CN106220088A - 利用矿热炉渣生产混凝土渠槽预制件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用矿热炉渣生产混凝土渠槽预制件的方法，其特征在于：所述的混凝土渠槽预制件包括以下重量份数的原料：其中，人工砂石40‑50份、矿热炉渣20‑30份、42.5硅酸盐水泥15‑20份、煤矸石粉5‑10份、增稠增强剂1‑3份、高效减水剂1‑3份、消泡剂0.3‑0.8份。本发明的渠槽预制件成本低廉、性能优异、质量稳定，具有优异抗压强度、耐冲磨性能、抗冻以及抗渗性能；为进一步加强农田水利标准化建设，全面提升我国农田水利工程建设水平和管护水平，提高灌溉水的利用率，实现水资源的高效利用。

Description

利用矿热炉渣生产混凝土渠槽预制件的方法
技术领域
本发明属于混凝土的加工领域，具体涉及一种可广泛用于农业工程和水利建设工程的利用矿热炉渣生产混凝土渠槽预制件的方法。
背景技术
以红土镍矿为主要原料还原熔炼生产铁镍合金的生产工艺副产的矿热炉渣，其化学组成中具有较高的氧化镁和较低的氧化钙，其潜在的水化活性较低。根据重庆大学的万朝均等在《重庆大学学报》2010年第一期的报到，机械激发可以提高了镍铁合金矿热炉渣的自身活性,但并不足以对整个胶凝体系抗压强度的提高有明显贡献,尚需采取进一步的活化措施；桂林理工大学的陈平等在《混凝土》2014年第五期上报到称：以比表面积为445㎡/kg的矿热炉渣微粉等量替代50%的水泥进行活性指数对比，试验结果表明，矿热炉渣的7天和28天的活性指数分别为36.9%和50.4%，说明矿热炉渣微粉的火山灰活性较差，作为掺合料时需严格控制其掺量或者与其他掺合料复掺。马明生等在《中国有色冶金》2014年第五期上报到了国内外镍铁冶炼渣显热的回收利用的现状和资源化利用的进展，日本等国主要将镍铁冶炼渣用于生产岩棉、化肥和沥青混凝土骨料，部分用于造船厂的喷砂原料；前苏联主要将其用于生产无机纤维；希腊也有将其作为矿渣水泥混合材、混凝土细骨料、陶瓷原料和防火砖的生产等。我国也有部分企业将其用于制备造纸和保温材料。希腊也有将其用于地质聚合物的报到。上述的利用途径并未能有效解决镍铁冶炼渣的资源化利用问题，造成现有镍铁冶炼渣大量堆存的现状。
随着我国现代农业和水利基础设施的大力发展，国家和地方对农业和水利基础建设的投资规模越来越大。我国是一个对农业技术相对落后的国家，地域辽阔，水资源分配十分不均，特别是对西部地区，部分省市的水资源非常紧缺。在此同时，由于灌排方式和材料的不合理，大量水资源没有得到很好的利用和保护，已经成为我国农业工程和水利建设中水资源低效利用的严重问题。20多年来，预制混凝土渠槽（简称U型渠槽）在我国各省市，特别是西部水资源紧缺地区的农业水利工程中推广应用，得到了各地农业和水利部门的充分肯定，取得了显著的经济效益和社会效益。
据不完全统计，至2014年底，全国预制混凝土渠槽生产企业400多家，年生产3000万套渠槽，混凝土用量超过500万m3，已成为我国水泥混凝土制品行业中一个较大的产品。同时，由于它的用户对象是农业工程和水利工程，因此，它的使用范围将不断扩大。U型渠槽的产品质量对节约农田灌溉用水和水资源的保护具有重要意义。但在工程应用中，经常会有输水槽体变形的问题发生，导致渠槽在装配后搭接不严，渠水外漏，直接影响了防渗效果，对农田水利建设的质量带来很多隐患。
发明内容
本发明的目的是提供一种成本低廉、性能优异、质量稳定，具有优异抗压强度、耐冲磨性能、抗冻以及抗渗性能的混凝土渠槽预制件；为进一步加强农田水利标准化建设，全面提升我国农田水利工程建设水平和管护水平，提高灌溉水的利用率，实现水资源的高效利用。
本发明是这样实现的：
