CN105060786B - 一种长石废料混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种长石废料混凝土及其制备方法，原料组成为：长石废料、黏土、水泥、酚醛纤维、聚偏氯乙烯纤维、水和外加剂，外加剂由羰基焦醛高效减水剂、偏铝酸钠类速凝剂、柠檬酸‑壳聚糖粘合剂和硅藻土粉组成。本发明解决了长石废料的利用问题，原料来源稳定广泛，可降低生产成本、节约资源、保护环境、低碳环保；生产工艺简单可行、操作方便，黏土与长石粉料混合煅烧后，形成集陶瓷、玻璃及石料于一体的混合材料，粉碎为砂石料混合材料作为混凝土骨架，添加酚醛纤维、聚偏氯乙烯纤维和外加剂使本发明混凝土具有强度高、抗冻、耐火、耐水性好的优点，更加适用于对混凝土性能要求较高的矿山井巷、铁路隧道、引水涵洞及地下工程的施工。

Description

一种长石废料混凝土及其制备方法

技术领域

本发明属于混凝土及废料再生利用技术领域，涉及一种长石废料混凝土及其制备方法。

背景技术

长石是自然界地壳长期运动的结果，长石二氧化硅含量较高，可达到67%，抗压强度高，长石基本结构呈四面体，具有结构稳定等特性，通常是制造陶瓷、玻璃、磨具的材料。有些长石矿床因含杂质过多，不能作为传统的陶瓷、玻璃等原料而被弃置，大量堆置的长石废料不但对空气和水土造成了严重的污染，而且占据了大量农田土地，造成浪费。因此，有必要研究如何合理有效地利用长石废料，使长石废料“变废为宝”。

建筑工程中，普通混凝土一般是由水泥、水、砂、石（石灰石或河卵石）等原料组成，用长石废料替代石灰石或河卵石等，配制混凝土的研究较少。1988年，吕裕清译自苏联的“长石砂加气混凝土小砌块”一文中，给出了一种用长石砂生产混凝土砌块的工艺，以查图尔产地砂为基料，原料选择范围较小，不适合国内生产。 专利CN201310411979.7在油泥砂泡沫混凝土砌块制备中添加了5～7%长石，但由于长石不是主要成分，用量较少，不能解决长石废料大量堆放带来的浪费污染等问题。因此，有必要研究如何合理有效地利用长石废料，变废为宝。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的不足，提供一种以长石废料为主要原料的长石废料混凝土，本发明混凝土具有强度高、抗冻、耐火、耐水性好的优点，适用于对混凝土性能要求较高的矿山井巷、铁路隧道、引水涵洞及地下工程的施工。

本发明还提供了上述长石废料混凝土的制备方法。

本发明技术方案为：

一种长石废料混凝土，各原料重量份组成为：长石废料800～850、黏土150～180、水泥280～320、酚醛纤维35～45、聚偏氯乙烯纤维25～30、水80～95和外加剂4.75～5.25，外加剂由羰基焦醛高效减水剂 6.7～7.5份、偏铝酸钠类速凝剂5.8～6.1份、柠檬酸-壳聚糖粘合剂8.45～9.55份和硅藻土粉9.8～10.2份组成；

所述的柠檬酸-壳聚糖粘合剂制备方法：将柠檬酸按照质量比1:4的比例溶解于水中, 搅拌至形成均一溶液，然后加入柠檬酸质量20%的壳聚糖，搅拌至壳聚糖完全溶解，即可，4～10℃密封保存。

所述的聚偏氯乙烯纤维长度为8～10mm，酚醛纤维长度为3～5mm。

所述的长石废料混凝土，制备时长石废料和黏土要经过煅烧处理。

上述长石废料混凝土的制备方法，包括以下步骤：

（1）粉磨：称取长石废料，粉碎至粒径小于31.5mm，进行粉磨处理，粉磨至粒度为0.05～0.1mm，放入水中，浸泡8～10天，然后取出烘干，加入黏土，混合均匀，得混合粉末；

（2）煅烧：将步骤（1）的混合粉末在1100～1180 ℃下煅烧2h，冷却后研磨，至粒径为小于25mm，其中，粒度小于5mm颗粒占总质量40%，粒径5～25mm颗粒占总质量60%，即为煅烧料，备用；

