CN106007432A - 一种基于石灰石粉-石渣的矿物掺合料及其应用 - Google Patents

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郭文瑛
孙伟民
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Abstract

本发明公开了一种基于石灰石粉‑石渣的矿物掺合料，主要由质量比为8:2～5:5的石灰石粉和石渣均匀混合而成，含水率≤0.5％，比表面积≥300㎡/kg，80μm方孔筛筛余量≤1.0％。本发明还同开了一种基于石灰石粉‑石渣的矿物掺合料的应用。本发明有效地解决了在水泥基砂浆中单掺石渣带来的后期强度不足的问题，并可显著提高砂浆的早期强度。同时，使用方法简单，原料来源广泛、廉价，有利于促进石渣再利用及减少河砂的用量，节约资源，具备良好的经济和环境效益。

Description

一种基于石灰石粉-石渣的矿物掺合料及其应用
技术领域
本发明涉及一种矿物掺合料，具体涉及一种基于石灰石粉-石渣的矿物掺合料，本发明同时涉及基于石灰石粉-石渣的矿物掺合料的应用。
背景技术
生产、加工人造石材将排放大量废渣、废液(以下简称石渣)。以位于江门鹤山的一家大型人造石材加工厂为例，加工每平方米石材将产生15kg的打磨粉料，约50kg的浆体，每个月排放合计1000吨浆体；废渣无法回用，其处理方式为采用槽罐车抽浆外运至石场废坑填埋，做法十分不经济且造成大量污染。经试验研究发现，虽石渣大部分由呈化学惰性的二氧化硅组成，但采用合理的方式，仍可作为矿物掺合料和填料用于水泥基砂浆的生产中，从而利废环保。利用石渣生产的水泥基砂浆具备明显的早强性，且有较好的保水性，但同时产生一些不利影响：因呈化学惰性易造成后期强度(28d)增长减缓，尤其在M10以上的砂浆中，甚至可能导致砂浆无法达到设计强度。同时，大量利用石渣可能导致砂浆流动性下降，不利于和易性。因此，找到一种改良的方案有效地解决石渣带来的负面问题，具有较大意义。
我国的石灰岩矿藏资源较为丰富，石灰石资源随处可见。根据国内外学者研究，石灰石粉作为水泥基材料的掺合料有可见的益处：(1)石灰石粉的添加可加速水泥水硬化；(2)石灰石粉具颗粒形态效应，有利于提高水泥基材料的流动性，填充水泥颗粒间的空隙并增加密实度；(3)石灰石粉具有活性效应。
发明内容
针对现有技术中的上述问题，本发明提出了一种适用于水泥基砂浆的基于石灰石粉-石渣的矿物掺合料。本发明采用符合一定条件的石灰石粉和石渣，按不同比例均匀混合制成一种复合掺合料，石灰石粉和石渣的复合使用减少了石渣的掺量，却能保证砂浆的和易性，并可提高砂浆后期强度(28d)，整体性能优于单掺石灰石粉、石渣时。
本发明采用以下的技术方案：
一种基于石灰石粉-石渣的矿物掺合料，主要由质量比为8:2～5:5的石灰石粉和石渣均匀混合而成，含水率≤0.5％，比表面积≥300㎡/kg，80μm方孔筛筛余量≤1.0％。
进一步地，所述的石灰石粉为400～1200目磨细石灰石粉。
进一步地，所述的石渣为经抛光打磨后所排放的人造石材废渣，其主要成分为非活性SiO2以及固化的不饱和树脂，且SiO2含量≥85％。
进一步地，所述石渣的比表面积为250～350㎡/kg，表观密度≥2120kg/m3。
一种如所述矿物掺合料的应用，将所述的矿物掺合料作为外部掺合料应用于水泥基砂浆中。
进一步地，将胶凝材料质量5％～40％的所述矿物掺合料作为外部掺合料直接与胶凝材料混合均匀应用于成水泥基砂浆中。
进一步地，对于水泥砂浆，取水泥质量的8％～40％掺入矿物掺合料；对于水泥混合砂浆，取水泥质量的5％～35％掺入矿物掺合料。
一种如所述矿物掺合料的应用，将所述的矿物掺合料等量取代河砂应用于水泥基砂浆中。
进一步地，应用于水泥基砂浆中时，矿物掺合料按河砂质量的5％～15％取代河砂后与胶凝材料混合均匀。
进一步地，对于水泥砂浆，按河砂质量的10％～15％取代河砂；对于水泥混合砂浆，取河砂质量的5％～12％取代河砂。
本发明的优点及有益效果如下：
本发明可显著增加砂浆的早期强度，且保证28d强度达到甚至超过设计强度，较好地解决石渣作为矿物掺合料带来的负面问题；促进石渣再利用，且当使用方法为等质量取代河砂时，减少了河砂的用量，节约资源，具备经济效益；同时生产工艺简单，使用方法简便，原料中的石灰石粉来源广泛、廉价，具备实用性、可行性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细地描述，但本发明的实施方式并不限定于以下实施例。
实施例1
一种基于石灰石粉-石渣的矿物掺合料，采用800目磨细石灰石粉，以及比表面积为300m2/kg、表观密度为2140kg/m3的石渣，混合均匀后即成基于石灰石粉-石渣的矿物掺合料；其中石灰石粉与石渣质量比为7:3。
本实施例制备的矿物掺合料物理性能见表1。
实施例2
一种基于石灰石粉-石渣的矿物掺合料，采用800目磨细石灰石粉，以及比表面积为300㎡/kg、表观密度为2140kg/m3的石渣，混合均匀后即成基于石灰石粉-石渣的矿物掺合料；其中石灰石粉与石渣质量比为5:5。
本实施例制备的矿物掺合料物理性能见表1。
表1矿物掺合料物理性能
实施例3
为更好地说明本发明掺合料掺入水泥基砂浆的效果，特设置了1个空白组，2个对照组及4个实验组，共7组实验，实验配比如下。
