CN106220115B - 利用铁尾矿细砂制备的石膏基自流平砂浆及其制备方法 - Google Patents

利用铁尾矿细砂制备的石膏基自流平砂浆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种利用铁尾矿细砂制备的石膏基自流平砂浆及其制备方法，该石膏基自流平砂浆将原料铁尾矿细砂分级为粒径＜0.1mm、0.1≤粒径＜0.3mm、0.3mm≤粒径＜0.5mm三个级配区域，按照一定比例进行组合而成。本发明将铁尾矿细砂100％替代河砂或者石英砂，所制备的石膏基自流平砂浆性能优异，完全满足JC/T1023‑2007的各项性能指标要求，并且由铁尾矿细砂制备的石膏基自流平砂浆成本明显降低，每顿石膏基自流平砂浆的成本降低30元以上。

Description

利用铁尾矿细砂制备的石膏基自流平砂浆及其制备方法
技术领域
本发明涉及利用工业副产物铁尾矿细砂制备特种砂浆的范畴，具体涉及一种利用铁尾矿细砂制备的石膏基自流平砂浆及其制备方法。
背景技术
铁尾矿细砂是铁矿开发出的矿石磨细后，精选矿厂选出有价值的精矿在提纯过程中产生的废渣，铁尾矿细砂粒径均是小于0.5mm，其化学组成、矿物组成和细度等指标相对稳定。目前，铁尾矿细砂大规模的、高附加值的、有效的利用途径很少，大量的铁尾矿细砂堆积不仅占用大量土地资源，造成严重的环境污染，而且还会因为溃坝等问题造成安全问题。
石膏基自流平砂浆主要是以α半水石膏、β半水石膏、天然无水石膏或Ⅱ型无水石膏等为基材，河砂、石英砂等细骨料为骨架，再掺加粉煤灰、矿渣等矿物掺合料以及减水剂、缓凝剂、保水剂、激发剂、消泡剂等外加剂配制而成。石膏基自流平砂浆具有良好的流动性、早期及后期强度较高、微膨胀不会产生收缩裂缝、与基底黏结力强等优点，因此能够应用于室内地面建筑。石膏基自流平砂浆细骨料主要选用粒径小于0.5mm的河砂或者石英砂，其占石膏基自流平砂浆重量比例为50％以上。河砂、石英砂属于有限的自然资源，随着我国基础建设的发展，河砂、石英砂这类自然资源越来越紧缺，从而也造成其价格越来越高。
发明内容
本发明的目的是完全利用铁尾矿细砂作为细骨料来制备性能良好的石膏基自流平砂浆。
实现本发明目的的技术方案如下：
一种利用铁尾矿细砂制备的石膏基自流平砂浆，包括以下重量份的组分：0.3mm≤粒径＜0.5mm的铁尾矿细砂20-40份；0.1≤粒径＜0.3mm的铁尾矿细砂10-20份；粒径＜0.1mm的铁尾矿细砂5-15份。
所述石膏基自流平砂浆中其余组分为常规用量。为更好地提升所述石膏基自流平砂浆的性能效果，优选地，所述石膏基自流平砂浆还包括高强石膏35-50份；水泥5-15份；高效聚羧酸减水剂0.10-0.15份；可再分散性乳胶粉0.05-0.15份；石膏缓凝剂0.025-0.045份；保水剂0.05-0.10份；消泡剂0.10-0.20份。
上述利用铁尾矿细砂制备的石膏基自流平砂浆，优选包括以下重量份的组分：0.3mm≤粒径＜0.5mm的铁尾矿细砂25-30份；0.1≤粒径＜0.3mm的铁尾矿细砂10-15份；粒径＜0.1mm的铁尾矿细砂5-10份；进一步优选地，还包括高强石膏40-45份；水泥5-8份；高效聚羧酸减水剂0.10-0.12份；可再分散性乳胶粉0.05-0.10份；石膏缓凝剂0.03-0.04份；保水剂0.05-0.08份；消泡剂0.10-0.15份。
