CN106866172B - 一种浮石-尾矿泡沫混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种浮石-尾矿泡沫混凝土及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种浮石‑尾矿泡沫混凝土及其制备方法，其中所述浮石‑尾矿泡沫混凝土包括如下重量份的组分：水泥60～80份，铁尾矿粉6～10份，浮石粉6～15份，浮石砂2～6份，玻化微珠6～9份，发泡剂5～7份，憎水剂1～2份，早强剂1.8～2.4份，乳胶粉1～2份，水50～80份。本发明解决了在保证混凝土的抗压强度、提高混凝土的防水性和保温性的同时，又能最大程度的提高废弃物利用、提高了资源利用附加值的技术问题。

Description

一种浮石-尾矿泡沫混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，特别是一种浮石-尾矿泡沫混凝土以及其制备方法。
背景技术
泡沫混凝土虽然名为混凝土，但它不同于普通混凝土，是由发泡剂经高速搅拌或空气压力喷制形成的泡沫与胶凝材料、外加剂、轻质骨料及水搅拌均匀的浆体在搅拌容器内经均匀搅拌后，浇筑成型为各种规格的制品或现场喷灌、浇筑的一种多孔轻质混凝土，属于一种环保节能的新型环保型材料，具有质量轻、力学性能好、热工性能优越、抗震抗冲击性能好、隔音降噪等特性。
此外，我国目前堆积量巨大的工业废弃物铁尾矿，其不仅占用了大量土地，还造成扬尘等严重环境问题，铁尾矿在建筑材料中的综合应用是实现铁尾矿的减量化、无害化、资源化，实现矿山企业节能减排的有效途径。同时，也为建筑用砂找到了一种理想的原材料，而且为矿山企业尾矿的无害化处理提供了一条可持续发展的道路。
随着经济的不断发展，对新型建筑节能材料的需求刻不容缓，引起了社会的广泛关注，国家“十二五"规划中同样把节能减排作为一项重要的目标。如果所有在建的建筑均达到一定的节能指标，则每年可节约大量能源与资源，并可相应减少各类废弃物等垃圾的排放，从而对环境保护起到了积极作用。更有央视文化中心及上海静安教师公寓大火事件发生后，社会的呼声更加强烈。因此中国在走可持续发展的道路上，大力发展新型节能与绿色建筑已迫在眉睫。
结合以上两方面我们可以看出，利用铁尾矿粉制作泡沫混凝土既为铁尾矿的大量利用提供了方向，又提供了一种性能优异的新型节能保温建筑材料。并且通过加入外加剂，使其具良好的憎水性能，弥补了一般发泡材料吸水的缺陷，对于铁尾矿粉发泡混凝土大面积的推广应用具有重要的战略意义。
发明内容
本发明提出了一种浮石-尾矿泡沫混凝土及其制备方法，要解决在保证混凝土的抗压强度、提高混凝土的防水性和保温性的同时，又能最大程度的提高废弃物利用、提高了资源利用附加值的技术问题。
本发明技术方案如下。
一种浮石-尾矿泡沫混凝土，包括如下重量份的组分。
水泥：60～80份；
铁尾矿粉：6～10份；
浮石粉：6～15份；
浮石砂：2～6份；
玻化微珠：6～9份；
发泡剂：5～7份；
憎水剂：1～2份；
早强剂：1.8～2.4份；
乳胶粉 1～2份；
水：50～80份。
优选的，所述铁尾矿粉为矿场排放的废弃物经过过筛后制得，不再通过机器磨细，铁尾矿粉的细度模数为0.7～1.5。
优选的，所述铁尾矿粉的成分及及各成分的含量如下。
