿t。尾矿的排放会引起很多问题，如占用土地、耗费资金、水土流失、河道淤塞、水质污染，生态环境破坏。尾矿的堆积也会引起一些事故，造成人身财产的损失。如金堆城钼业公司栗西尾矿库排洪隧道塌陷，8万吨尾矿与大量尾矿水泄漏，使陕西河南两省16县市受严重污染，经济损失达3200万元。尾矿治理和整体开发利用已是十分紧迫的事情，尤其是随着国家一系列发展循环经济和建设节约型社会等政策措施的出台及环保治理力度的加大，尾矿的资源化利用已经成为国内各大矿业企业不得不面对的难题，一些大型矿业企业为此在“十一五”规划中都提出了具有挑战性的资源节约目标，并把尾矿的处理利用提上议事日程，安排资金建设尾矿资源化利用工程，确保实现国家“十一五”规划提出的目标。

首钢大石河铁矿在意识到铁矿尾砂对环境的破坏及资源的浪费后，开发制备出尾砂蒸压砖和加气混凝土试块，在一定程度上缓解了铁矿尾砂的破坏作用，但是这一技术需要适合该项目的仪器设备，同时制备产品所需的能耗较高。公开号为CN1765520的专利讲述了从铁矿尾砂中提取铁的方法，该发明成本低、提取率高、提取得到的铁品位高，具有很高的技术及经济价值，但是该发明经提取铁后的剩余废料仍待处理。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用尾砂代替黄砂制备的混凝土材料及其制备方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种混凝土材料，用尾砂完全代替黄砂，其原料组成及其百分比为：

水泥	15.6％～29.8％
		工业废渣	15.6％～29.8％

减水剂	0.6％～1.2％
		尾砂	29.7％～62.6％
水	5.6％～9.5％
		增强纤维	0.0％～10.2％

一种制备上述混凝土材料的方法，包括以下步骤：

(a)将水泥、工业废渣、尾砂按15.6％～29.8％、15.6％～29.8％、29.7％～62.6％的质量比例在混凝土搅拌机内混合均匀；

(b)将增强纤维按照0.0％～10.2％的比例均匀撒在混凝土搅拌机内；

(c)将减水剂与水按照0.6％～1.2％和5.6％～9.5％的比例混合均匀后，倒入搅拌均匀的固体原料内，继续搅拌，得到搅拌均匀的混凝土拌合物；

(d)将搅拌机内的混凝土拌合物倒入模具内，并在振动台上振动密实；

(e)将模具中的混凝土材料在标准条件下静置24小时，待其硬化后，拆模，将制得的的混凝土材料在标准条件下养护7天，再于95℃热水中养护24小时。

本发明与现有技术相比，其显著优点：1)本发明在普通混凝土制作的基础上进行了改进，所制得的混凝土制品，不仅具有优良的性能，同时达到了充分利用尾砂和保护环境的作用。2)本发明的混凝土材料的制备过程与普通混凝土的制备过程相似，设备也一样，这使得本发明的材料制备过程简单，易于推广使用。3)本发明的混凝土材料中完全不用黄砂，大大减少了黄砂的使用量，节约了大量资源，且节省了制作混凝土的成本。4)本发明的混凝土制品中采用了尾砂，由于混凝土的用量很大，同时砂在其中占有很大的比例，这将使得尾砂的利用量显著增加，大大减少了矿山固体废弃物的排放，同时节约了资源。5)本发明在保护环境、节省资源的基础上所制得了混凝土材料，其抗压强度达到150MPa～200MPa，同时可获得较高的抗拉强度，具有很高的利用价值。6)本发明在混凝土中采用增强纤维，制备的混凝土的韧性增强。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为本发明的实施例1中不同尾砂掺量下混凝土材料的强度，其中(a)为抗弯强度，(b)为抗压强度。

图2为本发明的实施例2中不同纤维掺量下混凝土材料的强度，其中(a)为抗弯强度，(b)为抗压强度。

具体实施方式

本发明的一种混凝土材料，用尾砂完全代替黄砂，其原料组成及其百分比为：

水泥	15.6％～29.8％

工业废渣	15.6％～29.8％
		减水剂	0.6％～1.2％
尾砂	29.7％～62.6％
		水	5.6％～9.5％
增强纤维	0.0％～10.2％

上述工业废渣为硅灰、粉煤灰、矿渣微粉、钢渣微粉或其他具有火山灰活性的工业副产品中的一种或两种及以上的混合物。减水剂为聚羧酸高效减水剂或其他减水率在30％以上的外加剂。尾砂为最大粒径3mm以内的采矿业副产品，即各种矿山企业的固体废弃物。优选为铁矿尾砂、铜矿尾砂或金矿尾砂中的一种或两种及以上的混合物。增强纤维是金属纤维、有机纤维、无机非金属纤维或其混合物。

一种制备权利要求1所述混凝土材料的方法，包括以下步骤：

(a)将水泥、工业废渣、尾砂按15.6％～29.8％、15.6％～29.8％、29.7％～62.6％的质量比例在混凝土搅拌机内混合均匀；所述工业废渣为硅灰、粉煤灰、矿渣微粉、钢渣微粉或其他具有火山灰活性的工业副产品中的一种或两种及以上的混合物；尾砂为最大粒径3mm以内的采矿业副产品，即各种矿山企业的固体废弃物。

