CN108840636A - 提高砂浆力学性能的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高砂浆力学性能的制备方法，该制备方法的材料由矿物外加剂为锂渣、粉煤灰或钢渣、普通硅酸盐水泥、标准砂、水、聚羧酸减水剂组成，其中，普通硅酸盐水泥450份，标准砂405~1350份，锂渣或粉煤灰或钢渣405~1350份，水225份，聚羧酸减水剂0~5份，该方法制备的水泥砂浆抗折强度和抗压强度最大分别提高了128%和83%，密度最大降低了24%；砂浆的力学性能达到最大值时，本案中锂渣、粉煤灰和钢渣的使用量是替代水泥时的3倍、4.5倍和15倍。因此，该方法制备的砂浆具有增强质轻的功能，同时，大量地使用了工业废弃物，减小了工业废弃物对环境的污，可带来较大的社会、经济和环保效益。

Description

提高砂浆力学性能的制备方法
技术领域
本发明涉及一种提高砂浆力学性能的制备方法，属于无机非金属材料技术领域。
背景技术
锂渣是以锂辉石矿石作原料通过浓硫酸一碳酸钙法来提炼碳酸锂而产生的副产品，其排放量约为碳酸锂产量的10倍。锂渣外观呈土黄色，内表面积较大而且呈多孔结构，不具有水硬性，锂渣的化学成份与粘土质极为相似，其中成分主要以无定形式存在的SiO2和Al2O3为主。目前，已有部分锂渣作为混合材料应用于水泥和混凝土中，但其利用率较低。
钢渣是钢铁工业的副产品，其产量大约是粗钢产量的10%～15%，目前对粗钢的需求量不断增加，钢渣的产量也与日俱增。大量钢渣的堆存，不仅需占用大量的土地，还会带来其它的环境污染问题。在欧美日等发达国家的利用率近乎100%，我国钢渣的利用率仅为22％。
粉煤灰是我国燃煤热电厂排放量最大的固体工业副产品，其利用效率要稍高于锂渣，由于粉煤灰也具有较好的火山灰活性，已经生产水泥、拌制混凝土方面有了深入研究，相比于粉煤灰的排放量，目前这种开发利用方式的力度尚属不足。如贵州黔西、六盘水、贵阳周边仍有大量堆存，因此，粉煤灰的开发利用仍有较大的拓展空间和较为广阔的前景。
上述三种掺合料虽然具有潜在活性被普遍应用于水泥或混凝土中，但是其活性有限，替代水泥的量分别不超过30%、30%和20%，这个使用量较小，远赶不上工业的排放量，故对环境保护和节能减排的贡献相对较小。因此，工业废弃物的大量利用技术亟待解决。本发明针对上述三种掺合料利用率低的特点，开展实验研究，探索工业废渣大量使用的方法，并达到提高砂浆力学性能的目的，实现水泥混凝土材料的可持续发展。同时，这也响应了当下国家节能减排的政策。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高砂浆力学性能的制备方法，以解决工业废弃物堆存和利用低的问题，以期达到提高砂浆的力学性能和大量使用工业废弃物。
本发明的技术方案如下：
一种提高砂浆力学性能的制备方法，采用30%~100%的锂渣、粉煤灰或钢渣制备水泥砂浆。
优选的，矿物外加剂为锂渣、粉煤灰或钢渣；按重量份算，普通硅酸盐水泥450份，标准砂405~1350份，锂渣或粉煤灰或钢渣405~1350份，水225份，聚羧酸减水剂0~5份。
优选的，该制备方法包括如下步骤：
1) 将锂渣、粉煤灰或钢渣在105℃的烘箱中烘干，经球磨机粉磨至380~420m2/kg备用。
2）称取普通硅酸盐水泥450份，标准砂405~1350份，锂渣或粉煤灰或钢渣405~1350份，水225份，聚羧酸减水剂0~5份。
3）将2）中的原材料在砂浆搅拌机中搅拌均匀得到水泥砂浆。
4）将水泥砂浆分两层装入40mm×40mm×160mm试模，在振实台上每层振捣60下，在温度为20℃±2℃，湿度不小于95%的养护室中养护7d和28d。
优选的，普通硅酸盐水泥450份，标准砂405~1350份，锂渣或粉煤灰或钢渣405~1350份，水225份，聚羧酸减水剂0~5份。
与现有技术相比，本发明该制备的水泥砂浆抗折强度和抗压强度最大分别提高了128%和83%，密度最大降低了24%；砂浆的力学性能达到最大值时，本案中锂渣、粉煤灰和钢渣的使用量是替代水泥时的3倍、4.5倍和15倍。因此，该方法制备的砂浆具有增强质轻的功能，同时，大量地使用了工业废弃物，减小了工业废弃物对环境的污，可带来较大的社会、经济和环保效益。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。
方案一
采用锂渣制备水泥锂渣砂浆，以期提高砂浆的力学性能和降低砂浆成本，并达到大量使用锂渣的目的。
具体步骤如下：
1) 将锂渣在105℃的烘箱中烘干，经球磨机粉磨至380~420m2/kg备用。
2）称取普通硅酸盐水泥450份，标准砂405~1350份，锂渣粉405~1350份，水225份，聚羧酸减水剂0~5份。
3）将2）中的原材料在砂浆搅拌机中搅拌均匀得到水泥锂渣砂浆。
4）将水泥锂渣砂浆分两层装入40mm×40mm×160mm试模，在振实台上每层振捣60下，在温度为20℃±2℃，湿度不小于95%的养护室中养护7d和28d。
养护7d时，水泥砂浆的密度为2065.0kg/m3，抗折强度为5.8MPa，抗压强度为32.7MPa；水泥锂渣砂浆的密度为1987.8~1576.9kg/m3，抗折强度为11.1~4.12MPa，抗压强度为57.9~21.7MPa。养护28d时，水泥砂浆的密度为2071.7kg/m3，抗折强度为6.5MPa，抗压强度为45.3MPa；水泥锂渣砂浆的密度为2017.3~1582.5kg/m3，抗折强度为14.7~8.9MPa，抗压强度为82.7~68.8MPa。在本案例中，7d的密度降低了4%~25%，抗折强度和抗压强度分别提高了-29%~91%和-33%~78%；28d的密度降低了3%~24%，抗折强度和抗压强度分别提高了38%~128%和52%~83%。由于锂渣属于工业废渣，其砂浆的成本低于纯水泥砂浆。
方案二
采用钢渣制备水泥钢渣砂浆，以期提高砂浆的力学性能和降低砂浆成本，并达到大量使用钢渣的目的。
具体步骤如下：
1) 将钢渣大颗粒经破碎、磁选、筛分、粉磨等过程，制备成细度为380~420m2/kg的钢渣粉，在105℃的烘箱中烘干、冷却后备用。
2）称取普通硅酸盐水泥450份，标准砂405~1350份，钢渣粉405~1350份，水225份，聚羧酸减水剂0~4份。
3）将2）中的原材料在砂浆搅拌机中搅拌均匀得到水泥钢渣砂浆。
4）将水泥钢渣砂浆分两层装入40mm×40mm×160mm试模，在振实台上每层振捣60下，在温度为20℃±2℃，湿度不小于95%的养护室中养护7d和28d。
养护7d时，水泥钢渣砂浆的密度为2111.3~2210.0kg/m3，抗折强度为8.4~9.3MPa，抗压强度为45.8~39.8MPa。养护28d时，水泥钢渣砂浆的密度为2133.3~2227.8kg/m3，抗折强度为12.4~9.0MPa，抗压强度为57.4~61.1MPa。在本案例中，7d的密度增加了2%~7%，抗折强度和抗压强度分别提高了45%~60%和23%~41%；28d的密度增加了3%~7%，抗折强度和抗压强度分别提高了39%~92%和27%~35%。由于钢渣属于工业废渣，其砂浆的成本低于纯水泥砂浆。
方案三
采用Ⅱ级粉煤灰制备水泥粉煤灰砂浆，以期提高砂浆的力学性能，并达到大量使用Ⅱ级粉煤灰的目的。
具体步骤如下：
1) 将Ⅱ级粉煤灰在105℃的烘箱中烘干，经球磨机粉磨至380~420m2/kg备用。
2）称取普通硅酸盐水泥450份，标准砂405~1350份，Ⅱ级粉煤灰405~1350份，水225份，聚羧酸减水剂0~3份。
3）将2）中的原材料在砂浆搅拌机中搅拌均匀得到水泥粉煤灰砂浆。
4）将水泥粉煤灰砂浆分两层装入40mm×40mm×160mm试模，在振实台上每层振捣60下，在温度为20℃±2℃，湿度不小于95%的养护室中养护7d和28d。
养护7d时，水泥粉煤灰砂浆的为2052.1~1936.7kg/m3，抗折强度为7.8~6.7MPa，抗压强度为42.5~36.4MPa。养护28d时，水泥粉煤灰砂浆的为2053.7~1953.6kg/m3，抗折强度为14.7~8.9MPa，抗压强度为82.7~68.8MPa。在本案例中，7d的密度降低了0.6%~6.3%，抗折强度和抗压强度分别提高了15%~34%和12%~31%；28d的密度降低了0.9%~5.7%，抗折强度和抗压强度分别提高了15%~35%和12%~36%。由于Ⅱ级粉煤灰属于工业废渣，其砂浆的成本低于纯水泥砂浆。