优选的，所述浮石粉粒径为10～30μm，浮石砂粒径为1～5㎜。
优选的，所述浮石粉和浮石砂的成分及各成分的含量均如下。
优选的，所述水泥为普通硅酸盐或硅酸盐P·O42.5水泥，水泥的比表面积＞300m2/kg；
所述发泡剂采用化学发泡法，为HTQ-1复合发泡剂或者双氧水或者偶氮二异丁腈和/或偶氮二甲酸二异丙酯；
所述憎水剂为硬脂酸钙和/或聚硅氧烷和/或甲基硅醇钠。
一种所述的浮石-尾矿泡沫混凝土的制备方法，包括步骤如下。
步骤一，按质量百分比将以下组分混合搅拌均匀：水泥60～80份，铁尾矿粉6～10份，浮石粉6～15份，憎水剂1～2份，早强剂1.8～2.4份，乳胶粉1～2份，使用专用搅拌机将干料搅拌；
步骤二，加入水50～80份继续搅拌；
步骤三，再按质量百分比加入浮石砂2～6份，玻化微珠6～9份；
步骤四，按质量百分比加入发泡剂5～7份；
步骤五，将制备的所述浮石-尾矿泡沫混凝土静停10～20min或直到发泡充分达到稳定状态；
优选的，步骤一中干料搅拌的时间为1～2min；步骤二中加入水继续搅拌的时间为1～2min；步骤三中，搅拌时间为1～2min；步骤四中，搅拌30s～1min。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果。
1、本发明在混合料中加入重量份6～10份铁尾矿粉，即保证混凝土的抗压强度，又尽可能多的掺加工业废弃物铁尾矿，可以最大程度的提高废弃物利用；如果本发明中改变铁尾矿掺加量，多加对于混凝土强度有影响，加少废弃物利用达不到最大化；所以，本发明在解决尾矿堆积的同时，更加提高了尾矿利用附加值，而不仅仅是简单的用其填埋；除此之外，加入的铁尾矿粉粒径相对浮石砂较小，可起到填充作用，提高混凝土密实度，增加混凝土抗压强度。
2、本发明铁尾矿粉中的SiO2成分含量高达50％，由于SiO2的含量对铁尾矿的硬度起到很大的作用，SiO2的含量高，铁尾矿的硬度大，进而混凝土抗压强度也大大提高。
3、本发明在混合料中同时加入了6～15份浮石粉、2～6份浮石砂，本发明中的浮石砂轻质、多孔，在混凝土中可提高其抗压强度，并且有助于降低混凝土自重，同时加入粒径相对较小的2～6份浮石粉和6～10份的铁尾矿粉，浮石粉和铁尾矿粉恰好填充到浮石砂的空隙中，通过水泥的胶凝作用将水泥、浮石粉、铁尾矿粉和浮石砂结合成一体，在利用铁尾矿粉工业废弃物的同时，提高混凝土密实度和耐久性。
4、本发明中所用的玻化微珠作为一种无机轻质保温隔热材料，是由火山熔岩矿石中的松脂岩经过高温瞬时膨胀、玻化冷却形成的表面玻化封闭、内部多孔的不规则球状体颗粒，本发明将玻化微珠加入混合料中降低了混凝土自重，提高该混凝土保温性能和防火性能。
5、本发明在混合料中加入1～2份的乳胶粉，在水泥水化过程中形成一层膜减少水分的蒸发，解决了混合料中由于加入玻化微珠和浮石砂等多孔材料较多，水分因被原材料的空隙吸收或蒸发而去掉，结果没有足够的水分进行水合作用，达不到足够的强度的技术问题；另外，乳胶粉还起的黏结作用，与水泥、铁尾矿等材料共同作用提高灰浆强度；再者，本发明中水泥、铁尾矿粉、浮石粉、浮石砂以及玻化微珠等材料制备出的混凝土虽然工作性、强度和抗渗性等性能优良，但是柔韧性、弹性模数降低，在负荷下塑性较小，容易损坏，加入1～2份的乳胶粉，乳胶粉水泥水化过程中形成一层膜，成膜的聚合物作为增强材料分布与整个砂浆体系中，增加了混凝土的塑性。