（3）混合：向步骤（2）煅烧料中按比例加入水泥、酚醛纤维、聚偏氯乙烯纤维、水和外加剂，搅拌均匀，即为长石废料混凝土。

本发明以长石废料为主要原料，研制一种利用长石废料配制的混凝土。长石主要成分为二氧化硅，抗压强度高，具有较高的活性，作为超高强混凝土的骨架材料，可以显著提高混凝土强度。同时，由于长石基本结构呈四面体，体积结构稳定可以使长石增大水泥浆体包裹面积，从而提高混凝土的强度，减少混凝土开裂危险，能够达到泵送高强混凝土技术要求，具有明显的经济效益。添加黏土与长石粉料混合并于1100～1180℃煅烧，在加热煅烧的过程中，到达800～900℃后，继续升高温度时，混合物中的中低共熔物质开始熔化，液相出现并逐渐增加，填充在固体颗粒之间，由于液相表面张力的作用，使得未熔颗粒进一步靠拢，混合料体积收缩，气孔率下降，密度提高，冷却后凝固为大颗粒及块状固体，形成集陶瓷、玻璃及石料于一体的混合材料，粉碎为不同粒径的砂石料混合材料作为混凝土骨架，可进一步提高混凝土骨架的抗压性能。与酚醛纤维、聚偏氯乙烯纤维和外加剂混合后，使本发明混凝土具有强度高、抗冻、耐火、耐水性好的优点，更加适用于对混凝土性能要求较高的矿山井巷、铁路隧道、引水涵洞及地下工程的施工。

本发明长石废料混凝土，其有益效果为：

1）解决了长石废料的利用问题，实现了变废为宝的转变，原料来源稳定广泛，可降低生产成本、节约资源、保护环境、低碳环保；

2）黏土与长石粉料混合煅烧后，形成集陶瓷、玻璃及石料于一体的混合材料，粉碎为不同粒径的砂石料混合材料作为混凝土骨架，进一步提高混凝土骨架的抗压性能；

3）添加酚醛纤维、聚偏氯乙烯纤维和外加剂使本发明混凝土具有强度高、抗冻、耐火、耐水性好的优点，更加适用于对混凝土性能要求较高的矿山井巷、铁路隧道、引水涵洞及地下工程的施工；

4）生产工艺简单可行、操作方便，易于工业化生产推广和实施，具有广泛的应用前景。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明进行进一步的说明，应该明白的是，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。

实施例1

本发明一种长石废料混凝土，各原料重量份组成为：长石废料830、黏土165、水泥300、酚醛纤维40、聚偏氯乙烯纤维27、水85和外加剂5.0，外加剂由羰基焦醛高效减水剂7.1份、偏铝酸钠类速凝剂5.9份、柠檬酸-壳聚糖粘合剂9.02份和硅藻土粉10.0份组成；

柠檬酸-壳聚糖粘合剂制备方法：将柠檬酸按照质量比1:4的比例溶解于水中, 搅拌至形成均一溶液，然后加入柠檬酸质量20%的壳聚糖，搅拌至壳聚糖完全溶解，即可，4～10℃密封保存。

P.O42.5 普通硅酸盐水泥，聚偏氯乙烯纤维长度为8～10mm，酚醛纤维长度为3～5mm。

制备步骤为：

（1）粉磨：称取长石废料，粉碎至粒径小于31.5mm，进行粉磨处理，粉磨至粒度为0.05~0.1mm，放入水中，浸泡9天，然后取出烘干，加入黏土，混合均匀，得混合粉末；

（2）煅烧：将步骤（1）的混合粉末在1100～1180 ℃下煅烧2h，冷却后研磨，至粒径为小于25mm，其中，粒度小于5mm颗粒占总质量40%，粒径5～25mm颗粒占总质量60%，即为煅烧料，备用；

（3）混合：向步骤（2）煅烧料中按比例加入水泥、酚醛纤维、聚偏氯乙烯纤维、水和外加剂，搅拌均匀，即为本发明长石废料混凝土。

实施例2

本发明一种长石废料混凝土，各原料重量份组成为：长石废料800、黏土150、水泥280、酚醛纤维35、聚偏氯乙烯纤维25、水80和外加剂4.75，外加剂由羰基焦醛高效减水剂6.7份、偏铝酸钠类速凝剂5.8份、柠檬酸-壳聚糖粘合剂8.45份和硅藻土粉9.8份组成；

