CN109970410A - 一种利用拜耳法赤泥轻骨料生产超高强度混凝土的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用拜耳法赤泥轻骨料生产超高强度混凝土的方法，具体涉及建筑材料领域，包括制备原料，所述制备原料包括拜耳法赤泥轻骨料、天然河砂、PO42.5普通硅酸盐水泥、I‑级低钙粉煤灰、硅灰、饮用水和聚羧酸减水剂，具体制备步骤为：步骤一：将拜耳法赤泥轻骨料、天然河砂和I‑级低钙粉煤灰按照给定比例称量后加入强制式搅拌机，随后加入适量的饮用水进行搅拌；步骤二：随后向搅拌机内加入PO42.5普通硅酸盐水泥、硅灰和适量饮用水后进行再次搅拌。本发明通过大量使用拜耳法赤泥基高性能结构轻骨料配制C80以上超高强度轻骨料混凝土，不仅规模化处置了工业固体废弃物，保护了环境，而且通过轻质超高强实现了超高结构效率(＞45)。

Description

一种利用拜耳法赤泥轻骨料生产超高强度混凝土的方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，更具体地说，本发明涉及一种利用拜耳法赤泥轻骨料生产超高强度混凝土的方法。
背景技术
赤泥(包括拜耳法赤泥和烧结法赤泥)是一种不溶性的无机非金属矿物残渣，主要由细颗粒的泥和粗颗粒的砂组成，是以铝土矿为原料生产氧化铝过程中产生的极细颗粒强碱性固体废物，也是氧化铝生产过程中的最大污染源。由于生产方法和铝土矿品位的不同，每生产一吨的氧化铝大约要产生0.8～2.5吨的赤泥。2009年，我国生产氧化铝2378万吨，约占世界总产量的30％，产生的赤泥近3000万吨。目前我国赤泥综合利用率仅为4％，累积堆存量超过2亿吨。随着我国氧化铝产量的逐年增长和铝土矿品位的逐渐降低，赤泥的年产生量还将不断增加，到2015年，赤泥累计堆存量已经达到3.5亿吨。赤泥大量堆存，既占用土地，浪费资源，又易造成环境污染和安全隐患。因此，开发规模化利用赤泥的长新技术和产品迫在眉睫。
拜耳法赤泥轻骨料是利用70％-100％的拜耳法赤泥为主要原材料，掺加少量添加剂采用高温烧结工艺制成的一种多孔的轻质高强材料。赤泥轻骨料具有容重轻、导热性低、耐火度较高、保温、抗冻融、抗腐蚀、抗冲击、抗震、耐磨等特点，是一种变废为宝的优质绿色建筑材料。
用赤泥生产轻骨料在国内外虽有相关研究报道，但用70-100％拜耳法赤泥生产轻骨料未见报道。中国专利：一种利用赤泥生产高性能陶粒的方法(专利申请号：201010236268.7，公布日为2012.02.01)披露了一种利用赤泥制作陶粒的方法，该方法烧结时间长，能耗大，筒压强度(7.5Mpa)也较低，用来配制C50以上轻质高强混凝土的成本非常高。
中国专利：一种利用赤泥生产高性能陶粒的方法(专利号：CN102336579A，公布日20120201)采用的拜耳法赤泥量少于70％，且没有提供陶粒的物理和力学性能指标，制备过程并不完整且制备后的产品没有保障。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种利用拜耳法赤泥轻骨料生产超高强度混凝土的方法，通过大量使用拜耳法赤泥基高性能结构轻骨料配制C80以上超高强度轻骨料混凝土，配制的轻骨料混凝土容重为1850-2100kg/m3，28天抗压强度介于80-100Mpa的超高强度轻骨料混凝土，混凝土28天抗压强度(KPa)与混凝土容重(kg/m3)的比值大于50，不仅规模化处置了工业固体废弃物，保护了环境，而且通过轻质超高强实现了超高结构效率。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种利用拜耳法赤泥轻骨料生产超高强度混凝土的方法，包括制备原料，所述制备原料包括赤泥轻骨料、天然河砂、PO42.5普通硅酸盐水泥、I-级低钙粉煤灰、硅灰、饮用水和聚羧酸减水剂，具体制备步骤为：