6、本发明中增加的乳胶粉、浮石砂等都是抗水性较弱的材料，为了保证制备的混凝土具有良好的抗水性，在混合料中掺加1～2份的憎水剂，从而使得制备的泡沫混凝土憎水效果好。
7、本发明的混凝土中水泥同时加入铁尾矿粉，浮石粉，浮石砂，玻化微珠，乳胶粉以及各个外加剂，它们在混凝土的拌合过程中，相互作用，不仅极大程度的提高了该混凝土的工作性，而且对该混凝土强度、抗渗性以及耐久性等性能都有不同程度的提高。
8、本发明中综合使用铁尾矿粉、浮石粉、浮石砂、憎水剂、乳胶粉等原材料制备的浮石-尾矿泡沫混凝土具有轻质、保温、防火、憎水等特点，能够适用于很多施工环境。
9、铁尾矿在建筑材料中的综合应用可实现铁尾矿的减量化、无害化、资源化，是矿山企业节能减排的有效途径，利用尾矿、浮石制备新建材有良好的经济效益和积极的社会效益。
10、本发明中利用了铁尾矿粉工业废弃物和浮石粉、浮石砂天然材料，制备出新型泡沫混凝土建筑材料，节约资源，减少环境污染，降低了制备泡沫混凝土成本，并且制备出的所述泡沫混凝土强度和导热系数等指标相当可观。
具体实施方式
本发明提供了一种浮石-尾矿泡沫混凝土，按质量百分比包括以下组分：水泥60～80份，铁尾矿粉6～10份，浮石粉6～15份，浮石砂2～6份，玻化微珠6～9份，发泡剂5～7份，憎水剂1～2份，早强剂1.8～2.4份，乳胶粉1～2份，水50～80份。
水泥选用的是普通硅酸盐42.5级水泥，水泥的比表面积＞300m2/k；铁尾矿粉经过筛分后选用细度模数为0.7～1.5的细粉，发泡剂采用的是双氧水，憎水剂为硬脂酸钙。
选用铁尾矿粉的成分及及各成分的含量如下。
选用的浮石粉和浮石砂的成分及各成分的含量为。
当然，在其他实施例中，还可以选用其他组分的铁尾矿粉及其他组分的浮石粉和浮石砂，但是铁尾矿粉中SiO2的含量在44％～50％之间；浮石粉和浮石砂中SiO2的含量为63％～70％之间。
实施例1：
一种浮石-尾矿泡沫混凝土，包括如下重量份的组分。
水泥：80份；
铁尾矿粉：6份；
浮石粉：6份；
浮石砂：2份；
玻化微珠：6份；
发泡剂：7份；
憎水剂：1.5份；
早强剂：2.4份；
乳胶粉：1份；
水：75份。
本实施例中，所述铁尾矿粉为矿场排放的废弃物经过过筛后制得，不再通过机器磨细，铁尾矿粉的细度模数为0.7～1.5。
本实施例中，所述铁尾矿粉的成分及及各成分的含量如下。
本实施例中，所述浮石粉粒径为10～30μm，浮石砂粒径为1～5㎜。
本实施例中，所述浮石粉和浮石砂的成分及各成分的含量为。
这种浮石-尾矿泡沫混凝土的制备方法，包括以下步骤。
步骤一，按质量百分比将以下组分混合搅拌均匀：水泥80份，铁尾矿粉6份，浮石粉6份，憎水剂1.5份，早强剂2.4份，乳胶粉1份，使用专用搅拌机将干料搅拌1～2min。
步骤二，加入水75份继续搅拌1min～2min。
步骤三，按质量百分比加入浮石砂2份，玻化微珠6份，再搅拌1～2min。
步骤四，按质量百分比加入发泡剂7份，搅拌30s～1min。
步骤五，将制备的所述泡沫混凝土静停10～20min或直到发泡充分达到稳定状态。
步骤六，将制备完成的浮石-尾矿泡沫混凝土输送到模具内，浇入模具24～48h后就可拆模，之后在环境湿度保持80％以上，养护7天便可使用。
