CN108640563A - 一种废弃矿渣粉体制备的高性能混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种废弃矿渣粉体制备的高性能混凝土，涉及混凝土管技术领域，本发明废弃矿渣粉体制备的高性能混凝土由以下原料制成：废弃矿渣粉、改性水滑石、改性聚丙烯、聚碳酸酯、玻璃纤维、抗应力开裂剂、水。本发明高性能混凝土各个原料的加入，改善了混凝土的力学及工作性能，提高混凝土的抗冻性、抗渗性、抗硫酸盐侵蚀等耐久性能，废弃矿渣粉材料来源丰富，可以用尾矿、煤矸石等工业废渣及废弃石料、机制砂生产过程中产生的石屑为原料，不仅较大幅度的降低混凝土的制作成本，而且能够大量利用工业废弃矿渣，改善了环境，减少污染，节约能源，产生了良好的社会效益和经济效益。

Description

一种废弃矿渣粉体制备的高性能混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，具体涉及一种废弃矿渣粉体制备的高性能混凝土。
背景技术
在建筑行业，随着高层、大跨、薄壁建筑结构的出现，对良好工作性、高强度、高耐久性的混凝土的需求日益增长，高性能混凝土成为科技工作者竞相研究的课题。近年来，高性能混凝土的研究重点集中在混凝土结构设计、低水灰比、活性矿物细掺料以及高效外加剂的使用等几个方面。因此，利用工业废渣或者天然矿物制备混凝土细掺料是实现配置高性能混凝土的有效手段之一。
目前，全国钢铁冶金、能源、有色、矿山等行业每年产生的矿渣、钢渣、粉煤灰、煤矸石、赤泥、尾矿等固体工业废渣共计18亿吨，但是综合利用率仅为55.7％，大量的固体工业废物仍然未能得到有效利用。因此，如何实现固体废弃物的无害化、减量化和资源化，已成为发展经济和保护环境的关键。目前混凝土中最常用的细掺料有磨细矿渣、粉煤灰、硅灰等。
发明内容
针对现有技术中技术问题，本发明提供一种废弃矿渣粉体制备的高性能混凝土。
为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：
一种废弃矿渣粉体制备的高性能混凝土，所述一种废弃矿渣粉体制备的高性能混凝土由以下重量份的原料制成：废弃矿渣粉50-80份、改性水滑石25-40份、改性聚丙烯30-50份、聚碳酸酯15-30份、玻璃纤维10-25份、抗应力开裂剂2-6份、水100-200份。
优选的，所述一种废弃矿渣粉体制备的高性能混凝土由以下重量份的原料制成：废弃矿渣粉60-75份、改性水滑石30-37份、改性聚丙烯35-45份、聚碳酸酯20-26份、玻璃纤维14-21份、抗应力开裂剂3-5份、水130-180份。
优选的，所述聚碳酸酯为芳香族聚碳酸酯，且分子量为
20000-30000。
优选的，所述聚碳酸酯为双酚A型聚碳酸酯。
优选的，所述抗应力开裂剂为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、无规三元共聚物、丙烯晴-丁二烯-丙烯酸酯与马来酸酐接枝物中的至少一种，其中丙烯晴-丁二烯-丙烯酸酯与马来酸酐接枝物中活性丙烯酸酯含量≥15％。
优选的，所述改性聚丙烯是由滑石粉填充聚丙烯而成，由聚丙烯50-75份、相容剂POE2-5份、滑石粉8-15份混合而成。
优选的，所述废弃矿渣粉的粒径为500-1000目。
优选的，所述改性水滑石的制备方法，包括以下步骤：S1、将1-2份水滑石和150-180mL无水乙醇置于三口烧瓶中，将三口烧瓶置于60-70℃水浴中搅拌2-3h；S2、将1-5份改性剂在40-65℃去离子水中溶解后倒入步骤S1的三口烧瓶中，用稀硝酸调节溶液pH为3-4，再搅拌5-6.5h，冷却，过滤，再用45％无水乙醇溶液和去离子水洗涤，40-65℃干燥至恒重，研磨后得到改性水滑石。
优选的，所述改性剂为十二烷基磺酸钠、酒石酸氢钠、衣康酸中的至少一种。
