CN108409244A - 一种抗裂耐磨混凝土地面用水泥基耐磨材料及其制备方法 - Google Patents

一种抗裂耐磨混凝土地面用水泥基耐磨材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗裂耐磨混凝土地面用水泥基耐磨材料，属于水泥混凝土技术领域，包括以重量份数计的以下组分：粒状高铝衬砖100份、硅酸盐水泥18～25份、镍渣粉9～13份、硅灰2.7～3.8份、岩棉0.19～0.27份、早强剂0.16～0.24份、减水剂0.14～0.19份、保水剂0.018～0.021份，以上组份混合均匀后，经加水搅拌得到抗裂耐磨混凝土地面用水泥基耐磨材料。本发明还公开了其制备方法。本发明的抗裂耐磨混凝土地面用水泥基耐磨材料具有耐磨性能高，抗裂性能好，后期强度高，表面不易粉化，环境友好的同时具备很好的实用性。本发明的制备方法通过大量使用工业废渣，不仅大幅度的降低产品生产成本，而且为工业废渣的综合化利用和处理开辟了新的途径。

Description

一种抗裂耐磨混凝土地面用水泥基耐磨材料及其制备方法
技术领域
本发明属于水泥混凝土技术领域，具体涉及一种抗裂耐磨混凝土地面用水泥基耐磨材料及其制备方法。
背景技术
混凝土地面用水泥基耐磨材料由普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥、耐磨骨料为基料，加入适量添加剂组成，在使用地点按规定比例加水或配套液体拌和使用的干混拌和物，混凝土地面用水泥基耐磨材料具有抗折抗压强度高、耐磨度高，表面不宜起粉尘等优点，广泛应用于物流仓库、停车场、工业厂房、大型货仓超市、汽车维修站、船坞码头及各种开放空间等的地面工程。
由此可见，混凝土地面用水泥基耐磨材料作为地面面层材料，其抗裂性能和耐磨性能就显得尤为重要。
高铝衬砖又叫氧化铝衬砖、高铝内衬板、球磨机衬砖等，被广泛应用于陶瓷、水泥、油漆、颜料、化工、医药、涂料、矿山等行业作为研磨设备的内衬，具有硬度高、密度大、磨耗低、耐腐蚀、强度高等特点。
废高铝衬砖同样具有上述特点，废高铝衬砖目前主要来源有三种：一是高铝衬砖企业生产过程中产生的不合格产品；二是砌筑研磨设备内衬过程中产生的边角料；三是研磨设备内衬更新时产生的废料。目前国内外还未见报道对其加以很好地利用。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于提供一种抗裂耐磨混凝土地面用水泥基耐磨材料，该水泥基耐磨材料具有磨耗低、抗裂性能好、后期强度高、表面不易粉化、价格低等特点，为混凝土地面用水泥基耐磨材料制备及工业废渣的资源化、综合化利用开辟了新的途径；本发明的另一目的是提供其制备方法。
技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种抗裂耐磨混凝土地面用水泥基耐磨材料，包括以重量份数计的以下组分：粒状高铝衬砖100份、硅酸盐水泥18～25份、镍渣粉9～13份、硅灰2.7～3.8份、岩棉0.19～0.27份、早强剂0.16～0.24份、减水剂0.14～0.19份和保水剂0.018～0.021份。
所述的粒状高铝衬砖是由废高铝衬砖经鄂式破碎机破碎后筛取粒径为0.08～2.0mm的颗粒，其氧化铝含量为≥92％，体积密度为≥3.50g/cm3，24h磨耗值为≤0.010％，莫氏硬度为8～9。
所述的镍渣粉是由固体镍渣经破碎、磨细后所得的粉状物料，其0.080mm方孔筛筛余为1.0～3.0％，其比表面积为＞350m2/Kg，其强度活性指数为＞70％。
所述的岩棉是由废旧岩棉经打棉机打成3～5mm的短纤维。
所述的早强剂是由硫酸钠和硫酸铝复合而成，其质量比例为1:2～4:5。
所述的硅灰的SiO2含量为≥85.0％，烧失量为≤4.0％，需水量比为≤125％，比表面积(BET法)为≥15m2/g。