一种利用矿热炉渣生产混凝土渠槽预制件的方法，其特征在于：所述的混凝土渠槽预制件包括以下重量份数的原料：其中，人工砂石40-50份、矿热炉渣20-30份、42.5硅酸盐水泥15-20份、煤矸石粉5-10份、增稠增强剂1-3份、高效减水剂1-3份、消泡剂0.3-0.8份，所述矿热炉渣为以红土镍矿为主要原料还原熔炼生产铁镍合金过程中产生的副产品；所述的高效减水剂为木质素磺酸钙减水剂；
混凝土渠槽预制件的生产方法为：根据配比将人工砂石、矿热炉渣、42.5硅酸盐水泥和煤矸石粉拌合均匀后，再加入已掺入增稠增强剂、高效减水剂和消泡剂的水；在振动台上安装已垫上塑料薄膜或涂上脱模油的模板，再将拌匀的混凝土均匀铺上，然后开动振动器振实，振动2-3分钟后再进行抹光；振好并抹光后的平板混凝土通过机械压弯成型，并送到定型机上定型；定型后的预制槽运送到养护场地，先悬空吊挂养护12-24小时后即可拆模，然后再集中到空地上进行洒水养护6-10天即可。
进一步优选，所述的人工砂石为人工砂和人工石的混合物，制备方法为将建筑垃圾送入破碎机进行破碎，然后输出到分拣装置，通过分拣装置对建筑垃圾中的杂物进行分拣去除，并将分拣后的建筑垃圾输出到磁选装置进行磁选，将磁选后的建筑垃圾输出到振动筛，用振动筛对建筑垃圾进行筛分后，进入破碎、制砂、干燥的工序，即得人工砂和人工石。
进一步优选，所述人工砂和人工石的重量比为1:2-3，所述人工砂的细度模数为2.2- 3.0，所述人工石粒径为5-15mm。
进一步优选，所述煤矸石粉为将煤矸石进行破碎，然后将破碎后的煤矸石置于球磨机中球磨，得到煤矸石粉；再将煤矸石粉置于马弗炉中，在700℃-850℃的条件下煅烧2-3h 进行活化处理，自然冷却后得即得煤矸石粉。
进一步优选，所述的消泡剂成分包括氟硅油、三苯甲烷和聚丙烯酰胺；氟硅油、三苯甲烷、壬基酚聚氧乙烯醚乳化剂、聚丙烯酰胺的质量比为2:0.5:1。
进一步优选，所述的增稠增强剂成分包括蒙脱土、高岭土、埃洛石、膨润土、凹凸棒粘土和表面活性剂；蒙脱土、高岭土、埃洛石、膨润土、凹凸棒粘土、表面活性剂的重量比为3:1:1:1.5:1:0.1。
进一步优选，所述的增稠增强剂的制备方法为：按配方比选取上述原料蒙脱土、高岭土、埃洛石、膨润土、凹凸棒粘土进行烘干预处理，将表面活性剂与蒙脱土按比例预混合后在磨机中研磨，将表面活性剂与蒙脱土研磨后的混合物与烘干后的高岭土、埃洛石、膨润土、凹凸棒粘土按重量比加入磨机进行二次研磨，即得增稠增强剂。
进一步优选，所述的木质素磺酸钙减水剂制备方法为将亚硫酸盐法制浆废液浓缩，加入氢氧化钠调节PH值至8-10，通入空气在70-80℃下反应10-12h 后加入与亚硫酸盐法纸浆废液等质量的硫酸钠，在70-80℃下反应40-50min，过滤，干燥后即得木质素磺酸钙减水剂。
本发明突出的实质性特点和显著的进步是：
1、本发明制备的混凝土渠槽预制件具有防渗性好、柔性好、抗变形能力强、耐冲磨性能、抗冻能力强、槽体轻巧、安装方便、综合造价低等优点。
2、适应性强，混凝土渠槽预制件可工厂化生产，混凝土质量有保证，可常年生产，集中使用；工程量小、占地少、造价低；抗冲刷能力强，渠道无淤积。
3、本发明采用钢渣作为掺和料，不仅能降低混凝土渠槽预制件生产成本、而且经济价值可观；同时能利用镍铁冶炼渣资源解决环保问题，完全符合我国可持续发展的战略方针和要求；由于掺和镍铁冶炼渣能使混凝土渠槽预制件具有良好的力学性能和稳定性能，因此广泛用于农业水利工程、高强度和大跨度的桥梁和高层建筑中，对经济建设起着不可或缺的作用。
4、本发明采用的有机硅消泡剂具有稳定性好，消泡速度快，用量少，无毒无味等特点。
5、本发明的增稠增强剂采用蒙脱土、高岭土、埃洛石、膨润土和凹凸棒粘土等无机粉体材料为主体，复合以表面活性剂，利用表面活性剂增强无机粉体的分散性和保水性，可明显提高混凝土的保水性能，改善其加工性能；同时无机粉体材料能填充到混凝土渠槽预制件的孔隙中，可以与水泥水化产物发生键合，增加混凝土渠槽预制件的密实度，提高混凝土渠槽预制件的强度，从而有效降低混凝土渠槽预制件中的水泥用量，节省混凝土渠槽预制件生产成本。