步骤一：将拜耳法赤泥轻骨料、天然河砂和I-级低钙粉煤灰按照给定比例称量后加入强制式搅拌机，随后加入适量的饮用水进行搅拌；
步骤二：随后向搅拌机内加入PO42.5普通硅酸盐水泥、硅灰和适量饮用水后进行再次搅拌；
步骤三：再向搅拌机添加聚羧酸减水剂，再次对物料进行搅拌，搅拌过程中持续向搅拌机内加入剩余的饮用水，饮用水加完后持续搅拌，搅拌均匀后得到成品混凝土。
在一个优选地实施方式中，所述制备原料中每立方米超高强度轻骨料混凝土配合比为：拜耳法赤泥轻骨料600-700kg、天然河砂600-700kg、PO42.5普通硅酸盐水泥350-450kg、I-级低钙粉煤灰100-150kg、硅灰40-60kg、饮用水135-150kg、聚羧酸减水剂15-20kg。
在一个优选地实施方式中，所述制备原料拜耳法赤泥轻骨料中赤泥含量在90％以上，堆积密度为900kg/m3-1050kg/m3；常压吸水率小于1.5％，真空吸水率小于3％；筒压强度大于15Mpa；饱和硫酸镁溶液侵蚀条件下质量损失小于0.5％；抗冻融循环质量损失小于0.5％。
在一个优选地实施方式中，所述制备原料聚羧酸减水剂选用固含量为20％聚羧酸减水剂，所述步骤一、步骤二和步骤三中使用的饮用水比例为1:2:3。
在一个优选地实施方式中，配制的轻骨料混凝土容重为1850-2100kg/m3，28天抗压强度介于80-100Mpa的超高强度轻骨料混凝土，混凝土28天抗压强度(KPa)与混凝土容重(kg/m3)的比值大于45。
在一个优选地实施方式中，所述步骤一、步骤二和步骤三中强制式搅拌机以200-400r/min进行工作，步骤一中强制式搅拌机2min，随后静置30s后，步骤二中强制式搅拌机工作1min，步骤三中强制式搅拌机持续搅拌5min。
本发明的技术效果和优点：
本发明通过使用拜耳法赤泥基高性能结构轻骨料配制C80以上超高强度轻骨料混凝土，配制的轻骨料混凝土容重为1850-2100kg/m3，28天抗压强度介于80-100Mpa的超高强度轻骨料混凝土，混凝土28天抗压强度(KPa)与混凝土容重(kg/m3)的比值大于45，不仅规模化处置了工业固体废弃物，保护了环境，而且通过轻质超高强实现了超高结构效率，制备原料拜耳法赤泥轻骨料中拜耳法赤泥含量在70％以上，堆积密度为900kg/m3-1050kg/m3；常压吸水率小于1.5％，真空吸水率小于3％；筒压强度大于15Mpa；饱和硫酸镁溶液侵蚀条件下质量损失小于0.5％；抗冻融循环质量损失小于0.5％，精准要求原料的质量进行生产和加工，确保加工后的骨料混凝土具有超高强度，同时能够增加混凝土建造的建筑物的寿命。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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。
实施例一：
本发明提供了一种利用拜耳法赤泥轻骨料生产超高强度混凝土的方法，包括制备原料，所述制备原料包括赤泥轻骨料、天然河砂、PO42.5普通硅酸盐水泥、I-级低钙粉煤灰、硅灰、饮用水和聚羧酸减水剂，所述制备原料中每立方米超高强度轻骨料混凝土配合比为：拜耳法赤泥轻骨料(堆积密度900kg/m3，常压吸水率小于1.5％，真空吸水率小于3％；筒压强度大于15Mpa；饱和硫酸镁溶液侵蚀条件下质量损失小于0.5％；抗冻融循环质量损失小于0.5％)：610kg；天然砂：650kg；PO42.5普通硅酸盐水泥：350kg粉煤灰：110kg；硅灰：40kg；水：150kg；聚羧酸减水剂：15kg。
具体制备步骤为：
步骤一：将拜耳法赤泥轻骨料、天然河砂和I-级低钙粉煤灰按照给定比例称量后加入强制式搅拌机，随后加入适量的饮用水进行搅拌，强制式搅拌机以200r/min进行工作2min；