所述的一种抗裂耐磨混凝土地面用水泥基耐磨材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将废旧岩棉经打棉机打成3～5mm的短纤维；
2)按比例称取粒状高铝衬砖、硅酸盐水泥、镍渣粉、硅灰、岩棉、早强剂、减水剂、保水剂粉状料，倒入混料机内混合10～15min，制得干混料；
3)按照GB/T 2419规定的流动度试验方法确定水泥基耐磨材料的拌和用水量；
4)称取一定量的干混料；
5)依据流动度试验结果，量取上述干混料所需的拌和用水量，倒入砂浆搅拌机内，加入干混料，开动搅拌机搅拌3～5min，制得抗裂耐磨混凝土地面用水泥基耐磨材料，将制备的抗裂耐磨混凝土地面用水泥基耐磨材料进行抗折抗压强度、耐磨等性能测定。
步骤5)中，所述的砂浆搅拌机搅拌叶片转速为75～85r/min，其搅拌筒转速为55～65r/min。
发明原理：本发明将废高铝衬砖经过破碎和筛分处理后与镍渣粉一起分别用作混凝土地面用水泥基耐磨材料的耐磨骨料和填料，并加入少量的硅灰及岩棉等添加材料，来制备混凝土地面用水泥基耐磨材料，该水泥基耐磨材料具有磨耗低、抗裂性能好、后期强度高等特点，为混凝土地面用水泥基耐磨材料的制备和废高铝衬砖等废弃物的环保利用开辟了新的途径。
有益效果：与现有技术相比，本发明的一种抗裂耐磨抗裂耐磨混凝土地面用水泥基耐磨材料，充分利用工业废弃物的各种特性，如：粒状高铝衬砖的耐磨性、镍渣粉的火山灰活性、岩棉的抗拉性等，制备水泥基耐磨材料具有耐磨性能高、抗裂性能好、后期强度高、表面不易粉化等特点，同时，该制备方法中通过大量使用工业废渣，不仅大幅度的降低产品生产成本，而且为工业废渣的综合化利用和处理开辟了新的途径，具备很好的实用性和环保性。
具体实施方式
以下结合具体实施方式对本发明做进一步的说明。
如表1所示，一种抗裂耐磨抗裂耐磨混凝土地面用水泥基耐磨材料，包括以重量份数计的以下组分：粒状高铝衬砖100份、硅酸盐水泥18～25份、镍渣粉9～13份、硅灰2.7～3.8份、岩棉0.19～0.27份、早强剂0.16～0.24份、减水剂0.14～0.19份、保水剂0.018～0.021份。
其中，实施例及对比例所用的原料如下：
粒状高铝衬砖：由废高铝衬砖经鄂式破碎机破碎后筛取粒径为0.08～2.0mm的颗粒，其氧化铝含量为≥92％，体积密度为≥3.50g/cm3，24h磨耗值为≤0.010％，莫氏硬度为8～9。
硅酸盐水泥的型号为P·O42.5。
镍渣粉是由固体镍渣经破碎、磨细所得粉状料，其0.080mm方孔筛筛余为1.0～3.0％，其比表面积为＞350m2/Kg，其强度活性指数为＞70％。
硅灰的SiO2含量为≥92％，烧失量≤4.0％，需水量比为≤125％，比表面积为(BET法)15m2/g。
岩棉是由废旧岩棉经打棉机打成3～5mm的短纤维。
早强剂：由硫酸钠和硫酸铝复合而成，其质量比例为1:2～4:5。
天然石英砂：粒径为0.08～2.0mm。
重钙粉的其0.045mm方孔筛筛余为1.0～3.0％；密度为2.6～2.9g/cm3。
保水剂为羟丙基甲基纤维素，型号为TE-E150000型(厂家：无锡三友化工有限公司)。
减水剂为聚羧酸高性能减水剂，型号为PCA-300T型(厂家：江苏苏博特新材料有限公司)。
将以上所述的原料按照以下实施例1-5按其重量份数进行配制。
实施例1：
一种抗裂耐磨混凝土地面用水泥基耐磨材料，包括以重量份数计的以下组分：粒状高铝衬砖100份、硅酸盐水泥18.0份、镍渣粉9.0份、硅灰2.7份、岩棉0.19份、早强剂0.16份、减水剂0.14份、保水剂0.018份。
实施例2：
一种抗裂耐磨混凝土地面用水泥基耐磨材料，包括以重量份数计的以下组分：粒状高铝衬砖100份、硅酸盐水泥19.5份、镍渣粉10.0份、硅灰3.0份、岩棉0.21份、早强剂0.18份、减水剂0.15份、保水剂0.019份。
