CN108395155A - 含有赤泥的营建工程材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含有赤泥的营建工程材料,主要由胶结材料及水构成,其中该胶结材料包括:赤泥,占胶结材料的65至80百分比;以及卜作岚材料,占胶结材料的20至30百分比。

Description

含有赤泥的营建工程材料
技术领域
本发明涉及一种含有赤泥的营建工程材料,尤指一种以赤泥作为胶结材料的工程材料。
背景技术
赤泥是由氧化铝(Al2O3)生产铝过程中,铝土矿经由强碱浸出时所产生的固体废物残余物,其富含碱液,对环境造成危害,所以必须适当加以处理。
基本上,铝土矿经处理后会有约35-40%碱性红泥浆料,内含15-40%的固料,一般每吨氧化铝生产会对应有0.8-1.5吨的赤泥产生。估计每年有近7000万吨赤泥产生遍布于世界各地,例如希腊约70万吨、印度约200万吨、澳洲约3000万吨,中国也有接近3000万吨。
过去,这些赤泥固体废弃物经常被处理至泥塘里,形成泥浆,或是干燥堆放在氧化铝厂附近池塘内,或直接被通过管道排入附近的大海中造成环境危害。由于赤泥具有微粒、高碱度(pH值=10-12.5)和微量重金属含量等特性,甚至有辐射元素,因此大量赤泥的上述处置方式已经造成严重的环境问题,包括土壤污染、地下水污染及微粒的的空中悬浮等。此外,在湖泊或池塘因赤泥的存放占用了很大面积的土地,另外,干泥的堆存也可导致了粉尘污染,严重影响了存放区域邻近人们的健康。
至于现有的土木建筑工程材料,其主要是利用水泥做为胶结材料,但是其强度不高、寿命不长,且成本高,整体上碳排放高。
据此,如何有效利用赤泥作为胶结材料,以提升土木建筑工程材料的强度与寿命,是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
于一实施例中,本发明提出一种含有赤泥的营建工程材料,由胶结材料及水构成,其中该胶结材料包括:
赤泥,占胶结材料的65至80百分比;以及
卜作岚材料,占胶结材料的20至30百分比。
附图说明
图1为设计本发明的致密配比试拌流程图;
图2为本发明中的飞灰的微结构(SEM)图像;
图3为本发明中的炉石粉的微结构(SEM)图像;
图4为本发明中的赤泥的微结构(SEM)图像。
附图标记说明:11-配比设计;12-控制低强度材料(CLSM);13-免烧砖(UBB);14-消波块(tetrapod);15-试拌;16-查核性质是否符合需求;17-结构与建议;18-调整。
具体实施方式
本发明的前述以及其他技术内容、特点与功效,在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中,将可清楚地明白。
如图1所示,本发明提供的含有赤泥的营建工程材料,主要是以赤泥(Red Mud)、飞灰(Fly Ash)及/或炉石粉(BF Slag)等卜作岚材料其中至少之一,再搭配水泥、氢氧化钠、砂、水等材料以“致密配比法”进行配比设计11。
赤泥又称为红泥,是从铝土矿中提炼氧化铝所排出的工业固体废弃物,一般含氧化铁量大,外观与赤色泥土相似,因而得名。但有的赤泥因含氧化铁较少而呈棕色,甚至灰白色。铝土矿中铝含量高的是采用拜尔法炼铝,所产生的赤泥称为拜尔法赤泥;至于铝土矿中铝含量低的,则采用烧结法或用烧结法和拜尔法联合炼铝,所产生的赤泥分别称为烧结法赤泥或联合法赤泥。
表1 所示为典型各类型赤泥的成分:
水泥种类 拜尔法赤泥 烧结法赤泥 联合法赤泥
SiO2 3~20 20~23 20.0~20.5
CaO 2~8 46~49 43.7~46.8
Al2O3 10~20 5~7 5.4~7.5
Fe2O3 30~60 7~10 6.1~7.5
MgO 1.2~1.6
Na2O 2~10 2.0~2.5 2.8~3.0
K2O 0.2~0.4 0.5~0.7
TiO2 微量~10 2.5~3.0 6.1~7.7
烧失量 10~15 6~10
本发明所用的赤泥为拜尔法赤泥,且经烘干并加工研磨呈粉末状。例如,可将赤泥物料置入于温度为105±5摄氏度的烘箱内加以烘干24小时,经取出放置常温,后续加工研磨成粉末。
飞灰可使用符合CNS 3036规定的飞灰;炉石粉可使用符合ASTM C12594规定的炉石粉;但不限于此。
