CN109734375A - 一种用于配重结构的铁屑混凝土及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于配重结构的铁屑混凝土及制备方法，属于水泥及混凝土技术领域，本发明的铁屑混凝土包括重量份数如下的组分：水泥80‑120份，矿粉20‑28份，黄砂82‑88份，铁屑620‑680份，碎石200‑240份，微硅粉6‑8份，水35‑45份，尾矿微粉15‑30份，复合聚羧酸减水剂1‑2份。本发明的铁屑混凝土表观密度达到4000kg/m³以上、强度达到50MPa以上而且和易性好，拓宽了铁屑混凝土的使用范围，可用于配重、防辐射工程领域，提高了使用效果。

Description

一种用于配重结构的铁屑混凝土及制备方法

技术领域

本发明属于水泥及混凝土技术领域，涉及一种用于配重结构的铁屑混凝土及制备方法。

背景技术

目前，采用常规砂石生产的普通混凝土的容重一般在2320-2450kg/m³之间，而在配重、防辐射工程领域，需要容重更高的配重混凝土。目前国内外生产配重混凝土的主要方式是用容重较大的材料部分或全部替代普通商品混凝土中的集料，来提高混凝土的容重。容重较大的材料主要有铁矿石、铁矿砂、重晶石、铁块、锌块、铅块、钢渣等，然而在当今资源紧缺型的经济结构中，能源日趋紧张，价格飞涨，以高昂的精炼矿石等作为混凝土集料会大大增加配重混凝土的生产成本，降低企业的经济效益。

铁屑作为机械加工过程中产生的废渣，往往被弃置堆积，不仅成为污染环境的一大公害，而且占用大量土地。而铁屑用于制备混凝土就是一种比较有效、而且能大量消耗铁屑的利用方式。因此，用铁屑作为集料生产混凝土，对于保护环境、降低工程造价、变废为宝、促进循环经济建设具有十分重要的意义。

然而，由于铁屑混凝土骨料与胶凝材料密度差较大，很容易产生明显的离析现象，因而产生难以泵送、施工性差等问题。因此，如何采取措施保证铁屑混凝土和易性是需要解决的重要问题。

综上所述，为解决现有铁屑混凝土和易性差、难以泵送、施工性差的问题，需要设计一种和易性好、可泵送、易于施工的用于配重结构的铁屑混凝土及制备方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了和易性好、可泵送、易于施工的用于配重结构的铁屑混凝土及制备方法。本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种用于配重结构的铁屑混凝土，所述用于配重结构的铁屑混凝土包括重量份数如下的组分：

水泥80-120份，矿粉20-28份，黄砂82-88份，铁屑620-680份，碎石200-240份，微硅粉6-8份，水35-45份，尾矿微粉15-30份，复合聚羧酸减水剂1-2份。

铁屑本身强度高、密度大，在铁屑混凝土中属于骨料成分，能够提高混凝土的密度和强度。铁屑因机械加工过程不同，往往形状复杂，因此与混凝土颗粒之间机械啮合力增高，能够提高混凝土力学性能，通过与混凝土中的其他成分胶粘，能能够减缓材料内部微裂缝的扩展，大大降低混凝土的脆性。微硅粉具有超高活性，能够与水泥水化产物反应生成凝胶体，微硅粉、尾矿微粉颗粒度小，能够填充混凝土、铁屑颗粒孔隙，减少界面缺陷。在减水剂，优选复合聚羧酸减水剂的配合作用下，能够挤出较粗颗粒之间的孔隙水，使之成为自由水。通过各组分的协同作用，铁屑混凝土颗粒之间的孔隙填满，并且水泥浆体均匀包裹铁屑颗粒，减少界面缺陷，提高界面连接强度，降低容重差，避免铁屑下沉，因此提高了混凝土强度、密实性、粘聚性和流动性。

优选的技术方案是所述碎石为5-25mm粒径，连续级配。碎石作为混凝土的粗骨料，碎石破碎面多，容易与浆液形成包裹，可以保证混凝土的密实性和强度。5-25mm粒径，连续级配的碎石能够形成紧密堆积、较少空隙率，提高混凝土的和易性和力学性能。

