CN105859207A - 一种c30尾矿砂抗分散混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种C30尾矿砂抗分散混凝土及其制备方法。所述混凝土是由胶凝材料、骨料、外加剂及水组成，所述的胶凝材料由水泥、活化细尾矿砂，骨料由粗骨料和细骨料组成，所述的细骨料由粗尾矿砂和机制砂组成，粗骨科采用石，每立方混凝土中各材料用量如下：水泥180~300kg，活化尾矿砂80~160kg，粗尾矿砂150~450kg，机制砂300~600 kg，石950~1100kg，水120~170kg，外加剂20~80kg。本发明提供了一种绿色环保的混凝土，对保护生态环境和促进循环经济的发展有良好的推动作用，同时还降低了混凝土成本，具有良好的抗分散性和工作性。

Description

一种C30尾矿砂抗分散混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，特别是一种C30尾矿砂抗分散混凝土及其制备方法。

背景技术

尾矿是选矿后的废弃物，是工业固体废弃物的主要组成部分。据不完全统计，全世界每年排出的尾矿及废石在100亿t以上。我国现有8000多个国营矿山和11万多个乡镇集体矿山，堆存的尾矿量近50亿t，年排出尾矿量高达5亿t以上，其中黑色冶金矿山年排放尾矿量达1.5亿t。目前，我国的尾矿综合利用率只有7%，因此，尾矿的综合回收利用问题已受到全社会的广泛关注。

混凝土是当代最主要的土木工程材料之一。混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，因而使其用量越来越大。不仅在各种土木工程中使用，就是造船业，机械工业，海洋的开发，地热工程等，混凝土也是重要的材料。但是混凝土的制作需要耗费大量的胶凝材料以及石砂，将尾矿、机制砂作为混凝土原料使用能够很好的解决尾矿的综合回收利用问题，并且能够降低混凝土的生产成本。

目前，普通混凝土材料体系无法满足水下施工的要求。现阶段有相关专利中提到的抗分散剂所配制水下混凝土，其混凝土强度较低，大体上水陆强度比只有65％—70％(7d) 和70％—75％ (28d)。尾矿等工业废渣在水下混凝土中应用还未被提及，因此尾矿抗分散混凝土的研究具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有背景技术的不足，提供一种C30尾矿砂抗分散混凝土，本发明还提供这种C30尾矿砂抗分散混凝土的制备方法，其简便可行。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种C30尾矿砂抗分散混凝土，所述混凝土是由胶凝材料、骨料、外加剂及水组成，所述的胶凝材料由水泥、活化细尾矿砂，骨料由粗骨料和细骨料组成，所述的细骨料由粗尾矿砂和机制砂组成，粗骨科采用石，每立方混凝土中各材料用量如下：水泥180~300kg，活化尾矿砂80~160kg，粗尾矿砂150~450kg，机制砂300~600 kg，石950~1100kg，水120~170kg，外加剂20~80kg。

优选地，所述的一种C30尾矿砂抗分散混凝土，每立方混凝土中各材料用量为水泥240~280kg，活化尾矿砂120~160kg，粗尾矿砂200~300kg，机制砂400~500kg，石1000~1100kg，水130~160kg，外加剂40~60kg。

更优选地，所述活性尾矿砂的掺量为胶凝材料的40%，所述粗尾矿砂掺量为细骨料的40%。

优选地，所述的粗尾矿砂为选矿后产生的工业废渣，其中SiO₂含量60%~70%，Al₂O₃含量2~14%，Fe₂O₃含量3~15%。

优选地，所述的细骨料的细度模数为2.3~3.1，含泥量＜0.5%。

优选地，所述的石为瓜子石，粒径范围为5~10mm，含泥量＜0.5%。

优选地，所述粗尾矿砂的粒径＞80μm。

优选地，所述外加剂由A组份、B组份和减水组份依次按照质量百分数8%、72％和20%混合配制而成；

其中，所述的A组份由甲基纤维素、硬脂酸、纤维素醚按质量比为0.2：1：0.3混合配制而成；

所述的B组份由聚丙烯酰胺、活化煤矸石粉按质量比为0.10：15混合配制而成。

优选地，所述外加剂的制备方法包括如下步骤：

1）粉磨：按照所述比例取煤矸石，粉粹至粒径小于5mm，再进行球磨处理，粉磨至粒径小于0.08mm；

2）煅烧：将步骤1）球磨后的煤矸石粉在500~700℃下煅烧0.5~4h，在800~950℃下煅烧0.4~3.5h，在850~1000℃下煅烧2.0~2.5h，在冷却后得到活性煤矸石粉；