6、本发明采用的木质素磺酸钙减水剂可以减少用水量10%以上，抗压强度平均提高15%以上，显著的改善混凝土的和易性，极大地提高混凝土的耐久性，能大幅度的降低水泥水化初期的水化热。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本实施例所述的利用钢渣生产混凝土渠槽预制件的方法，主要包括以下步骤：
所述的混凝土渠槽预制件包括以下重量份数的原料：其中，人工砂石40份、矿热炉渣20份、42.5硅酸盐水泥15份、煤矸石粉5份、增稠增强剂1份、高效减水剂1份、消泡剂0.3份，所述矿热炉渣为以红土镍矿为主要原料还原熔炼生产铁镍合金过程中产生的副产品；所述的高效减水剂为木质素磺酸钙减水剂；
混凝土渠槽预制件的生产方法为：根据配比将人工砂石、矿热炉渣、42.5硅酸盐水泥和煤矸石粉拌合均匀后，再加入已掺入增稠增强剂、高效减水剂和消泡剂的水，拌匀，水灰比为0.48；在振动台上安装已垫上塑料薄膜或涂上脱模油的模板，再将拌匀的混凝土均匀铺上，然后开动振动器振实，振动2分钟后再进行抹光；振好并抹光后的平板混凝土通过机械压弯成型，并送到定型机上定型；定型后的预制槽运送到养护场地，先悬空吊挂养护12小时后即可拆模，然后再集中到空地上进行洒水养护6天即可。
实施例2
本实施例所述的利用建筑垃圾生产混凝土渠槽预制件的方法，主要包括以下步骤：
所述的混凝土渠槽预制件包括以下重量份数的原料：其中，人工砂石45份、矿热炉渣25份、42.5硅酸盐水泥16份、煤矸石粉6份、增稠增强剂2份、高效减水剂2份、消泡剂0.5份，所述矿热炉渣为以红土镍矿为主要原料还原熔炼生产铁镍合金过程中产生的副产品；所述的高效减水剂为木质素磺酸钙减水剂；
混凝土渠槽预制件的生产方法为：根据配比将人工砂石、矿热炉渣、42.5硅酸盐水泥和煤矸石粉拌合均匀后，再加入已掺入增稠增强剂、高效减水剂和消泡剂的水，拌匀，水灰比为0.46；在振动台上安装已垫上塑料薄膜或涂上脱模油的模板，再将拌匀的混凝土均匀铺上，然后开动振动器振实，振动3分钟后再进行抹光；振好并抹光后的平板混凝土通过机械压弯成型，并送到定型机上定型；定型后的预制槽运送到养护场地，先悬空吊挂养护24小时后即可拆模，然后再集中到空地上进行洒水养护10天即可。
实施例3
本实施例所述的利用建筑垃圾生产混凝土渠槽预制件的方法，主要包括以下步骤：
所述的渠槽预制件包括以下重量份数的原料：其中，人工砂石48份、矿热炉渣28份、42.5硅酸盐水泥18份、煤矸石粉8份、增稠增强剂2.5份、高效减水剂2.5份、消泡剂0.6份，所述矿热炉渣为以红土镍矿为主要原料还原熔炼生产铁镍合金过程中产生的副产品；所述的高效减水剂为木质素磺酸钙减水剂；
混凝土渠槽预制件的生产方法为：根据配比将人工砂石、矿热炉渣、42.5硅酸盐水泥和煤矸石粉拌合均匀后，再加入已掺入增稠增强剂、高效减水剂和消泡剂的水，拌匀，水灰比为0.50；在振动台上安装已垫上塑料薄膜或涂上脱模油的模板，再将拌匀的混凝土均匀铺上，然后开动振动器振实，振动2分钟后再进行抹光；振好并抹光后的平板混凝土通过机械压弯成型，并送到定型机上定型；定型后的预制槽运送到养护场地，先悬空吊挂养护16小时后即可拆模，然后再集中到空地上进行洒水养护7天即可。
实施例4
本实施例所述的利用建筑垃圾生产混凝土渠槽预制件的方法，主要包括以下步骤：
所述的渠槽预制件包括以下重量份数的原料：其中，人工砂石50份、矿热炉渣30份、42.5硅酸盐水泥20份、煤矸石粉10份、增稠增强剂3份、高效减水剂3份、消泡剂0.8份，所述矿热炉渣为以红土镍矿为主要原料还原熔炼生产铁镍合金过程中产生的副产品；所述的高效减水剂为木质素磺酸钙减水剂；
