CN104529368B - 一种利用搅拌站废水配制的无熟料水泥超高强混凝土及其使用方法 - Google Patents

一种利用搅拌站废水配制的无熟料水泥超高强混凝土及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种利用搅拌站废水配制的无熟料水泥超高强混凝土及其使用方法。由偏高岭土粉、煅烧煤矸石粉、S95矿渣粉、白炭黑、脱硫石膏、消石灰粉、河砂、碎石、减水剂和搅拌站废水组成。偏高岭土粉平均粒径小于30μm，氮吸附法测定的比表面积大于500m2/kg，煅烧煤矸石粉平均粒径小于30μm，氮吸附法测定的比表面积大于500m2/kg，S95矿渣粉平均粒径小于45μm，氮吸附法测定的比表面积大于400m2/kg；白炭黑中二氧化硅含量大于90%，氮吸附法测定的比表面积大于250000m2/kg，本发明具有强度高、抗水渗透性好、抗氯离子渗透性强、抗化学侵蚀，以及节资、利废、环保等优点。本发明尤其适用于生产耐磨地砖、人形道砖、河底(岸)砌砖(板)、海岸线防浪块等制品。

Description

一种利用搅拌站废水配制的无熟料水泥超高强混凝土及其使用方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种利用搅拌站废水配制的无熟料水泥超高强混凝土及其使用方法。
背景技术
随着我国经济的飞速发展，建筑行业的发展更是日新月异，但快速发展的建筑业也给环境带来很多危害，比如可供建设使用的建筑材料的原材料日渐匮乏，建筑材料的生产过程中所产生的固、液废弃物排放量越来越大，空气污染也相当严重，导致我国大范围出现“雾霾”天气。解决建筑业所面临的资源、能源供求矛盾，治理建筑业所引起的环境问题，关键措施在于寻求现有水泥等胶凝材料的替代品，并资源化利用建筑业排放的固、液废物，如最近开始的资源化利用偏高岭土、煅烧煤矸石作为混凝土掺合料，资源化利用建筑废弃物之一的废弃混凝土，将其破碎后作为再生粗、细集料等，都收到较好的技术和经济效益。
本发明旨在综合利用低品位的偏高岭土粉、煅烧煤矸石粉，通过合适的化学激发技术使其具有水硬胶凝特性，代替水泥使用，而在废液方面，资源化利用搅拌站排放的废水。搅拌站排放的废水为清洗搅拌机、运输车和搅拌站场地所产生的废水，其中含有饱和的Ca(OH)2，这部分Ca(OH)2可作为部分偏高岭土粉、煅烧煤矸石粉等火山灰制材料的碱性激发剂，起到激发偏高岭土粉、煅烧煤矸石粉中活性SiO2和活性Al2O3的作用，促进产生较多的水化产物CSH凝胶和AFt，从而提高胶凝材料的强度。在本发明中，还利用了电厂烟气脱硫装置运行中所产生的脱硫石膏，以及利用钢铁厂水淬高炉矿渣粉磨而成的S95矿渣粉等，其环境价值高，技术经济效益显著。本发明产品的应用，将为建筑业的节能减排和低碳化创造良好的基础条件。
发明内容
本发明在于提供一种利用搅拌站废水配制的无熟料水泥超高强混凝土及其使用方法。
本发明提出的利用搅拌站废水配制的无熟料水泥超高强混凝土，由偏高岭土粉、煅烧煤矸石粉、S95矿渣粉、白炭黑、脱硫石膏、消石灰粉、河砂、碎石、减水剂和搅拌站废水组成，各组分的重量比为：
偏高岭土粉100
煅烧煤矸石粉50-70
S95矿渣粉30-50
白炭黑1-10
脱硫石膏8-30
消石灰粉2-20
河砂160-260
碎石200-400
减水剂1.5-8.0
搅拌站废水40-70；
其中：所述偏高岭土粉为天然高岭土于600-800oC煅烧6h后磨细而成，平均粒径小于30μm，氮吸附法测定的比表面积大于500m2/kg；
所述煅烧煤矸石粉为煤矸石于700-900oC煅烧5h后磨细而成，平均粒径小于30μm，氮吸附法测定的比表面积大于500m2/kg；
所述S95矿渣粉为水淬高炉矿渣磨细而成，平均粒径小于45μm，氮吸附法测定的比表面积大于400m2/kg；
所述白炭黑其二氧化硅含量大于90%，氮吸附法测定的比表面积大于250000m2/kg。
各组份较佳的重量比为：
偏高岭土粉100
煅烧煤矸石粉54-70
S95矿渣粉35-45
白炭黑3-7
脱硫石膏5-28
消石灰粉4-16
河砂180-250
碎石230-380
减水剂2.0-7.0
搅拌站废水45-67。
本发明中，所述脱硫石膏其硫酸钙含量大于80%，氮吸附法测定的比表面积大于350m2/kg，含水量小于1%。
本发明中，所述消石灰粉其CaO含量大于60%，MgO含量小于5%，全部通过0.16mm筛。
本发明中，所述河砂其细度模数为2.1-3.2，表观密度不小于2400Kg/m3，堆积密度不小于1500Kg/m3，含泥量不大于3.0%。
本发明中，所述碎石为5mm-15mm连续级配，表观密度不小于2400Kg/m3，堆积密度不小于1400Kg/m3，含泥量不大于2.0%。
本发明中，所述减水剂为氨基磺酸盐减水剂或萘磺酸盐甲醛缩合物减水剂中的一种，液体，浓度为20%-40%，pH值不小于8.0，减水率不小于18%。
本发明中，所述搅拌站废水为混凝土搅拌站沉淀池中积存的废水，其pH值不小于12%，悬浮油污含量不大于0.05%。
本发明提出的利用搅拌站废水配制的无熟料水泥高强混凝土的制备方法，具体如下：
按前述重量比例称取偏高岭土粉、煅烧煤矸石粉、S95矿渣粉、白炭黑、脱硫石膏、消石灰粉、河砂、碎石、减水剂和搅拌站废水，先将碎石和河砂投入搅拌机，通过机械搅拌20s后，再投入偏高岭土粉、煅烧煤矸石粉、S95矿渣粉、白炭黑、脱硫石膏和消石灰粉，通过机械搅拌30s，再分别投入搅拌站废水和减水剂，继续搅拌60s至均匀，即可进行浇筑施工。