于本实施例中针对控制低强度材料(CLSM)12、免烧砖(UBB)13和消波块(tetrapod)14三种项目分别进行设计,于配比设计完成后,再进行试拌15,一般可于实验室中进行试拌。而后针对试拌的样品查核性质是否符合需求16,包括工作度、凝结时间、强度及其他性质;若符合,则可采用试拌的结构与建议17;若不符合,则进行调整18,再进行试拌15,直至性质符合需求为止。“致密配比法”的主诉求为固体颗粒最大堆积(物理)下,剩余的间隙会是最小的,而达到最致密的方式是以细粒的卜作岚材料来充填砂的间隙,再以最致密条件的卜作岚与砂混合料来充填粗粒料的间隙,最后以此混合比例为固定值,调整水泥浆的质(水胶比:W/B)或量(Vp),工作性的达成是在固定水量与液态掺料下来调配的,并非以加水及水泥来达成。所以此种方法比较类似传统体积比设计的观念,但实质上仍采用重量比的精确计算法。“致密配比法”强调“物理致密和化学强化”来达到耐久性的最终目标,其约束条件为水量少于160kg/cm3及水灰比(W/C)大于0.42来保障体积稳定性。
如表1至表3所示,经过上述配比设计程序后,可得出表2至表4所示可供生产控制低强度材料(CLSM)、免烧砖(UBB)和消波块(tetrapod)的不同配比实施例。
表2 所示为水泥基控制低强度材料实施例配比信息:
表3 所示为碱激发物料控制低强度材料实施例配比信息:
表4 所示为免烧砖实施例配比信息:
依据表2至表4的配比设计信息,本发明所提供的含有赤泥的营建工程材料,其主要由胶结材料及水构成,赤泥占胶结材料的65至80百分比,卜作岚材料占胶结材料的20至30百分比。
就表2所示水泥基控制低强度材料,胶结材料更包括水泥,其占胶结材料的5至10百分比。
就表3所示碱激发控制低强度材料,其是以碱激发物料替代表2的水泥,其占整体重量的6.9至23.8重量百分比。于本实施例中,碱激发物料为氢氧化钠。
就表2及表3所示控制低强度材料,其中,飞灰占卜作岚材料的0至20百分比,炉石粉占卜作岚材料的0至20百分比。
就表4所示免烧砖,炉石粉(卜作岚材料)占整体重量的2.9至8.9重量百分比。其更包括砂,占整体重量的57.6至59.2重量百分比。
此外,表2至表4中的水与胶结材料的水胶比为0.38至0.50。
如图2~4所示,通过电子显微镜可清楚显示各原物料的微结构(SEM)图像,其中,图2~4分别为飞灰、炉石粉、赤泥的电子显微图片。可以观察到飞灰具有大小不一的球形粒子结构,而炉石粉由具有不规则多角形结构组成,而赤泥则呈现角颗粒状紧密连结组成。各不同结构皆具有其相异特性,对此不同结构给予有效组合利用,这也是本发明的重要依据。
将表2、表3的实施例制作为50mm×50mm×50mm大小的立方样品进行测试,其结果如表5所示:
在现场实作上,通常新拌控制低强度材料的流度值要能大于150mm为宜(依美国标准规范ASTM D6103建议值)。另外,对于有关初凝时间和抗压强度的要求,则需依据实际应用需求而定。例如依美国混凝土学会ACI229R-99规定,对于回填工程应用,则一般所需凝结时间为3-4小时(或许有些机构要求在20-35分钟),其抗压强度则为7-21kgf/cm2。表5显示本发明所提供的水泥基控制低强度材料及碱激发控制低强度材料于流动性、初凝时间、终凝时间及抗压强度各方面皆能符合规范要求,其中,尤以表3所示的碱激发物料控制低强度材料比表2的水泥基控制低强度材料能提供更好的性能。
此外,将表4的实施例制作为220mm×105mm×60mm的矩形实心样品进行物理性质测试,其结果如表6所示:
表6显示不同样品的物理性质虽然稍有不同,但是都能符合规范要求。
综上所述,本发明所提供的含有赤泥的营建工程材料,利用赤泥搭配飞灰及/或炉石粉等卜作岚材料,确实可提升土木建筑工程材料的强度与寿命,且同时可减少水泥的使用量,使成本大幅降低。
以上所述的具体实施例仅用于例释本发明的特点及功效,而非用于限定本发明的可实施范畴,于未脱离本发明上揭的精神与技术范畴下,任何运用本发明所揭示内容而完成的等效改变及修饰,均仍应为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种含有赤泥的营建工程材料,由胶结材料及水构成,其特征在于,该胶结材料包括:
赤泥,占该胶结材料的65至80百分比;以及
卜作岚材料,占该胶结材料的20至30百分比。
2.如权利要求1所述的含有赤泥的营建工程材料,其特征在于,该卜作岚材料包括飞灰及炉石粉其中至少之一。
3.如权利要求2所述的含有赤泥的营建工程材料,其特征在于,该飞灰占该卜作岚材料的0至20百分比,该炉石粉占该卜作岚材料的0至20百分比。
4.如权利要求2所述的含有赤泥的营建工程材料,其特征在于,该炉石粉占整体重量的2.9至8.9重量百分比。
5.如权利要求1所述的含有赤泥的营建工程材料,其特征在于,该胶结材料更包括水泥,其占该胶结材料的5至10百分比。
6.如权利要求1所述的含有赤泥的营建工程材料,其特征在于,该赤泥为拜尔法赤泥,且经烘干并加工研磨呈粉末状。
7.如权利要求1所述的含有赤泥的营建工程材料,其特征在于,更包括碱激发物料,其占整体重量的6.9至23.8重量百分比。
8.如权利要求7所述的含有赤泥的营建工程材料,其特征在于,该碱激发物料为氢氧化钠。
9.如权利要求1所述的含有赤泥的营建工程材料,其特征在于,更包括砂,其占整体重量的57.6至59.2重量百分比。
10.如权利要求1所述的含有赤泥的营建工程材料,其特征在于,该水与该胶结材料的水胶比为0.38至0.50。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101708983A (zh) * 2009-09-07 2010-05-19 中国地质大学(北京) 一种赤泥粉煤灰免烧地质聚合物材料及其制备方法
KR20150121297A (ko) * 2014-04-17 2015-10-29 한국건설생활환경시험연구원 열섬 현상 저감을 위한 알칼리성 친환경 골재와 이 제조 방법 및 이를 이용한 콘크리트 복합체
CN105967536A (zh) * 2016-05-11 2016-09-28 河北建设勘察研究院有限公司 一种常温下赤泥和粉煤灰地质聚合物材料配方及其制备方法
CN106007418A (zh) * 2016-05-11 2016-10-12 河北建设勘察研究院有限公司 一种脱碱赤泥和粉煤灰地质聚合物材料配方及其制备方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5931772A (en) * 1995-10-31 1999-08-03 Kaiser Aluminum & Chemical Corp. Use of spent bauxite as an absorbent or solidification agent
US8257486B2 (en) * 2008-03-26 2012-09-04 Council Of Scientific & Industrial Research Composition for building material and a process for the preparation thereof
CN102381864A (zh) * 2011-07-26 2012-03-21 昆明理工大学 一种以赤泥和镁渣为主材的免烧砖

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101708983A (zh) * 2009-09-07 2010-05-19 中国地质大学(北京) 一种赤泥粉煤灰免烧地质聚合物材料及其制备方法
KR20150121297A (ko) * 2014-04-17 2015-10-29 한국건설생활환경시험연구원 열섬 현상 저감을 위한 알칼리성 친환경 골재와 이 제조 방법 및 이를 이용한 콘크리트 복합체
CN105967536A (zh) * 2016-05-11 2016-09-28 河北建设勘察研究院有限公司 一种常温下赤泥和粉煤灰地质聚合物材料配方及其制备方法
CN106007418A (zh) * 2016-05-11 2016-10-12 河北建设勘察研究院有限公司 一种脱碱赤泥和粉煤灰地质聚合物材料配方及其制备方法

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