一种废弃矿渣粉体制备的高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：按照重量份称取各个原料；将废弃矿渣粉、改性水滑石、改性聚丙烯、聚碳酸酯、玻璃纤维、抗应力开裂剂、水一起投入密封型搅拌混匀釜，控制搅拌釜搅拌速度为130-160r/min，搅拌10-15min，即可。
本发明提供一种废弃矿渣粉体制备的高性能混凝土，与现有技术相比优点在于：
本发明高性能混凝土由废弃矿渣粉、改性水滑石、改性聚丙烯、聚碳酸酯、玻璃纤维、抗应力开裂剂和水制成，改善了混凝土的力学及工作性能，提高混凝土的抗冻性、抗渗性、抗硫酸盐侵蚀等耐久性能，废弃矿渣粉材料来源丰富，可以用尾矿、煤矸石等工业废渣及废弃石料、机制砂生产过程中产生的石屑为原料，不仅较大幅度的降低混凝土的制作成本，而且能够大量利用工业废弃矿渣，改善了环境，减少污染，节约能源，保护生态环境，产生了良好的社会效益和经济效益；改性后的聚丙烯和改性水滑石能够分散均匀，改性后的水滑石使得水滑石不仅层间距大，而且含有可反应的官能团(轻基、梭基、双键)，可与梭基或双键官能团反应的聚合物发生化学反应，增加水滑石和聚合物基体的界面作用，使得混凝土体系的拉伸强度和弯曲强度都有提高；抗应力开裂剂的加入进一步提高了高性能混凝土的抗压、抗裂性能。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本实施例一种废弃矿渣粉体制备的高性能混凝土由以下重量份的原料制成：废弃矿渣粉50份、改性水滑石25份、改性聚丙烯30份、聚碳酸酯15份、玻璃纤维10份、抗应力开裂剂2份、水100份；
其中，聚碳酸酯为芳香族聚碳酸酯，且分子量为20000-30000，为双酚A型聚碳酸酯；抗应力开裂剂为丙烯酸甲酯；改性聚丙烯是由滑石粉填充聚丙烯而成，由聚丙烯50份、相容剂POE2份、滑石粉8份混合而成；废弃矿渣粉的粒径为500目；
其中，改性水滑石的制备方法，包括以下步骤：S1、将1份水滑石和150mL无水乙醇置于三口烧瓶中，将三口烧瓶置于60℃水浴中搅拌2h；S2、将1份改性剂在40℃去离子水中溶解后倒入步骤S1的三口烧瓶中，用稀硝酸调节溶液pH为3，再搅拌5h，冷却，过滤，再用45％无水乙醇溶液和去离子水洗涤，40℃干燥至恒重，研磨后得到改性水滑石；且改性剂为十二烷基磺酸钠；
本实施例一种废弃矿渣粉体制备的高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：按照重量份称取各个原料；将废弃矿渣粉、改性水滑石、改性聚丙烯、聚碳酸酯、玻璃纤维、抗应力开裂剂、水一起投入密封型搅拌混匀釜，控制搅拌釜搅拌速度为130r/min，搅拌10min，即可。
实施例2：
本实施例一种废弃矿渣粉体制备的高性能混凝土由以下重量份的原料制成：废弃矿渣粉80份、改性水滑石40份、改性聚丙烯50份、聚碳酸酯30份、玻璃纤维25份、抗应力开裂剂6份、水200份；
其中，聚碳酸酯为芳香族聚碳酸酯，且分子量为20000-30000，为双酚A型聚碳酸酯；抗应力开裂剂为丙烯晴-丁二烯-丙烯酸酯与马来酸酐接枝物，且，丙烯晴-丁二烯-丙烯酸酯与马来酸酐接枝物中活性丙烯酸酯含量≥15％；改性聚丙烯是由滑石粉填充聚丙烯而成，由聚丙烯75份、相容剂POE5份、滑石粉15份混合而成；废弃矿渣粉的粒径为1000目；
其中，改性水滑石的制备方法，包括以下步骤：S1、将2份水滑石和180mL无水乙醇置于三口烧瓶中，将三口烧瓶置于70℃水浴中搅拌3h；S2、将5份改性剂在65℃去离子水中溶解后倒入步骤S1的三口烧瓶中，用稀硝酸调节溶液pH为4，再搅拌6.5h，冷却，过滤，再用45％无水乙醇溶液和去离子水洗涤，65℃干燥至恒重，研磨后得到改性水滑石；且改性剂为酒石酸氢钠；
本实施例一种废弃矿渣粉体制备的高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：按照重量份称取各个原料；将废弃矿渣粉、改性水滑石、改性聚丙烯、聚碳酸酯、玻璃纤维、抗应力开裂剂、水一起投入密封型搅拌混匀釜，控制搅拌釜搅拌速度为160r/min，搅拌15min，即可。