上述利用铁尾矿细砂制备的石膏基自流平砂浆，更进一步优选包括以下重量份的组分：0.3mm≤粒径＜0.5mm的铁尾矿细砂30份；0.1≤粒径＜0.3mm的铁尾矿细砂14份；粒径＜0.1mm的铁尾矿细砂6份；较佳地，还包括高强石膏44.645份；水泥5份；高效聚羧酸减水剂0.11份；可再分散性乳胶粉0.05份；石膏缓凝剂0.035份；保水剂0.06份；消泡剂0.1份。
上述利用铁尾矿细砂制备的石膏基自流平砂浆，更进一步优选其总重量为100份。
优选地，上述利用铁尾矿细砂制备的石膏基自流平砂浆中不含河砂或者石英砂，即用铁尾矿细砂100％替代河砂或者石英砂。
优选地，上述利用铁尾矿细砂制备的石膏基自流平砂浆中铁尾矿细砂的重量含量为40％-60％，进一步优选为50％。
优选地，所述铁尾矿细砂中天然放射性核素镭-226、钍-232、钾-40的放射性比活度应同时满足IRa≤1.0和Ir≤1.0。
优选地，所述铁尾矿细砂粒径＜0.5mm。
优选地，所述铁尾矿细砂中SiO2质量百分含量为60％-85％。
优选地，所述高强石膏：初凝时间＞6min，终凝时间＜30min，2h抗折强度≥5MPa，2h抗压强度≥10MPa。
所述水泥可用42.5-62.5级的硅酸盐水泥或者普通硅酸盐水泥；优选为42.5级普通硅酸盐水泥(符合P·O 42.5普通硅酸盐水泥要求)。
优选地，所述高效聚羧酸减水剂包括醚类聚羧酸减水剂、酯类聚羧酸减水剂等中的一种或几种。
优选地，所述可再分散性乳胶粉包括醋酸乙烯酯与乙烯的共聚胶粉、乙烯与氯乙烯及月桂酸乙烯酯三元共聚胶粉、醋酸乙烯酯与乙烯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉等中的一种或几种。
优选地，所述石膏缓凝剂包括酒石酸、柠檬酸、葡萄糖酸钠、骨胶蛋白质石膏缓凝剂等中的一种或几种。
优选地，所述保水剂包括甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素等中的一种或几种。
优选地，所述消泡剂包括聚醚类消泡剂、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚醚改性硅等中的一种或几种。
优选地，所述高效聚羧酸减水剂、可再分散性乳胶粉、缓凝剂、保水剂、消泡剂均为粉体。
本发明所述铁尾矿细砂、高强石膏、水泥、高效聚羧酸减水剂、可再分散性乳胶粉、缓凝剂、保水剂、消泡剂均可通过市售获得。
本发明还提供上述利用铁尾矿细砂制备的石膏基自流平砂浆的制备方法，包括按比例将各组分混合均匀即可。
本发明所述利用铁尾矿细砂制备的石膏基自流平砂浆使用时加入一定比例水，搅拌均匀即可使用；优选加水量为其重量的25％-26％。
实验证明，上述石膏基自流平砂浆使用过程中加水量控制在石膏基自流平砂浆重量的25％-26％，可以保证石膏基自流平砂浆的各项性能。石膏基自流平砂浆中加入其重量25％-26％水后其各项性能如下表所示，其各项性能指标均满足行业标准《JC/T1023-2007石膏基自流平砂浆》的要求。
表1石膏基自流平砂浆物理力学性能
本发明是基于以下原理：
所用铁尾矿细砂粒径＜0.5mm，同时其化学组成、矿物组成以及细度稳定，这些指标完全符合石膏基自流平砂浆对细骨料粒径的要求，铁尾矿细砂分级为粒径＜0.1mm、0.1≤粒径＜0.3mm、0.3mm≤粒径＜0.5mm三个级配区域，按照一定比例进行组合，使得细骨料及粉料一起满足最紧密堆积理论，这样不但能够降低用水量，而且能够改善硬化体微观结构，提高石膏基自流平砂浆硬化浆体的力学性能和耐久性。
本发明的有益效果：
1)细骨料完全采用铁尾矿细砂，铁尾矿细砂100％替代河砂或者石英砂。
2)铁尾矿细砂制备的石膏基自流平砂浆性能优异，完全满足JC/T1023-2007的各项性能指标要求。