根据《中华人民共和国建筑工业行业标准--泡沫混凝土》中相关规程，由多组100mm×100mm×100mm试件测得了浮石-尾矿泡沫混凝土抗压强度、导热系数、干密度和吸水率等指标，试验结果见下表。
当然在其他实施例中，所述水泥为硅酸盐P·O42.5水泥；所述发泡剂采用化学发泡法，可以为HTQ-1复合发泡剂或者偶氮二异丁腈和/或偶氮二甲酸二异丙酯；所述憎水剂可以为硬脂酸钙和/或聚硅氧烷和/或甲基硅醇钠。
实施例2：
一种浮石-尾矿泡沫混凝土，包括如下重量份的组分。
水泥：70份；
铁尾矿粉：10份；
浮石粉：10份；
浮石砂：2份；
玻化微珠：6份；
发泡剂：7份；
憎水剂：1份；
早强剂：2.1份；
乳胶粉1.5份；
水：80份。
本实施例中，所述铁尾矿粉为矿场排放的废弃物经过过筛后制得，不再通过机器磨细，铁尾矿粉的细度模数为0.7～1.5。
本实施例中，所述铁尾矿粉的成分及含量如下。
铁尾矿粉的化学成分(％)
本实施例中，所述浮石粉粒径为10～30μm，浮石砂粒径为1～5㎜。
本实施例中，所述浮石粉和浮石砂的成分及含量如下。
这种浮石-尾矿泡沫混凝土的制备方法，包括以下步骤。
步骤一，按质量百分比将以下组分混合搅拌均匀：水泥70份，铁尾矿粉10份，浮石粉10份，憎水剂1份，早强剂2.1份，乳胶粉1.5份，使用专用搅拌机将干料搅拌1～2min。
步骤二，之后加入水80份继续搅拌1～2min。
步骤三，再按质量百分比加入浮石砂4份，玻化微珠6份，再搅拌1～2min。
步骤四，按质量百分比加入发泡剂6份，搅拌30s～1min。
步骤五，将制备的所述泡沫混凝土静停10～20min或直到发泡充分达到稳定状态。
步骤六，将制备完成的浮石-尾矿泡沫混凝土输送到模具内，浇入模具24～48h后就可拆模，之后在环境湿度保持80％以上，养护7天便可使用。
根据《中华人民共和国建筑工业行业标准--泡沫混凝土》中相关规程，由多组100mm×100mm×100mm试件测得了浮石-尾矿泡沫混凝土抗压强度、导热系数、干密度和吸水率等指标，试验结果见下表。
当然在其他实施例中，所述水泥为硅酸盐P·O42.5水泥；所述发泡剂采用化学发泡法，可以为HTQ-1复合发泡剂或者偶氮二异丁腈和/或偶氮二甲酸二异丙酯；所述憎水剂可以为硬脂酸钙和/或聚硅氧烷和/或甲基硅醇钠。
实施例3：
一种浮石-尾矿泡沫混凝土，包括如下重量份的组分。
水泥：60份；
铁尾矿粉：10份；
浮石粉：15份；
浮石砂：6份；
玻化微珠：9份；
发泡剂：5份；
憎水剂：2份；
早强剂：1.8份；
乳胶粉：2份；
水：50份。
本实施例中，所述铁尾矿粉为矿场排放的废弃物经过过筛后制得，不再通过机器磨细，铁尾矿粉的细度模数为0.7～1.5。
本实施例中，所述铁尾矿粉的及含量如下。
铁尾矿粉的化学成分(％)
本实施例中，所述浮石粉粒径为10～30μm，浮石砂粒径为1～5㎜。
本实施例中，所述浮石粉和浮石砂的及含量如下。
这种浮石-尾矿泡沫混凝土的制备方法，包括以下步骤。
步骤一，按质量百分比将以下组分混合搅拌均匀：水泥60份，铁尾矿粉10份，浮石粉15份，憎水剂2份，早强剂1.8份，乳胶粉2份，使用专用搅拌机将干料搅拌1～2min。
步骤二，加入水50份继续搅拌1～2min。