混凝土渠槽预制件的生产方法为：根据配比将人工砂石、矿热炉渣、42.5硅酸盐水泥和煤矸石粉拌合均匀后，再加入已掺入增稠增强剂、高效减水剂和消泡剂的水，拌匀，水灰比为0.50；在振动台上安装已垫上塑料薄膜或涂上脱模油的模板，再将拌匀的混凝土均匀铺上，然后开动振动器振实，振动3分钟后再进行抹光；振好并抹光后的平板混凝土通过机械压弯成型，并送到定型机上定型；定型后的预制槽运送到养护场地，先悬空吊挂养护20小时后即可拆模，然后再集中到空地上进行洒水养护8天即可。
本发明主要技术指标：
由上述技术数据来看，本发明混凝土渠槽预制件的抗渗等级、抗冻等级、抗冲磨强度、抗压强度均达到或超过国家标准。

Claims (8)

1.一种利用矿热炉渣生产混凝土渠槽预制件的方法，其特征在于：所述的混凝土渠槽预制件包括以下重量份数的原料：其中，人工砂石40-50份、矿热炉渣20-30份、42.5硅酸盐水泥15-20份、煤矸石粉5-10份、增稠增强剂1-3份、高效减水剂1-3份、消泡剂0.3-0.8份，所述矿热炉渣为以红土镍矿为主要原料还原熔炼生产铁镍合金过程中产生的副产品；所述的高效减水剂为木质素磺酸钙减水剂；
混凝土渠槽预制件的生产方法为：根据配比将人工砂石、矿热炉渣、42.5硅酸盐水泥和煤矸石粉拌合均匀后，再加入已掺入增稠增强剂、高效减水剂和消泡剂的水；在振动台上安装已垫上塑料薄膜或涂上脱模油的模板，再将拌匀的混凝土均匀铺上，然后开动振动器振实，振动2-3分钟后再进行抹光；振好并抹光后的平板混凝土通过机械压弯成型，并送到定型机上定型；定型后的预制槽运送到养护场地，先悬空吊挂养护12-24小时后即可拆模，然后再集中到空地上进行洒水养护6-10天即可。
2.根据权利要求1所述的利用矿热炉渣生产混凝土渠槽预制件的方法，其特征在于：所述的人工砂石为人工砂和人工石的混合物，制备方法为将建筑垃圾送入破碎机进行破碎，然后输出到分拣装置，通过分拣装置对建筑垃圾中的杂物进行分拣去除，并将分拣后的建筑垃圾输出到磁选装置进行磁选，将磁选后的建筑垃圾输出到振动筛，用振动筛对建筑垃圾进行筛分后，进入破碎、制砂、干燥的工序，即得人工砂和人工石。
3.根据权利要求2所述的利用矿热炉渣生产混凝土渠槽预制件的方法，其特征在于：所述人工砂和人工石的重量比为1:2-3，所述人工砂的细度模数为2.2- 3.0，所述人工石粒径为5-15mm。
4.根据权利要求1所述的利用矿热炉渣生产混凝土渠槽预制件的方法，其特征在于：所述煤矸石粉为将煤矸石进行破碎，然后将破碎后的煤矸石置于球磨机中球磨，得到煤矸石粉；再将煤矸石粉置于马弗炉中，在700℃-850℃的条件下煅烧2-3h 进行活化处理，自然冷却后得即得煤矸石粉。
5.根据权利要求1所述的利用矿热炉渣生产混凝土渠槽预制件的方法，其特征在于：所述的消泡剂成分包括氟硅油、三苯甲烷和聚丙烯酰胺；氟硅油、三苯甲烷、壬基酚聚氧乙烯醚乳化剂、聚丙烯酰胺的质量比为2:0.5:1。
6.根据权利要求1所述的利用矿热炉渣生产混凝土渠槽预制件的方法，其特征在于：所述的增稠增强剂成分包括蒙脱土、高岭土、埃洛石、膨润土、凹凸棒粘土和表面活性剂；蒙脱土、高岭土、埃洛石、膨润土、凹凸棒粘土、表面活性剂的重量比为3:1:1:1.5:1:0.1。
7.根据权利要求6所述的利用矿热炉渣生产混凝土渠槽预制件的方法，其特征在于：所述的增稠增强剂的制备方法为：按配方比选取上述原料蒙脱土、高岭土、埃洛石、膨润土、凹凸棒粘土进行烘干预处理，将表面活性剂与蒙脱土按比例预混合后在磨机中研磨，将表面活性剂与蒙脱土研磨后的混合物与烘干后的高岭土、埃洛石、膨润土、凹凸棒粘土按重量比加入磨机进行二次研磨，即得增稠增强剂。
8.根据权利要求1所述的利用矿热炉渣生产混凝土渠槽预制件的方法，其特征在于：所述的木质素磺酸钙减水剂制备方法为将亚硫酸盐法制浆废液浓缩，加入氢氧化钠调节PH值至8-10，通入空气在70-80℃下反应10-12h 后加入与亚硫酸盐法纸浆废液等质量的硫酸钠，在70-80℃下反应40-50min，过滤，干燥后即得木质素磺酸钙减水剂。
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