3)铁尾矿细砂掺量占石膏基自流平砂浆重量的50％，铁尾矿细砂成本低，从而制备的石膏基自流平砂浆成本明显降低，每顿石膏自流平砂浆的成本降低30元以上。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。
铁尾矿细砂由承德金隅水泥有限公司提供，该铁尾矿细砂中天然放射性核素镭-226、钍-232、钾-40的放射性比活度同时满足IRa≤1.0和Ir≤1.0；该铁尾矿铁尾矿细中SiO2质量百分含量为60％-85％。
将铁尾矿细砂分级为粒径＜0.1mm、0.1≤粒径＜0.3mm、0.3mm≤粒径＜0.5mm三个级配区域，备用。
高强石膏购自山东平邑金盾石膏制品有限公司；该高强石膏：初凝时间＞6min，终凝时间＜30min，2h抗折强度≥5MPa，2h抗压强度≥10MPa。42.5级普通硅酸盐水泥购自北京金隅水泥经贸有限公司；高效聚羧酸减水剂购自苏州市兴邦化学建材有限公司；可再分散性乳胶粉购自济南悦凯化工有限公司；石膏缓凝剂购自南京斯泰宝贸易有限公司；保水剂购自山东苏诺克化工有限公司；聚醚类消泡剂购自北京金源东和化学有限公司。
以上高效聚羧酸减水剂、可再分散性乳胶粉、缓凝剂、保水剂、消泡剂均为粉体。
以下实施例及对比例石膏基自流平砂浆的性能检测方法按JC/T1023-2007方法进行。
实施例1
一种利用铁尾矿细砂制备的石膏基自流平砂浆，包括以下重量份的组分：
0.3mm≤粒径＜0.5mm的铁尾矿细砂：30份；
0.1≤粒径＜0.3mm的铁尾矿细砂：14份；
粒径＜0.1mm的铁尾矿细砂：6份；
高强石膏：44.645份；
42.5级普通硅酸盐水泥：5份；
高效聚羧酸减水剂：0.11份；
可再分散性乳胶粉：0.05份；
石膏缓凝剂：0.035份；
低粘度纤维素醚：0.06份；
聚醚类消泡剂：0.10份。
将以上各原料按比例混合均匀即可制得。
石膏基自流平砂浆中加入其重量25％水后其各项性能如表2所示。
表2石膏基自流平砂浆物理力学性能
实施例2
一种利用铁尾矿细砂制备的石膏基自流平砂浆，包括以下重量份的组分：
0.3mm≤粒径＜0.5mm的铁尾矿细砂：35份；
0.1≤粒径＜0.3mm的铁尾矿细砂：15份；
粒径＜0.1mm的铁尾矿细砂：10份；
高强石膏：35份；
42.5级普通硅酸盐水泥：5份；
高效聚羧酸减水剂：0.10份；
可再分散性乳胶粉：0.10份；
石膏缓凝剂：0.03份；
低粘度纤维素醚：0.05份；
聚醚类消泡剂：0.10份。
将以上各原料按比例混合均匀即可制得。
石膏基自流平砂浆中加入其重量25％水后其各项性能如表3所示。
表3石膏基自流平砂浆物理力学性能
实施例3
一种利用铁尾矿细砂制备的石膏基自流平砂浆，包括以下重量份的组分：
0.3mm≤粒径＜0.5mm的铁尾矿细砂：20份；
0.1≤粒径＜0.3mm的铁尾矿细砂：20份；
粒径＜0.1mm的铁尾矿细砂：10份；
高强石膏：42份；
42.5级普通硅酸盐水泥：8份；
高效聚羧酸减水剂：0.14份；
可再分散性乳胶粉：0.05份；
石膏缓凝剂：0.042份；
低粘度纤维素醚：0.08份；
聚醚类消泡剂：0.18份。
将以上各原料按比例混合均匀即可制得。
石膏基自流平砂浆中加入其重量25％水后其各项性能如表4所示。
表4石膏基自流平砂浆物理力学性能
实施例4
一种利用铁尾矿细砂制备的石膏基自流平砂浆，包括以下重量份的组分：
0.3mm≤粒径＜0.5mm的铁尾矿细砂：25份；
0.1≤粒径＜0.3mm的铁尾矿细砂：15份；