优选的技术方案是所述铁屑要求堆积密度≥4000kg/m³，符合Ⅱ区中砂级配要求。

铁屑在潮湿环境下容易生锈，导致性能下降。因此，为保证铁屑混凝土的性能、延长使用寿命，铁屑应采取严密防水措施，可以采用放于室内、塑料薄膜覆盖等措施，防止铁屑被雨淋或受潮。

传统的聚羧酸减水剂，在掺量提高到一定的范围后，减水剂的减水率增长变缓，而且混凝土表现出较大粘性，放置片刻，会出现泌水板结现象，影响混凝土的流动性和匀质性，因此需要减水率高的减水剂。本发明用于配重结构的铁屑混凝土采用复合聚羧酸减水剂，通过复合羟甲基纤维素醚来改善粘聚性和保水性，通过复合三异丙醇安、甲酸钙来调节凝结时间。进一步优选的，所述聚羧酸减水剂占复合聚羧酸减水剂总质量的69-84.7％。所述羟甲基纤维素醚、所述三异丙醇胺、所述甲酸钙三者分别占所述复合聚羧酸减水剂总质量的0.3-1％、5-10％、10-20％。经实验验证，上述组分范围能够合理的控制铁屑混凝土里的含气量以及气泡的大小，保证混凝土的匀质性和外观效果。进一步的，所述复合聚羧酸减水剂的减水率达到25-32％。

本发明的另一目的在于提供一种用于配重结构的铁屑混凝土的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)、按权利要求1所述的用于配重结构的铁屑混凝土的组分称取物料；

(2)、将黄砂和铁屑先混合，再加入水泥、粉煤灰、矿粉、尾矿微粉、微硅粉继续搅拌，然后加入水和聚羧酸减水剂继续搅拌，最后加入碎石搅拌至均匀，得到用于配重结构的铁屑混凝土。

优选的技术方案是所述步骤(2)中搅拌的时间总和为2-3min。

一种用于配重结构的铁屑混凝土的制备方法中，将黄砂和铁屑先混合，再加入水泥、粉煤灰、矿粉、尾矿微粉、微硅粉继续搅拌，然后加入水和聚羧酸减水剂继续搅拌，能够提高混合的均匀度，使各组分之间充分胶粘，铁屑被浆体充分包裹，减少容重差，最后加入碎石搅拌至均匀，碎石作为粗骨料，能够对混凝土整体起到支撑作用，并且碎石破碎面多，容易与浆体形成包裹，可以保证混凝土的密实性和强度。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明一种用于配重结构的铁屑混凝土选用铁屑作为混凝土骨料，有效利用了工业废弃物，减少了铁屑堆放对环境的污染，既有利于环境保护，又降低生产成本；增加尾矿微粉、微硅粉和聚羧酸减水剂，能够填充混凝土颗粒孔隙，增加混凝土的表观密度，浆体均匀包裹铁屑颗粒，提高界面粘结强度，降低容重差，避免铁屑下沉，同时提高混凝土粘聚性、密度及强度；本发明的铁屑混凝土表观密度达到4000kg/m³以上、强度达到50MPa以上而且和易性好，拓宽了铁屑混凝土的使用范围，可用于配重、防辐射工程领域，提高了使用效果。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行进一步说明。以下仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