空白组：原料包括水，P.II42.5硅酸盐水泥和河砂(最大粒径≤4.75mm,级配良好)；其中，水泥与河砂重量比为1：4，水与水泥质量比为0.8:1，原料中不包括基于石灰石粉-石渣的矿物掺合料；各原料搅拌2～3min即成水泥基砂浆。
对照组1：原料包括水，P.II42.5硅酸盐水泥，石渣(比表面积为300㎡/kg、表观密度为2140kg/m3)和河砂(最大粒径≤4.75mm,级配良好)；其中，水泥与河砂重量比为1：4，水与水泥质量比为0.8:1，石渣与水泥质量比为0.3:1；先将石渣与水泥混合均匀，各原料搅拌2～3min即成水泥基砂浆。
对照组2：原料包括水，P.II42.5硅酸盐水泥，石渣(比表面积为300㎡/kg、表观密度为2140kg/m3)、河砂(最大粒径≤4.75mm,级配良好)；其中，水泥与(河砂+石渣)重量比为1：4，水与水泥质量比为0.8:1，石渣与河砂质量比为1:9；先将石渣与水泥混合均匀，各原料搅拌2～3min即成水泥基砂浆。
实验组1：原料包括水、P.II42.5硅酸盐水泥、将实施例1所制备掺合料、河砂(最大粒径≤4.75mm,级配良好)；其中，水泥与河砂重量比为1：4，水与水泥质量比为0.8:1，石渣与水泥质量比为0.3:1；先将石渣与水泥混合均匀，各原料搅拌2～3min即成水泥基砂浆。该实验组与对照组1形成对比。
实验组2：原料包括水、P.II42.5硅酸盐水泥、将实施例2所制备掺合料、河砂(最大粒径≤4.75mm,级配良好)；其中，水泥与河砂重量比为1：4，水与水泥质量比为0.8:1，石渣与水泥质量比为0.3:1；先将石渣与水泥混合均匀，各原料搅拌2～3min即成水泥基砂浆。该实验组与对照组1形成对比。
实验组3：原料包括水、P.II42.5硅酸盐水泥、实施例1所制备掺合料、河砂(最大粒径≤4.75mm,级配良好)；其中，水泥与(河砂+矿物掺合料)重量比为1：4，水与水泥质量比为0.8:1，矿物掺合料与河砂质量比为1:9；先将矿物掺合料与水泥混合均匀，各原料搅拌2～3min即成水泥基砂浆。该实验组与对照组2形成对比。
实验组4：原料包括水、P.II42.5硅酸盐水泥、实施例2所制备掺合料、河砂(最大粒径≤4.75mm,级配良好)；其中，水泥与(河砂+矿物掺合料)重量比为1：4，水与水泥质量比为0.8:1矿物掺合料与河砂质量比为1:9；先将矿物掺合料与水泥混合均匀，各原料搅拌2～3min即成水泥基砂浆。该实验组与对照组2形成对比。
砂浆性能测试结果见表2
表2砂浆性能
由表2结果可知，与空白组对比，单掺石渣时，对照组1(外掺)和对照组2(等量取代砂)均显著提高了早期强度(3d)，但后期强度增长速率明显下降，至28d时抗压强度与空白组的相持平，这很可能导致长期强度(90d甚至180d)过低，从而不利于工程质量。使用本发明所提供的掺合料，可使28d抗压强度明显提升，如：采用外掺的使用方法时，实验组1相对对照组1提升了近32％；采用等量取代砂的使用方法时，实验组3相对对照组2提升了近24％。同时，所述掺合料仍具备使砂浆提高早期强度的效果，在合理使用下对砂浆的流动性无负面影响。
本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于石灰石粉-石渣的矿物掺合料，其特征在于：主要由质量比为8:2～5:5的石灰石粉和石渣均匀混合而成，含水率≤0.5％，比表面积≥300㎡/kg，80μm方孔筛筛余量≤1.0％。
2.根据权利要求1所述的基于石灰石粉-石渣的矿物掺合料，所述的石灰石粉为400～1200目磨细石灰石粉。
3.根据权利要求1所述的基于石灰石粉-石渣的矿物掺合料，所述的石渣为经抛光打磨后所排放的人造石材废渣，其主要成分为非活性SiO2以及固化的不饱和树脂，且SiO2含量≥85％。
4.根据权利要求1所述的基于石灰石粉-石渣的矿物掺合料，所述石渣的比表面积为250～350㎡/kg，表观密度≥2120kg/m3。
5.一种如权利要求1至4中任一项所述矿物掺合料的应用，其特征在于：将所述的矿物掺合料作为外部掺合料应用于水泥基砂浆中。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：将胶凝材料质量5％～40％的所述矿物掺合料作为外部掺合料直接与胶凝材料混合均匀应用于成水泥基砂浆中。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：对于水泥砂浆，取水泥质量的8％～40％掺入矿物掺合料；对于水泥混合砂浆，取水泥质量的5％～35％掺入矿物掺合料。
8.一种如权利要求1至4中任一项所述矿物掺合料的应用，其特征在于：将所述的矿物掺合料等量取代河砂应用于水泥基砂浆中。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：应用于水泥基砂浆中时，矿物掺合料按河砂质量的5％～15％取代河砂后与胶凝材料混合均匀。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：对于水泥砂浆，按河砂质量的10％～15％取代河砂；对于水泥混合砂浆，取河砂质量的5％～12％取代河砂。
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