(b)将增强纤维按照0.0％～10.2％的比例均匀撒在混凝土搅拌机内；增强纤维是金属纤维、有机纤维、无机非金属纤维或其混合物。

(c)将减水剂与水按照0.6％～1.2％和5.6％～9.5％的比例混合均匀后，倒入搅拌均匀的固体原料内，继续搅拌，得到搅拌均匀的混凝土拌合物；减水剂为聚羧酸高效减水剂或其他减水率在30％以上的外加剂。

下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述：

实施例1

将水泥、工业废渣、尾砂按表1所示比例称量后在混凝土搅拌机内混合均匀；将外加剂与水按表1所示比例称量后混合均匀，倒入搅拌均匀的固体原料内，继续搅拌，从而得到搅拌均匀的混凝土拌合物；将搅拌机内的混凝土拌合物倒入模具内，并在振动台上振动密实；将模具中的混凝土材料在标准条件下静置24小时，待其硬化后，拆模，将制得的的混凝土材料在标准条件下养护7天，再于95℃热水中养护24小时。养护完毕后，测试混凝土材料的抗弯及抗压强度，测试结果如图1所示。实施例1中的尾砂是铁矿尾砂，水泥是52.5硅酸盐水泥，工业废渣是硅灰和矿渣微粉的混合物，硅灰与矿渣微粉的质量比为2∶3，减水剂为聚羧酸高效减水剂。

表1混凝土材料各组分质量百分比(％)

实施例2

将水泥、工业废渣、尾砂按表2所示比例称量后在混凝土搅拌机内混合均匀；将外加剂与水按表2所示比例称量后混合均匀后，倒入搅拌均匀的固体原料内，继续搅拌；将钢纤维按表2所示比例称量后均匀的撒在搅拌机内，进一步搅拌，从而得到搅拌均匀的纤维混凝土拌合物；将搅拌机内的纤维混凝土拌合物倒入模具内，并在振动台上振动密实；将模具中的混凝土材料在标准条件下静置24小时，待其硬化后，拆模，将制得的混凝土材料在标准条件下养护7天，再于95℃热水中养护24小时。养护完毕后，测试纤维增强混凝土材料的抗弯及抗压强度，测试结果如图2所示。实施例2中的尾砂是铁矿尾砂，水泥是52.5硅酸盐水泥，钢纤维是直径0.2mm、长度15mm的短切纤维，工业废渣是硅灰和矿渣微粉的混合物，硅灰与矿渣微粉的质量比为2∶3，减水剂为聚羧酸高效减水剂。

表2纤维混凝土材料各组分质量百分比(％)

从测试结果可以看出，本发明采用尾砂替代黄砂制备的无纤维混凝土制品，其抗压强度在132MPa～155MPa之间，抗弯强度在15MPa～21MPa之间，其中尾含量为50.4％时，抗弯强度最高，尾砂含量为29.8％时，抗压强度最高。如果在用尾砂代替黄砂的同时向混凝土材料中加入增强纤维，可制得一系列性能优异的混凝土材料，其抗压强度最高达到200MPa以上，抗弯强度最高达50MPa，具有超高强、高韧性的特点。

Claims

1.一种利用尾砂代替黄砂制备的混凝土材料，其特征在于，用尾砂完全代替黄砂，其原料组成及其百分比为：

水泥 15.6％～29.8％工业废渣 15.6％～29.8％减水剂 0.6％～1.2％尾砂 29.7％～62.6％水 5.6％～9.5％增强纤维 0.0％～10.2％

2.根据权利要求1所述的利用尾砂代替黄砂制备的混凝土材料，其特征在于，工业废渣为硅灰、粉煤灰、矿渣微粉、钢渣微粉或其他具有火山灰活性的工业副产品中的一种或两种及以上的混合物。

3.根据权利要求1所述的利用尾砂代替黄砂制备的混凝土材料，其特征在于，减水剂为聚羧酸高效减水剂或其他减水率在30％以上的外加剂。

4.根据权利要求1所述的利用尾砂代替黄砂制备的混凝土材料，其特征在于，尾砂为最大粒径3mm以内的采矿业副产品，即各种矿山企业的固体废弃物。

5.根据权利要求1或4所述的利用尾砂代替黄砂制备的混凝土材料，其特征在于，尾砂为铁矿尾砂、铜矿尾砂或金矿尾砂中的一种或两种及以上的混合物。

6.根据权利要求1所述的利用尾砂代替黄砂制备的混凝土材料，其特征在于，增强纤维是金属纤维、有机纤维、无机非金属纤维或其混合物。

7.一种制备权利要求1所述混凝土材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(e)将模具中的混凝土材料在标准条件下静置24小时，待其硬化后，拆模，将制得的混凝土材料在标准条件下养护7天，再于95℃热水中养护24小时。

8.根据权利要求7所述的制备混凝土材料的方法，其特征在于，步骤(a)中工业废渣为硅灰、粉煤灰、矿渣微粉、钢渣微粉或其他具有火山灰活性的工业副产品中的一种或两种及以上的混合物；尾砂为最大粒径3mm以内的采矿业副产品，即各种矿山企业的固体废弃物。

9.根据权利要求7所述的制备混凝土材料的方法，其特征在于，步骤(b)中增强纤维是金属纤维、有机纤维、无机非金属纤维或其混合物。

10.根据权利要求7所述的制备混凝土材料的方法，其特征在于，步骤(c)中减水剂为聚羧酸高效减水剂或其他减水率在30％以上的外加剂。