实施例3：
一种抗裂耐磨混凝土地面用水泥基耐磨材料，包括以重量份数计的以下组分：粒状高铝衬砖100份、硅酸盐水泥21.5份、镍渣粉11.0份、硅灰3.3份、岩棉0.23份、早强剂0.20份、减水剂0.16份、保水剂0.019份。
实施例4：
一种抗裂耐磨混凝土地面用水泥基耐磨材料，包括以重量份数计的以下组分：粒状高铝衬砖100份、硅酸盐水泥23.5份、镍渣粉12.0份、硅灰3.6份、岩棉0.25份、早强剂0.22份、减水剂0.18份、保水剂0.020份。
实施例5：
一种抗裂耐磨混凝土地面用水泥基耐磨材料，包括以重量份数计的以下组分：粒状高铝衬砖100份、硅酸盐水泥25.0份、镍渣粉13.0份、硅灰3.8份、岩棉0.27份、早强剂0.24份、减水剂0.19份、保水剂0.021份。
为了进一步说明实施例的效果，采用对比例1、对比例2和对比例3与实施例进行了比较，其中对比例1中采用与实施例2相同的配比，但其填料(镍渣粉)由重钙粉替代；对比例2中采用与实施例4相同的配比，但其骨料(粒状高铝衬砖)由天然石英砂替代；对比例3与实施例4相比，除缺少了岩棉外，其它配比完全相同。
对比例1：
一种抗裂耐磨混凝土地面用水泥基耐磨材料，包括以重量份数计的以下组分：粒状高铝衬砖100份、硅酸盐水泥19.5份、重钙粉10.0份、硅灰3.0份、岩棉0.21份、早强剂0.18份、减水剂0.15份、保水剂0.019份。
对比例2：
一种抗裂耐磨混凝土地面用水泥基耐磨材料，包括以重量份数计的以下组分：天然石英砂100份、硅酸盐水泥23.5份、镍渣粉12.0份、硅灰3.6份、岩棉0.25份、早强剂0.22份、减水剂0.18份、保水剂0.020份。
对比例3：
一种抗裂耐磨混凝土地面用水泥基耐磨材料，包括以重量份数计的以下组分：粒状高铝衬砖100份、硅酸盐水泥21.5份、镍渣粉11.0份、硅灰3.3份、岩棉0.00份、早强剂0.20份、减水剂0.16份、保水剂0.019份。
以上实施例1-5和对比例1-3中的原料的重量份数变化如表1(以下表格中其中实施例用“A”代替，对比例用“B”代替)所示：
表1实施例A1-A5及对比例B1-B3原材料配比
实施例1-5和对比例1-3按照以下步骤制备混凝土地面用水泥基耐磨材料：
1)将废旧岩棉经打棉机打成3～5mm的短纤维；
2)按比例称取粒状高铝衬砖、硅酸盐水泥、镍渣粉、硅灰、岩棉、早强剂、减水剂、保水剂粉状料，倒入混料机内混合10～15min，制得干混料；
3)按照GB/T 2419规定的流动度试验方法确定水泥基耐磨材料的拌和用水量；
4)称取一定量的干混料；
5)依据流动度试验结果，量取上述干混料所需的拌和用水量，倒入砂浆搅拌机内，加入干混料，开动搅拌机搅拌3～5min，制得混凝土地面用水泥基耐磨材料拌和物，将制备的拌和物进行抗折抗压强度、耐磨等性能测定。
以上5个实施例及3个对比例制备的混凝土地面用水泥基耐磨材料的性能测试结果见表2。
表2实施例A1-A5及对比例B1-B3性能测试结果
由实施例1-5可知：在粒状高铝衬砖掺量重量份数不变的情况下，随着硅酸盐水泥、镍渣粉、硅灰、岩棉、早强剂等掺入重量份数在一定范围内的提高，水泥基耐磨材料的各龄期抗折抗压强度、耐磨度比、表面强度等性能指标在逐渐提高，其各项性能均达到标准《JC/T 906-2002混凝土地面用水泥基耐磨材料》中Ⅰ型混凝土地面用水泥基耐磨材料的技术指标要求。
由实施例2与对比例1可知：实施例2制备的水泥基耐磨材料的耐磨度比及表面压痕直径分别为345％和2.76mm，而对比例1制备的水泥基耐磨材料的耐磨度比及表面压痕直径分别为312％和2.95mm，说明用镍渣粉作填料制备的水泥基耐磨材料耐磨性能和表面强度明显高于用重钙粉作填料制备的水泥基耐磨材料，从各龄期的抗折、抗压强度比较也说明了这一点，对比结果说明：镍渣粉作填料具有增强水泥基耐磨材料的后期强度和耐磨性的功能。