实施例3：
本实施例一种废弃矿渣粉体制备的高性能混凝土由以下重量份的原料制成：废弃矿渣粉65份、改性水滑石37份、改性聚丙烯40份、聚碳酸酯23份、玻璃纤维18份、抗应力开裂剂4份、水150份；
其中，聚碳酸酯为芳香族聚碳酸酯，且分子量为20000-30000，为双酚A型聚碳酸酯；抗应力开裂剂为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、无规三元共聚物、丙烯晴-丁二烯-丙烯酸酯与马来酸酐接枝物混合而成，其中丙烯晴-丁二烯-丙烯酸酯与马来酸酐接枝物中活性丙烯酸酯含量≥15％；改性聚丙烯是由滑石粉填充聚丙烯而成，由聚丙烯62份、相容剂POE3.5份、滑石粉11份混合而成；废弃矿渣粉的粒径为750目；
其中，改性水滑石的制备方法，包括以下步骤：S1、将1-2份水滑石和165mL无水乙醇置于三口烧瓶中，将三口烧瓶置于65℃水浴中搅拌2.5h；S2、将1-5份改性剂在52℃去离子水中溶解后倒入步骤S1的三口烧瓶中，用稀硝酸调节溶液pH为4，再搅拌6h，冷却，过滤，再用45％无水乙醇溶液和去离子水洗涤，52℃干燥至恒重，研磨后得到改性水滑石；且改性剂为十二烷基磺酸钠、酒石酸氢钠、衣康酸混合而成；
本实施例一种废弃矿渣粉体制备的高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：按照重量份称取各个原料；将废弃矿渣粉、改性水滑石、改性聚丙烯、聚碳酸酯、玻璃纤维、抗应力开裂剂、水一起投入密封型搅拌混匀釜，控制搅拌釜搅拌速度为145r/min，搅拌13min，即可。
实施例4：
本实施例一种废弃矿渣粉体制备的高性能混凝土由以下重量份的原料制成：废弃矿渣粉60份、改性水滑石30份、改性聚丙烯35份、聚碳酸酯20份、玻璃纤维14份、抗应力开裂剂3份、水130份；
其中，聚碳酸酯为芳香族聚碳酸酯，且分子量为20000-30000，为双酚A型聚碳酸酯；抗应力开裂剂为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、无规三元共聚物混合而成；改性聚丙烯是由滑石粉填充聚丙烯而成，由聚丙烯55份、相容剂POE3份、滑石粉10份混合而成；废弃矿渣粉的粒径为600目；
其中，改性水滑石的制备方法，包括以下步骤：S1、将1.2份水滑石和160mL无水乙醇置于三口烧瓶中，将三口烧瓶置于62℃水浴中搅拌2.3h；S2、将1-5份改性剂在45℃去离子水中溶解后倒入步骤S1的三口烧瓶中，用稀硝酸调节溶液pH为4，再搅拌5.5h，冷却，过滤，再用45％无水乙醇溶液和去离子水洗涤，45℃干燥至恒重，研磨后得到改性水滑石；且改性剂为衣康酸；
本实施例一种废弃矿渣粉体制备的高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：按照重量份称取各个原料；将废弃矿渣粉、改性水滑石、改性聚丙烯、聚碳酸酯、玻璃纤维、抗应力开裂剂、水一起投入密封型搅拌混匀釜，控制搅拌釜搅拌速度为135r/min，搅拌11min，即可。
实施例5：
本实施例一种废弃矿渣粉体制备的高性能混凝土由以下重量份的原料制成：废弃矿渣粉75份、改性水滑石37份、改性聚丙烯45份、聚碳酸酯26份、玻璃纤维21份、抗应力开裂剂5份、水180份；
其中，聚碳酸酯为芳香族聚碳酸酯，且分子量为20000-30000，为双酚A型聚碳酸酯；抗应力开裂剂为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、无规三元共聚物、丙烯晴-丁二烯-丙烯酸酯与马来酸酐接枝物混合而成，其中丙烯晴-丁二烯-丙烯酸酯与马来酸酐接枝物中活性丙烯酸酯含量≥15％；改性聚丙烯是由滑石粉填充聚丙烯而成，由聚丙烯70份、相容剂POE4份、滑石粉14份混合而成；废弃矿渣粉的粒径为800目；