步骤三，再按质量百分比加入浮石砂6份，玻化微珠9份，再搅拌1～2min；
步骤四，按质量百分比加入发泡剂5份，搅拌30s～1min。
步骤五，将制备的所述泡沫混凝土静停10～20min或直到发泡充分达到稳定状态。
步骤六，将制备完成的浮石-尾矿泡沫混凝土输送到模具内，浇入模具24～48h后就可拆模，之后在环境湿度保持80％以上，养护7天便可使用。
根据《中华人民共和国建筑工业行业标准--泡沫混凝土》中相关规程，由多组100mm×100mm×100mm试件测得了浮石-尾矿泡沫混凝土抗压强度、导热系数、干密度和吸水率等指标，试验结果见下表。
当然在其他实施例中，所述水泥为硅酸盐P·O42.5水泥；所述发泡剂采用化学发泡法，可以为HTQ-1复合发泡剂或者偶氮二异丁腈和/或偶氮二甲酸二异丙酯；所述憎水剂可以为硬脂酸钙和/或聚硅氧烷和/或甲基硅醇钠。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围涵盖本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (4)

1.一种浮石-尾矿泡沫混凝土，其特征在于，包括如下重量份的组分：
水泥：60～80份；
铁尾矿粉：6～10份；
浮石粉：6～15份；
浮石砂：2～6份；
玻化微珠：6～9份；
发泡剂：5～7份；
憎水剂：1～2份；
早强剂：1.8～2.4份；
乳胶粉1～2份；
水：50～80份；
所述铁尾矿粉为矿场排放的废弃物经过过筛后制得，不再通过机器磨细，铁尾矿粉的细度模数为0.7～1.5；
所述铁尾矿粉的成分及各成分的百分比含量如下；
SiO2的含量为：44～50；
Al2O3的含量为：7～10；
Fe2O3的含量为：5～20；
MgO的含量为：10～25；
CaO的含量为：9～10；
烧失量为：1～7；
所述浮石粉粒径为10～30μm，浮石砂粒径为1～5㎜；所述浮石粉和浮石砂中SiO2的含量为63％～70％之间。
2.根据权利要求1所述的一种浮石-尾矿泡沫混凝土，其特征在于：所述水泥为普通硅酸盐或硅酸盐P·O42.5水泥，水泥的比表面积＞300m2/kg；
所述发泡剂采用化学发泡法，为HTQ-1复合发泡剂或者双氧水或者偶氮二异丁腈和/或偶氮二甲酸二异丙酯；
所述憎水剂为硬脂酸钙和/或聚硅氧烷和/或甲基硅醇钠。
3.一种权利要求1-2中任意一项所述的浮石-尾矿泡沫混凝土的制备方法，其特征在于，包括步骤如下：
步骤一，按质量百分比将以下组分混合搅拌均匀：水泥60～80份，铁尾矿粉6～10份，浮石粉6～15份，憎水剂1～2份，早强剂1.8～2.4份，乳胶粉1～2份，使用专用搅拌机将干料搅拌；
步骤二，加入水50～80份继续搅拌；
步骤三，再按质量百分比加入浮石砂2～6份，玻化微珠6～9份；
步骤四，按质量百分比加入发泡剂5～7份；
步骤五，将制备的所述浮石-尾矿泡沫混凝土静停10～20min或直到发泡充分达到稳定状态。
4.根据权利要求3所述的一种浮石-尾矿泡沫混凝土的制备方法，其特征在于：步骤一中干料搅拌的时间为1～2min；步骤二中加入水继续搅拌的时间为1～2min；步骤三中，搅拌时间为1～2min；步骤四中，搅拌30s～1min。
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