3）称取：按照所述比例称取甲基纤维素、硬脂酸、纤维素醚，搅拌均匀，即为A组分；按照所述比例称取聚丙烯酰胺、步骤2）所得的活性煤矸石粉，搅拌均匀，即为B组分；

4）混合：向步骤3）所得的A组分、B组分以及减水组分中按质量百分数称取后，搅拌均匀，即为所述外加剂。

优选地，所述外加剂的掺量范围为胶凝材料的5-20％，更优选掺量为胶凝材料的15%。

本发明还提供所述C30尾矿砂抗分散混凝土制备方法，包括如下步骤：

1）筛分：按照所述材料用量取尾矿砂，通过筛分获得80μm以下和以上2种尾矿砂，所述80μm以上的尾矿砂为粗尾矿砂；

2）煅烧：将80μm以下的尾矿砂在600~800℃的条件下煅烧2~4h，0.5~2h冷却到常温；

3）称取：按照所述材料用量取水泥、机制砂、石、水、外加剂、活性尾矿砂、粗尾矿砂；

4）混合：将水泥、活性尾矿砂、机制砂、石、粗尾矿砂混合搅拌均匀；加入一半水进行搅拌2~4min，再将外加剂和剩余的水加入，搅拌4~6min，即可获得C30尾矿砂抗分散混凝土。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

（1）本发明材料简单易得，工艺易调控，制作成本低，适应大规模生产。

（2）本发明能够节约水泥土地等资源，削弱煤矸石、尾矿堆积对环境的影响。尾矿、煤矸石经活化处理，可代替水泥，减少了混凝土中水泥的用量。尾矿、煤矸石的转化利用，减少其堆积量，充分发挥土地应有的价值。本发明提供了一种绿色环保的混凝土，对保护生态环境和促进循环经济的发展有良好的推动作用，同时还降低了混凝土成本。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的

内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1

本实施例提供一种C30尾矿砂抗分散混凝土，每立方混凝土中各材料用量如下：水泥300kg，活化尾矿砂100kg，粗尾矿砂350kg，机制砂400kg，石1100kg，水150kg，外加剂 60kg。

上述C30尾矿砂抗分散混凝土的制备方法包括如下步骤：

1）筛分：按照所述材料用量取尾矿砂，通过筛分获得80μm以下和以上2种尾矿砂，所述80μm以上的尾矿砂为粗尾矿砂；

2）煅烧：将80μm以下的尾矿砂经在600~800℃的条件下煅烧3h，0.5~2h冷却到常温；

3）称取：按照所述材料用量取水泥、机制砂、石、水、外加剂、活性尾矿砂、粗尾矿砂；

4）混合：将水泥、活性尾矿砂、机制砂、石、粗尾矿砂混合搅拌均匀；加入一半水进行搅拌2~4min，再将外加剂和剩余的水加入，搅拌4~6min，即可获得C30尾矿砂抗分散混凝土。

上述外加剂由A组份、B组份和减水组份依次按照质量百分数8%、72％和20%混合配制而成；

其中，所述的A组份由甲基纤维素、硬脂酸、纤维素醚按质量比为0.2：1：0.3混合配制而成；

所述的B组份由聚丙烯酰胺、活化煤矸石粉按质量比为0.10：15混合配制而成。

上述外加剂的制备方法包括如下步骤：

1）粉磨：按照所述比例取煤矸石，粉粹至粒径小于5mm，再进行球磨处理，粉磨至粒径小于0.08mm；

2）煅烧：将步骤1）球磨后的煤矸石粉在600℃下煅烧1.5h，在740℃下煅烧2h，在900℃下煅烧1.5h，在冷却后得到活性煤矸石粉；

3）称取：按照所述比例称取甲基纤维素、硬脂酸、纤维素醚，搅拌均匀，即为A组分；按照所述比例称取聚丙烯酰胺、步骤2）所得的活性煤矸石粉，搅拌均匀，即为B组分；

4）混合：向步骤3）所得的A组分、B组分以及减水组分中按质量百分数称取后，搅拌均匀，即为所述外加剂。

实施例2

本实施例提供一种C30尾矿砂抗分散混凝土，每立方混凝土中各材料用量如下：每立方混凝土中各材料用量为水泥240kg，活化尾矿砂160kg，粗尾矿砂300kg，机制砂450kg，瓜子石1056kg，水160kg，外加剂60kg。