本发明中，高强混凝土的骨架由碎石和河砂紧密堆积而成，起胶凝作用并非常规的硅酸盐系列水泥，而是无熟料水泥。这种无熟料水泥由偏高岭土粉、煅烧煤矸石粉、S95矿渣粉、白炭黑、脱硫石膏和消石灰粉共同配合而成。偏高岭土粉为天然高岭土于(600-800)oC煅烧6h后磨细而成，平均粒径小于30μm，比表面积大。煅烧煤矸石粉为煤矸石于(700-900)oC煅烧5h后磨细而成，平均粒径小于30μm，比表面积大于500m2/kg。S95矿渣粉为水淬高炉矿渣磨细而成，平均粒径小于45μm，比表面积大于400m2/kg。偏高岭土粉、煅烧煤矸石粉和S95矿渣粉以一定比例配合，可以保证混合体在SiO2、Al2O3、CaO和MgO含量方面实现最佳的搭配，通过脱硫石膏中的CaSO4和消石灰粉中Ca(OH)2的激发，所形成的针状AFt被CSH凝胶包裹，产生较高的力学强度。白炭黑为我国产量较大，产业分布较广的纳米材料，其颗粒直径为80nm以下，本身可以较好地分布填充于偏高岭土粉、煅烧煤矸石和S95矿渣粉堆积后形成的空隙200nm-2000nm，而其90%以上含量的SiO2将在搅拌站废水中Ca(OH)2以及消石灰粉溶解而成的Ca(OH)2的碱性激发作用下，发生火山灰反应，形成凝胶状的CSH(水化硅酸钙)，所形成的CSH凝胶比表面积高达600万m2/Kg，内聚力很大，将未水化的偏高岭土粉、煅烧煤矸石粉、S95矿渣粉颗粒牢固地粘接在一起。而分布于砂、石集料表面的白炭黑发生火山灰反应所形成的CSH凝胶亦填充于偏高岭土粉、煅烧煤矸石粉、S95矿渣粉与砂、石集料的界面过渡区，增强了界面过渡区结构，对提高本发明产品的强度起到另一关键作用。本发明产品中偏高岭土粉、煅烧煤矸石粉、S95矿渣粉、白炭黑、脱硫石膏和消石灰粉的颗粒直径均较水泥颗粒小，加之偏高岭土和煅烧煤矸石因煅烧而在内部形成大量微孔，其加水拌合达到一定流动度时所需水量比普通硅酸盐水泥的大，为降低本发明产品的水胶比，提高密实度和强度，本发明采用减水率不小于18%的氨基磺酸盐减水剂或萘磺酸盐甲醛缩合物减水剂，它们与偏高岭土粉、煅烧煤矸石粉和S95矿渣粉之间均有较好的适应性，在实现一定流动性前提下，能大幅度减少拌合物用水量(本发明产品每m3混凝土拌合用水量仅为(120-170)Kg)，混凝土拌合物用水量的减少和水胶比的降低，将对减小硬化浆体孔隙率，细化毛细孔孔径，优化孔结构起到很大作用。
本发明产品强度高、抗渗等级高、粘结性好、抗冲蚀、耐碱、施工浇筑方便、成本低廉，可用于一般建筑工程和特殊工程，尤其适用于耐磨地砖、人形道砖、河底(岸)砌砖(板)、海岸线防浪块等制品。
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本发明。
实施例1，一种利用搅拌站废水配制的无熟料水泥超高强混凝土，按偏高岭土粉100、煅烧煤矸石粉70、S95矿渣粉30、白炭黑1、脱硫石膏20、消石灰粉20、河砂200、碎石300、萘磺酸盐甲醛缩合物减水剂6.0和搅拌站废水70的重量比配制而成。所述偏高岭土粉为天然高岭土于600-800oC煅烧6h后磨细而成，平均粒径小于30μm，氮吸附法测定的比表面积大于500m2/kg；所述煅烧煤矸石粉为煤矸石于700-900oC煅烧5h后磨细而成，平均粒径小于30μm，氮吸附法测定的比表面积大于500m2/kg；所述S95矿渣粉为水淬高炉矿渣磨细而成，平均粒径小于45μm，氮吸附法测定的比表面积大于400m2/kg。性能测试结果见表1。这种利用搅拌站废水配制的无熟料水泥超高强混凝土可用于制备耐磨地砖、人形道砖、河底(岸)砌砖(板)、海岸线防浪块等制品。
实施例2，一种利用搅拌站废水配制的无熟料水泥超高强混凝土，按偏高岭土粉100、煅烧煤矸石粉50、S95矿渣粉45、白炭黑5、脱硫石膏8、消石灰粉2、河砂160、碎石200、氨基磺酸盐减水剂1.5和搅拌站废水40的重量比配制而成。所述偏高岭土粉为天然高岭土于600-800oC煅烧6h后磨细而成，平均粒径小于30μm，氮吸附法测定的比表面积大于500m2/kg；所述煅烧煤矸石粉为煤矸石于700-900oC煅烧5h后磨细而成，平均粒径小于30μm，氮吸附法测定的比表面积大于500m2/kg；所述S95矿渣粉为水淬高炉矿渣磨细而成，平均粒径小于45μm，氮吸附法测定的比表面积大于400m2/kg。性能测试结果见表1。这种利用搅拌站废水配制的无熟料水泥超高强混凝土可用于制备耐磨地砖、人形道砖、河底(岸)砌砖(板)、海岸线防浪块等制品。
实施例3，一种利用搅拌站废水配制的无熟料水泥超高强混凝土，按偏高岭土粉100、煅烧煤矸石粉60、S95矿渣粉50、白炭黑10、脱硫石膏30、消石灰粉15、河砂260、碎石400、萘磺酸盐甲醛缩合物减水剂8.0和搅拌站废水45的重量比配制而成。所述偏高岭土粉为天然高岭土于600-800oC煅烧6h后磨细而成，平均粒径小于30μm，氮吸附法测定的比表面积大于500m2/kg；所述煅烧煤矸石粉为煤矸石于700-900oC煅烧5h后磨细而成，平均粒径小于30μm，氮吸附法测定的比表面积大于500m2/kg；所述S95矿渣粉为水淬高炉矿渣磨细而成，平均粒径小于45μm，氮吸附法测定的比表面积大于400m2/kg。性能测试结果见表1。这种利用搅拌站废水配制的无熟料水泥超高强混凝土可用于制备耐磨地砖、人形道砖、河底(岸)砌砖(板)、海岸线防浪块等制品。
表1实施例性能测试结果