由实施例4与对比例2可知：实施例4制备的水泥基耐磨材料的耐磨度比及表面压痕直径分别为366％和2.48mm，而对比例2制备水泥基耐磨材料的耐磨度比及表面压痕直径分别为321％和3.05mm，说明用粒状高铝衬砖作骨料制备的水泥基耐磨材料其耐磨性能和表面强度明显高于用天然石英砂作骨料制备的水泥基耐磨材料，从28天及3个月的抗折抗压强度比较也说明了这一点，对比结果说明：粒状高铝衬砖作骨料具有增强水泥基耐磨材料耐磨性和表面强度的功能。
由实施例3与对比例3可知：对比例3制备的水泥基耐磨材料的各龄期抗压强度、耐磨度比及表面压痕直径等数值略高于实施例3，但其各龄期抗折强度比实施例3低，并且3个月的试件表面出现了微裂纹，对比结果说明：掺入的岩棉具有增强水泥基耐磨材料的抗折强度和抗裂性的功能。
由此可见，用粒状高铝衬砖、镍渣粉、岩棉等材料制备的混凝土地面用水泥基耐磨材料具有耐磨性能高、抗裂性能好、后期强度高、表面不易粉化等特点，同时，该制备方法中通过大量使用工业废渣，不仅大幅度的降低产品生产成本，而且为工业废渣的综合化利用和处理开辟了新的途径，具备很好的实用性和环保性。

Claims (8)

1.一种抗裂耐磨混凝土地面用水泥基耐磨材料，其特征在于：包括以重量份数计的以下组分：粒状高铝衬砖100份、硅酸盐水泥18～25份、镍渣粉9～13份、硅灰2.7～3.8份、岩棉0.19～0.27、早强剂0.16～0.24份、减水剂0.14～0.19份、保水剂0.018～0.021份。
2.根据权利要求1所述的一种抗裂耐磨混凝土地面用水泥基耐磨材料，其特征在于：所述的粒状高铝衬砖是由废高铝衬砖经鄂式破碎机破碎后筛取粒径为0.08～2.0mm的颗粒，其氧化铝含量为≥92％，体积密度为≥3.50g/cm3，24h磨耗值为≤0.010％，莫氏硬度为8～9。
3.根据权利要求1所述的一种抗裂耐磨混凝土地面用水泥基耐磨材料，其特征在于：所述的镍渣粉是由固体镍渣经破碎、磨细后所得的粉状物料，其0.080mm方孔筛筛余为1.0～3.0％，比表面积为＞350m2/Kg，其强度活性指数为＞70％。
4.根据权利要求1所述的一种抗裂耐磨混凝土地面用水泥基耐磨材料，其特征在于：所述的岩棉是由废旧岩棉经打棉机打成3～5mm的短纤维。
5.根据权利要求1所述的一种抗裂耐磨混凝土地面用水泥基耐磨材料，其特征在于：所述的硅灰的SiO2含量为≥85.0％，烧失量为≤4.0％，需水量比为≤125％，比表面积为≥15m2/g。
6.根据权利要求1所述的一种抗裂耐磨混凝土地面用水泥基耐磨材料，其特征在于：所述的早强剂是由硫酸钠和硫酸铝复合而成，硫酸钠和硫酸铝的质量比例为1:2～4:5。
7.权利要求1～6中任意一项所述的一种抗裂耐磨混凝土地面用水泥基耐磨材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将废旧岩棉经打棉机打成3～5mm的短纤维；
2)按比例称取粒状高铝衬砖、硅酸盐水泥、镍渣粉、硅灰、岩棉、早强剂、减水剂、保水剂粉状料，倒入混料机内混合10～15min，制得干混料；
3)按照GB/T 2419规定的流动度试验方法确定水泥基耐磨材料的拌和用水量；
4)称取一定量的干混料；
5)依据流动度试验结果，量取上述干混料所需的拌和用水量，倒入砂浆搅拌机内，加入干混料，开动搅拌机搅拌3～5min，制得抗裂耐磨混凝土地面用水泥基耐磨材料。
8.根据权利要求7所述的抗裂耐磨混凝土地面用水泥基耐磨材料的制备方法，其特征在于：步骤5)中，所述的砂浆搅拌机的搅拌叶片转速为75～85r/min；其搅拌筒转速为55～65r/min。
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