其中，改性水滑石的制备方法，包括以下步骤：S1、将1.8份水滑石和170mL无水乙醇置于三口烧瓶中，将三口烧瓶置于68℃水浴中搅拌2.8h；S2、将4份改性剂在60℃去离子水中溶解后倒入步骤S1的三口烧瓶中，用稀硝酸调节溶液pH为4，再搅拌6.2h，冷却，过滤，再用45％无水乙醇溶液和去离子水洗涤，60℃干燥至恒重，研磨后得到改性水滑石；且改性剂为十二烷基磺酸钠、酒石酸氢钠、衣康酸混合而成；
本实施例一种废弃矿渣粉体制备的高性能混凝土的制备方法，包括以下步骤：按照重量份称取各个原料；将废弃矿渣粉、改性水滑石、改性聚丙烯、聚碳酸酯、玻璃纤维、抗应力开裂剂、水一起投入密封型搅拌混匀釜，控制搅拌釜搅拌速度为150r/min，搅拌14min，即可。
需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种废弃矿渣粉体制备的高性能混凝土，其特征在于，所述一种废弃矿渣粉体制备的高性能混凝土由以下重量份的原料制成：废弃矿渣粉50-80份、改性水滑石25-40份、改性聚丙烯30-50份、聚碳酸酯15-30份、玻璃纤维10-25份、抗应力开裂剂2-6份、水100-200份。
2.根据权利要求1所述的一种废弃矿渣粉体制备的高性能混凝土，其特征在于，所述一种废弃矿渣粉体制备的高性能混凝土由以下重量份的原料制成：废弃矿渣粉60-75份、改性水滑石30-37份、改性聚丙烯35-45份、聚碳酸酯20-26份、玻璃纤维14-21份、抗应力开裂剂3-5份、水130-180份。
3.根据权利要求1所述的一种废弃矿渣粉体制备的高性能混凝土，其特征在于，所述聚碳酸酯为芳香族聚碳酸酯，且分子量为20000-30000。
4.根据权利要求3所述的一种废弃矿渣粉体制备的高性能混凝土，其特征在于，所述聚碳酸酯为双酚A型聚碳酸酯。
5.根据权利要求1所述的一种废弃矿渣粉体制备的高性能混凝土，其特征在于，所述抗应力开裂剂为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、无规三元共聚物、丙烯晴-丁二烯-丙烯酸酯与马来酸酐接枝物中的至少一种，其中丙烯晴-丁二烯-丙烯酸酯与马来酸酐接枝物中活性丙烯酸酯含量≥15％。
6.根据权利要求1所述的一种废弃矿渣粉体制备的高性能混凝土，其特征在于，所述改性聚丙烯是由滑石粉填充聚丙烯而成，由聚丙烯50-75份、相容剂POE2-5份、滑石粉8-15份混合而成。
7.根据权利要求1所述的一种废弃矿渣粉体制备的高性能混凝土，其特征在于，所述废弃矿渣粉的粒径为500-1000目。
8.根据权利要求1所述的一种废弃矿渣粉体制备的高性能混凝土，其特征在于，所述改性水滑石的制备方法，包括以下步骤：S1、将1-2份水滑石和150-180mL无水乙醇置于三口烧瓶中，将三口烧瓶置于60-70℃水浴中搅拌2-3h；S2、将1-5份改性剂在40-65℃去离子水中溶解后倒入步骤S1的三口烧瓶中，用稀硝酸调节溶液pH为3-4，再搅拌5-6.5h，冷却，过滤，再用45％无水乙醇溶液和去离子水洗涤，40-65℃干燥至恒重，研磨后得到改性水滑石。
9.根据权利要求8所述的一种废弃矿渣粉体制备的高性能混凝土，其特征在于：所述改性剂为十二烷基磺酸钠、酒石酸氢钠、衣康酸中的至少一种。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的废弃矿渣粉体制备的高性能混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按照重量份称取各个原料；将废弃矿渣粉、改性水滑石、改性聚丙烯、聚碳酸酯、玻璃纤维、抗应力开裂剂、水一起投入密封型搅拌混匀釜，控制搅拌釜搅拌速度为130-160r/min，搅拌10-15min，即可。
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