Claims (4)

1.一种利用搅拌站废水配制的无熟料水泥超高强混凝土，其特征在于由偏高岭土粉、煅烧煤矸石粉、S95矿渣粉、白炭黑、脱硫石膏、消石灰粉、河砂、碎石、减水剂和搅拌站废水组成，各组分的重量比为：
偏高岭土粉100
煅烧煤矸石粉50-70
S95矿渣粉30-50
白炭黑1-10
脱硫石膏8-30
消石灰粉2-20
河砂160-260
碎石200-400
减水剂1.5-8.0
搅拌站废水40-70；
其中：所述偏高岭土粉为天然高岭土于(600-800)oC煅烧6h后磨细而成，平均粒径小于30μm，氮吸附法测定的比表面积大于500m2/kg，所述煅烧煤矸石粉为煤矸石于(700-900)oC煅烧5h后磨细而成，平均粒径小于30μm，氮吸附法测定的比表面积大于500m2/kg；所述S95矿渣粉为水淬高炉矿渣磨细而成，平均粒径小于45μm，氮吸附法测定的比表面积大于400m2/kg，所述白炭黑其二氧化硅含量大于90%，氮吸附法测定的比表面积大于250000m2/kg；所述搅拌站废水为混凝土搅拌站沉淀池中积存的废水，其pH值不小于12，悬浮油污含量不大于0.05%。
2.根据权利要求1所述的一种利用搅拌站废水配制的无熟料水泥超高强混凝土，其特征在于各组份的重量比为：
偏高岭土粉100
煅烧煤矸石粉54-70
S95矿渣粉35-45
白炭黑3-7
脱硫石膏5-28
消石灰粉4-16
河砂180-250
碎石230-380
减水剂2.0-7.0
搅拌站废水45-67。
3.根据权利要求1所述的一种利用搅拌站废水配制的无熟料水泥超高强混凝土，其特征在于所述脱硫石膏其硫酸钙含量大于80%，氮吸附法测定的比表面积大于350m2/kg，含水量小于1%，所述消石灰粉其CaO含量大于60%，MgO含量小于5%，全部通过0.16mm筛。
4.一种如权利要求1所述的一种利用搅拌站废水配制的无熟料水泥超高强混凝土的使用方法，其特征在于采用其浇筑制造人形道砖、河底砌砖、河岸砌砖、河底砌板、河岸砌板或海岸线防浪块。
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