上述C30尾矿砂抗分散混凝土的制备方法与实施例1相同。

上述外加剂的组成和制备方法与实施例1相同。

实施例3

本实施例提供一种C30尾矿砂抗分散混凝土，每立方混凝土中各材料用量如下：水泥280kg，活化尾矿砂120kg，粗尾矿砂450kg，机制砂300 kg，瓜子石950kg，水130kg，外加剂60kg。

上述C30尾矿砂抗分散混凝土的制备方法与实施例1相同。

上述外加剂的组成和制备方法与实施例1相同。

实施例4

本实施例提供一种C30尾矿砂抗分散混凝土，每立方混凝土中各材料用量如下：水泥180kg，活化尾矿砂140kg，粗尾矿砂250kg，机制砂500 kg，瓜子石1000kg，水170kg，外加剂60kg。

上述C30尾矿砂抗分散混凝土的制备方法与实施例1相同。

上述外加剂的组成和制备方法与实施例1相同。

对比例1

本对比例与实施例2所述的C30尾矿砂抗分散混凝土组成大体相同，不同之处在于所述外加剂的添加量为100kg，其它组分及制备方法均与实施例2相同。

以混凝土试件为考察对象，按照GB/T 50080—2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》新拌混凝土拌合物的坍落度；按照GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》，用万能压力试验机测试基准样和实施例的添加剂7 天和28 天抗压强度；混凝土抗分散性按照《水下不分散混凝土试验规程》(DL/T5117-2000)进行。

经常规测试，所述实施例及对比例形成的混凝土的各项指标见附表。

表1 混凝土试块的性能

从表1可以看出，本发明的四个实施例都具有良好的抗分散性、工作性能和力学性能，加入掺量为15%所述外加剂后混凝土7天水陆强度比在78％～85％，28 天水陆强度比在89～95％，1h坍落度损失6%~9%，随着外加剂掺量增加时混凝土7天、28天水陆强度比降低。当所述活性尾矿砂的掺量为胶凝材料的40%，所述粗尾矿砂掺量为细骨料的40%，混凝土水陆强度比以及强度都最大。

以上对本发明创造实施所提供的一种所述外加剂进行了详细的介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明创造实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明创造的限制。

Claims (7)

1.一种C30尾矿砂抗分散混凝土，所述混凝土是由胶凝材料、骨料、外加剂及水组成，其特征在于，所述的胶凝材料由水泥、活化细尾矿砂，骨料由粗骨料和细骨料组成，所述的细骨料由粗尾矿砂和机制砂组成，粗骨科采用石，每立方混凝土中各材料用量如下：水泥180~300kg，活化尾矿砂80~160kg，粗尾矿砂150~450kg，机制砂300~600 kg，石950~1100kg，水120~170kg，外加剂20~80kg。

2.根据权利要求1所述的一种C30尾矿砂抗分散混凝土，其特征在于：所述的粗尾矿砂为选矿后产生的工业废渣，其中SiO₂含量60%~70%，Al₂O₃含量2~14%，Fe₂O₃含量3~15%。

3.根据权利要求1所述的一种C30尾矿砂抗分散混凝土，其特征在于：所述的细骨料的细度模数为2.3~3.1，含泥量＜0.5%。

4.根据权利要求1所述的一种C30尾矿砂抗分散混凝土，其特征在于：所述的石为瓜子石，粒径范围为5~10mm，含泥量＜0.5%。

5.根据权利要求1所述的一种C30尾矿砂抗分散混凝土，其特征在于：所述外加剂由A组份、B组份和减水组份依次按照质量百分数8%、72％和20%混合配制而成；其中，所述的A组份由甲基纤维素、硬脂酸、纤维素醚按质量比为0.2：1：0.3混合配制而成；

所述的B组份由聚丙烯酰胺、活化煤矸石粉按质量比为0.10：15混合配制而成。

6.根据权利要求1 所述的一种C30尾矿砂抗分散混凝土，其特征在于：所述外加剂的掺量范围为胶凝材料的5-20％。

7.权利要求1所述C30尾矿砂抗分散混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）筛分：按照所述材料用量取尾矿砂，通过筛分获得80μm以下和以上2种尾矿砂，所述80μm以上的尾矿砂为粗尾矿砂；

2）煅烧：将80μm以下的尾矿砂经在600~800℃的条件下煅烧2~4h，0.5~2h冷却到常温；

3）称取：按照所述材料用量取水泥、机制砂、石、水、外加剂、活性尾矿砂、粗尾矿砂；

4）混合：将水泥、活性尾矿砂、机制砂、石、粗尾矿砂混合搅拌均匀；加入一半水进行搅拌2~4min，再将外加剂和剩余的水加入，搅拌4~6min，即可获得C30尾矿砂抗分散混凝土。