粒径＜0.1mm的铁尾矿细砂：15份；
高强石膏：40份；
42.5级普通硅酸盐水泥：5份；
高效聚羧酸减水剂：0.13份；
可再分散性乳胶粉：0.06份；
石膏缓凝剂：0.04份；
低粘度纤维素醚：0.06份；
聚醚类消泡剂：0.15份。
将以上各原料按比例混合均匀即可制得。
石膏基自流平砂浆中加入其重量25％水后其各项性能如表5所示。
表5石膏基自流平砂浆物理力学性能
实施例5
一种利用铁尾矿细砂制备的石膏基自流平砂浆，包括以下重量份的组分：
0.3mm≤粒径＜0.5mm的铁尾矿细砂：25份；
0.1≤粒径＜0.3mm的铁尾矿细砂：10份；
粒径＜0.1mm的铁尾矿细砂：15份；
高强石膏：38份；
42.5级普通硅酸盐水泥：12份；
高效聚羧酸减水剂：0.15份；
可再分散性乳胶粉：0.10份；
石膏缓凝剂：0.042份；
低粘度纤维素醚：0.08份；
聚醚类消泡剂：0.20份。
将以上各原料按比例混合均匀即可制得。
石膏基自流平砂浆中加入其重量25％水后其各项性能如表6所示。
表6石膏基自流平砂浆物理力学性能
对比例1
一种利用铁尾矿细砂制备的石膏基自流平砂浆，与实施例1的区别仅在于尾矿细砂存在粒径≥0.5mm的颗粒且未分级为粒径＜0.1mm、0.1≤粒径＜0.3mm、0.3mm≤粒径＜0.5mm三个级配区域，而是直接采用未分级尾矿细砂，包括以下重量份的组分：
粒径＜1mm的未分级尾矿细砂：50份
高强石膏：45份；
42.5级普通硅酸盐水泥：5份；
高效聚羧酸减水剂：0.11份；
可再分散性乳胶粉：0.05份；
石膏缓凝剂：0.035份；
低粘度纤维素醚：0.06份；
聚醚类消泡剂：0.1份。
将以上各原料按比例混合均匀即可制得。
石膏基自流平砂浆中加入其重量25％水后其各项性能如表7所示。
表7石膏基自流平砂浆物理力学性能
对比例2
一种利用铁尾矿细砂制备的石膏基自流平砂浆，与实施例1的区别仅在于分级为粒径＜0.1mm、0.1≤粒径＜0.3mm、0.3mm≤粒径＜0.5mm三个级配区域的尾矿细砂比例在本发明铁尾矿细砂粒径范围之外，包括以下重量份的组分：
0.3mm≤粒径＜0.5mm的铁尾矿细砂：15份；
0.1≤粒径＜0.3mm的铁尾矿细砂：30份；
粒径＜0.1mm的铁尾矿细砂：10份；
高强石膏：40份；
42.5级普通硅酸盐水泥：5份；
高效聚羧酸减水剂：0.11份；
可再分散性乳胶粉：0.06份；
石膏缓凝剂：0.035份；
低粘度纤维素醚：0.06份；
聚醚类消泡剂：0.10份。
将以上各原料按比例混合均匀即可制得。
石膏基自流平砂浆中加入其重量25％水后其各项性能如表8所示。
表8石膏基自流平砂浆物理力学性能
对比例3
一种利用铁尾矿细砂制备的石膏基自流平砂浆，与实施例1的区别仅在于，分级为粒径＜0.1mm、0.1≤粒径＜0.3mm、0.3mm≤粒径＜0.5mm三个级配区域的铁尾矿细砂比例在本发明铁尾矿细砂粒径范围之外，包括以下重量份的组分：
0.3mm≤粒径＜0.5mm的铁尾矿细砂：45份；
0.1≤粒径＜0.3mm的铁尾矿细砂：5份；
粒径＜0.1mm的铁尾矿细砂：5份；
高强石膏：40份；
42.5级普通硅酸盐水泥：5份；
高效聚羧酸减水剂：0.11份；
可再分散性乳胶粉：0.05份；
石膏缓凝剂：0.035份；
低粘度纤维素醚：0.06份；
聚醚类消泡剂：0.10份。
将以上各原料按比例混合均匀即可制得。
石膏基自流平砂浆中加入其重量25％水后其各项性能如表9所示。
表9石膏基自流平砂浆物理力学性能