柠檬酸-壳聚糖粘合剂制备方法同实施例1，P.O42.5 普通硅酸盐水泥，聚偏氯乙烯纤维长度为8～10mm，酚醛纤维长度为3～5mm。

制备步骤为同实施例1。

实施例3

本发明一种长石废料混凝土，各原料重量份组成为：长石废料850、黏土180、水泥320、酚醛纤维45、聚偏氯乙烯纤维30、水95和外加剂5.25，外加剂由羰基焦醛高效减水剂7.5份、偏铝酸钠类速凝剂6.1份、柠檬酸-壳聚糖粘合剂9.55份和硅藻土粉10.2份组成；

柠檬酸-壳聚糖粘合剂制备方法同实施例1，P.O42.5 普通硅酸盐水泥，聚偏氯乙烯纤维长度为8～10mm，酚醛纤维长度为3～5mm。

制备步骤为同实施例1。

对比例1

根据现有技术制备的一种高强度耐火混凝土，将水泥200 份、玄武岩120 份、粉煤灰25 份、超细粒化电炉矿渣45 份、常规碳纤维4 份、减水剂3 份和水130 份在搅拌机内进行强力搅拌均匀后注入模中浇注养护24 小时脱模，再常温养护5 天。

对比例2

根据现有技术制备的一种高强度抗冻混凝土，其原料按重量份包括以下组分：普通硅酸盐水泥150 份、河砂450 份、碎石400 份、水120 份、硅粉20 份、天然沸石50 份、石灰石粉10 份、聚氧化乙烯树脂5 份、聚丙烯短纤维5 份、聚乙烯醇纤维15 份、丙三醇0.5份、二丙基乙二醇1.3 份、滑石粉5 份、阻锈剂1 份、苯甲酸钠0.2 份、聚丙烯酰胺0.5 份、羟乙基纤维素醚0.5份、防冻剂8 份、减水剂3 份；阻锈剂由0.5 重量份的钼酸钠、2 重量份的二乙烯三胺、0.15 重量份的丙烯基硫脲、0.2 重量份的1,4- 丁炔二醇、15 重量份的乙醇和50 重量份的水搅拌溶解混合均匀而成；所述防冻剂由7 重量份的无水硫酸钠、5 重量份的亚硝酸钙、3 重量份的木质素磺酸钙、2 重量份的十二烷基硫酸钠和9 重量份的二水石膏搅拌混合均匀而成。

本发明实施例1～3制得的长石废料混凝土试样性能与对比例1～2性能比较，见表1：

表1 混凝土试样性能

Claims (2)

1.一种长石废料混凝土，其特征在于，各原料重量份组成为：长石废料800～850、黏土150～180、水泥280～320、酚醛纤维35～45、聚偏氯乙烯纤维25～30、水80～95和外加剂4.75～5.25，外加剂由羰基焦醛高效减水剂 6.7～7.5份、偏铝酸钠速凝剂5.8～6.1份、柠檬酸-壳聚糖粘合剂8.45～9.55份和硅藻土粉9.8～10.2份组成；

所述的柠檬酸-壳聚糖粘合剂制备方法：将柠檬酸按照质量比1:4的比例溶解于水中，搅拌至形成均一溶液，然后加入柠檬酸质量20%的壳聚糖，搅拌至壳聚糖完全溶解，即可，4～10℃密封保存；

所述长石废料混凝土的制备方法，包括以下步骤：

（1）粉磨：称取长石废料，粉碎至粒径小于31.5mm，进行粉磨处理，粉磨至粒度为0.05～0.1mm，放入水中，浸泡8～10天，然后取出烘干，加入黏土，混合均匀，得混合粉末；

（2）煅烧：将步骤（1）的混合粉末在1100～1180 ℃下煅烧2h，冷却后研磨，至粒径为小于25mm，其中，粒度小于5mm颗粒占总质量40%，粒径5～25mm颗粒占总质量60%，即为煅烧料，备用；

（3）混合：向步骤（2）煅烧料中按比例加入水泥、酚醛纤维、聚偏氯乙烯纤维、水和外加剂，搅拌均匀，即为长石废料混凝土。

2.根据权利要求1所述的长石废料混凝土，其特征在于：所述的聚偏氯乙烯纤维长度为8～10mm，酚醛纤维长度为3～5mm。