Claims (4)

1.一种提高砂浆力学性能的制备方法，其特征在于：采用30%~100%的锂渣、粉煤灰或钢渣制备水泥砂浆。
2.根据权利要求1所述的提高砂浆力学性能的制备方法，其特征在于：矿物外加剂为锂渣、粉煤灰或钢渣；按重量份算，普通硅酸盐水泥450份，标准砂405~1350份，锂渣或粉煤灰或钢渣405~1350份，水225份，聚羧酸减水剂0~5份。
3.根据权利要求2所述的提高砂浆力学性能的制备方法，其特征在于该制备方法包括如下步骤：
1) 将锂渣、粉煤灰或钢渣在105℃的烘箱中烘干，经球磨机粉磨至380~420m2/kg备用；
2）称取普通硅酸盐水泥450份，标准砂405~1350份，锂渣或粉煤灰或钢渣405~1350份，水225份，聚羧酸减水剂0~5份；
3）将2）中的原材料在砂浆搅拌机中搅拌均匀得到水泥砂浆；
4）将水泥砂浆分两层装入40mm×40mm×160mm试模，在振实台上每层振捣60下，在温度为20℃±2℃，湿度不小于95%的养护室中养护7d和28d。
4.根据权利要求3所述的提高砂浆力学性能的制备方法，其特征在于：普通硅酸盐水泥450份，标准砂405~1350份，锂渣或粉煤灰或钢渣405~1350份，水225份，聚羧酸减水剂0~5份。
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