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种利用铁尾矿细砂制备的石膏基自流平砂浆，其特征在于，包括以下重量份的组分：0.3mm≤粒径＜0.5mm的铁尾矿细砂20-40份；0.1≤粒径＜0.3mm的铁尾矿细砂10-20份；粒径＜0.1mm的铁尾矿细砂5-15份；高强石膏35-50份；水泥5-15份；高效聚羧酸减水剂0.10-0.15份；可再分散性乳胶粉0.05-0.15份；石膏缓凝剂0.025-0.045份；保水剂0.05-0.10份；消泡剂0.10-0.20份；
所述石膏基自流平砂浆不含河砂或者石英砂或机制砂；
所述石膏基自流平砂浆中铁尾矿细砂的重量含量为40％-60％。
2.根据权利要求1所述的石膏基自流平砂浆，其特征在于，包括以下重量份的组分：0.3mm≤粒径＜0.5mm的铁尾矿细砂25-30份；0.1≤粒径＜0.3mm的铁尾矿细砂10-15份；粒径＜0.1mm的铁尾矿细砂5-10份；
高强石膏40-45份；水泥5-8份；高效聚羧酸减水剂0.10-0.12份；可再分散性乳胶粉0.05-0.10份；石膏缓凝剂0.03-0.04份；保水剂0.05-0.08份；消泡剂0.10-0.15份。
3.根据权利要求1所述的石膏基自流平砂浆，其特征在于，包括以下重量份的组分：0.3mm≤粒径＜0.5mm的铁尾矿细砂30份；0.1≤粒径＜0.3mm的铁尾矿细砂14份；粒径＜0.1mm的铁尾矿细砂6份；
高强石膏44.645份；水泥5份；高效聚羧酸减水剂0.11份；可再分散性乳胶粉0.05份；石膏缓凝剂0.035份；保水剂0.06份；消泡剂0.1份。
4.根据权利要求1-3任一项所述的石膏基自流平砂浆，其特征在于，其总重量为100份。
5.根据权利要求1-3任一项所述的石膏基自流平砂浆，其特征在于，所述石膏基自流平砂浆中铁尾矿细砂的重量含量为50％。
6.根据权利要求1-3任一项所述的石膏基自流平砂浆，其特征在于，所述铁尾矿细砂中SiO2质量百分含量为60％-85％；和/或，
所述高强石膏：初凝时间＞6min，终凝时间＜30min，2h抗折强度≥5MPa，2h抗压强度≥10MPa；和/或，
所述水泥为42.5-62.5级的硅酸盐水泥或者普通硅酸盐水泥。
7.根据权利要求1-3任一项所述的石膏基自流平砂浆，其特征在于，所述高效聚羧酸减水剂包括醚类聚羧酸减水剂、酯类聚羧酸减水剂中的一种或几种；和/或，
所述可再分散性乳胶粉包括醋酸乙烯酯与乙烯的共聚胶粉、乙烯与氯乙烯及月桂酸乙烯酯三元共聚胶粉、醋酸乙烯酯与乙烯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉中的一种或几种；和/或，
所述石膏缓凝剂包括酒石酸、柠檬酸、葡萄糖酸钠、骨胶蛋白质石膏缓凝剂中的一种或几种；和/或，
所述保水剂包括甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素中的一种或几种；和/或，
所述消泡剂包括聚醚类消泡剂、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚醚改性硅中的一种或几种。
8.根据权利要求1-3任一项所述的石膏基自流平砂浆，其特征在于，所述高效聚羧酸减水剂、可再分散性乳胶粉、缓凝剂、保水剂、消泡剂均为粉体。
9.权利要求1-8任一项所述石膏基自流平砂浆的制备方法，其特征在于，包括按比例将各组分混合均匀即可。
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