实施例1-3及对比例1-2的物料配比如表1所示：

表1铁屑混凝土物料配比

其中，水泥选用海螺P.O42.5硅酸盐水泥；矿粉选用S95级矿粉；黄砂选用Ⅱ区中砂；铁屑选用堆积密度≥4000kg/m³，表观密度≥6500kg/m³，空隙率≤42％，细度模数为2.3-2.8，符合Ⅱ区中砂级配要求；碎石选用5-25mm粒径；尾矿微粉选用Ⅱ级；微硅粉选用150-425mm粒径；对比例1、2中的减水剂选用市售南京合创新天BTC-100型号高性能减水剂；实施例1-5中的减水剂选用复合聚羧酸减水剂，实施例1、4的复合聚羧酸减水剂中聚羧酸减水剂、羟甲基纤维素醚、三异丙醇胺、甲酸钙含量分别为0.69份、0.01份、0.1份、0.2份；实施例2的复合聚羧酸减水剂中聚羧酸减水剂、羟甲基纤维素醚、三异丙醇胺、甲酸钙含量分别为1.544份、0.006份、0.15份、0.3份；实施例3、5的复合聚羧酸减水剂中聚羧酸减水剂、羟甲基纤维素醚、三异丙醇胺、甲酸钙含量分别为1.55份、0.01份、0.14份、0.3份。

对比例1与实施例1相比的区别在于，不含有尾矿微粉、微硅粉和复合聚羧酸减水剂，其余组分均相同。

对比例2与实施例1相比的区别在于，不含有尾矿微粉和复合聚羧酸减水剂，其余组分均相同。

所述的一种用于配重结构的铁屑混凝土的制备方法，其步骤为：

(1)、按照表1的配比称取物料；

(2)、将黄砂和铁屑先混合，再加入水泥、粉煤灰、矿粉、尾矿微粉、微硅粉继续搅拌，然后加入水和复合聚羧酸减水剂继续搅拌，最后加入碎石搅拌至均匀，总搅拌时间为2-3min，得到用于配重结构的铁屑混凝土。

对搅拌均匀的混凝土拌合物及硬化后混凝土性能分别进行和易性检测、表观密度检测、抗压强度试验，测试结果列于表3：

表3铁屑混凝土性能指标

由表3可知，本发明采用堆积密度大于4000kg/m³，符合Ⅱ区中砂级配要求的铁屑与黄砂混合，共同作为混凝土的细骨料，通过添加尾矿微粉、微硅粉和复合聚羧酸减水剂，各组分相互作用，铁屑混凝土各项性能均有所提升，混凝土表观密度大于4000kg/m³、28天强度达到50MPa以上而且和易性能好。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种用于配重结构的铁屑混凝土，其特征在于，所述用于配重结构的铁屑混凝土包括重量份数如下的组分：

水泥80-120份，矿粉20-28份，黄砂82-88份，铁屑620-680份，碎石200-240份，微硅粉6-8份，水35-45份，尾矿微粉15-30份，复合聚羧酸减水剂1-2份。

2.根据权利要求1所述的一种用于配重结构的铁屑混凝土，其特征在于，所述碎石为5-25mm粒径，连续级配。

3.根据权利要求1所述的一种用于配重结构的铁屑混凝土，其特征在于，所述复合聚羧酸减水剂由聚羧酸减水剂、羟甲基纤维素醚、三异丙醇胺、甲酸钙复配而成。

4.根据权利要求3所述的一种用于配重结构的铁屑混凝土，其特征在于，所述聚羧酸减水剂占复合聚羧酸减水剂总质量的69-84.7％。

5.根据权利要求3或4所述的一种用于配重结构的铁屑混凝土，其特征在于，所述羟甲基纤维素醚、三异丙醇胺、甲酸钙三者分别占所述复合聚羧酸减水剂总质量的0.3-1％、5-10％、10-20％。

6.根据权利要求3-5任一权利要求所述的一种用于配重结构的铁屑混凝土，其特征在于，所述复合聚羧酸减水剂的减水率达到25-32％。

7.一种如权利要求1所述的用于配重结构的铁屑混凝土的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)、按权利要求1所述的用于配重结构的铁屑混凝土的组分称取物料；

(2)、将黄砂和铁屑先混合，再加入水泥、粉煤灰、矿粉、尾矿微粉、微硅粉继续搅拌，然后加入水和聚羧酸减水剂继续搅拌，最后加入碎石搅拌至均匀，得到用于配重结构的铁屑混凝土。

8.根据权利要求7所述的一种用于配重结构的铁屑混凝土的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中搅拌的时间总和为2-3min。