步骤二：随后向搅拌机内加入PO42.5普通硅酸盐水泥、硅灰和适量饮用水后进行再次搅拌，强制式搅拌机以300r/min进行工作1min；
步骤三：再向搅拌机添加聚羧酸减水剂，再次对物料进行搅拌，搅拌过程中持续向搅拌机内加入剩余的饮用水，饮用水加完后持续搅拌，搅拌均匀后得到成品混凝土，强制式搅拌机以400r/min进行工作5min。
制备过程中步骤一、步骤二和步骤三中使用的饮用水比例为1:2:3，制备完成后的新拌混凝土的塌落度为255mm，扩展度为610mm，新拌混凝土设计容重实测容重1912kg/m3，硬化混凝土28天抗压强度87.1Mpa，通过使用拜耳法赤泥基高性能结构轻骨料配制C80以上超高强度轻骨料混凝土，不仅规模化处置了工业固体废弃物，保护了环境，而且通过轻质超高强实现了超高结构效率值45.6。
实施例二：
本发明提供了一种利用拜耳法赤泥轻骨料生产超高强度混凝土的方法，包括制备原料，所述制备原料包括赤泥轻骨料、天然河砂、PO42.5普通硅酸盐水泥、I-级低钙粉煤灰、硅灰、饮用水和聚羧酸减水剂，所述制备原料中每立方米超高强度轻骨料混凝土配合比为：拜耳法赤泥轻骨料(堆积密度1035kg/m3，常压吸水率小于1.5％，真空吸水率小于3％；筒压强度大于15Mpa；饱和硫酸镁溶液侵蚀条件下质量损失小于0.5％；抗冻融循环质量损失小于0.5％)：650kg；天然砂：660kg；PO42.5普通硅酸盐水泥：400kg粉煤灰：120kg；硅灰：50kg；水：140kg；聚羧酸减水剂：17kg。
具体制备步骤为：
步骤一：将拜耳法赤泥轻骨料、天然河砂和I-级低钙粉煤灰按照给定比例称量后加入强制式搅拌机，随后加入适量的饮用水进行搅拌，强制式搅拌机以200r/min进行工作2min；
步骤二：随后向搅拌机内加入PO42.5普通硅酸盐水泥、硅灰和适量饮用水后进行再次搅拌，强制式搅拌机以300r/min进行工作1min；
步骤三：再向搅拌机添加聚羧酸减水剂，再次对物料进行搅拌，搅拌过程中持续向搅拌机内加入剩余的饮用水，饮用水加完后持续搅拌，搅拌均匀后得到成品混凝土，强制式搅拌机以400r/min进行工作5min。
制备过程中步骤一、步骤二和步骤三中使用的饮用水比例为1:2:3，制备完成后的新拌混凝土的塌落度为265mm，扩展度为635mm，新拌混凝土设计容重实测容重2014kg/m3，硬化混凝土28天抗压强度94.3Mpa，通过使用拜耳法赤泥基高性能结构轻骨料配制C80以上超高强度轻骨料混凝土，不仅规模化处置了工业固体废弃物，保护了环境，而且通过轻质超高强实现了超高结构效率值46.8。
实施例三：
本发明提供了一种利用拜耳法赤泥轻骨料生产超高强度混凝土的方法，包括制备原料，所述制备原料包括赤泥轻骨料、天然河砂、PO42.5普通硅酸盐水泥、I-级低钙粉煤灰、硅灰、饮用水和聚羧酸减水剂，所述制备原料中每立方米超高强度轻骨料混凝土配合比为：赤泥轻骨料(堆积密度1035kg/m3，常压吸水率小于1.5％，真空吸水率小于3％；筒压强度大于15Mpa；饱和硫酸镁溶液侵蚀条件下质量损失小于0.5％；抗冻融循环质量损失小于0.5％)：620kg；天然砂：670kg；PO42.5普通硅酸盐水泥：450kg；粉煤灰：150kg；硅灰：60kg；水：135kg聚羧酸减水剂：20kg。
具体制备步骤为：
步骤一：将拜耳法赤泥轻骨料、天然河砂和I-级低钙粉煤灰按照给定比例称量后加入强制式搅拌机，随后加入适量的饮用水进行搅拌，强制式搅拌机以200r/min进行工作2min；
步骤二：随后向搅拌机内加入PO42.5普通硅酸盐水泥、硅灰和适量饮用水后进行再次搅拌，强制式搅拌机以300r/min进行工作1min；
步骤三：再向搅拌机添加聚羧酸减水剂，再次对物料进行搅拌，搅拌过程中持续向搅拌机内加入剩余的饮用水，饮用水加完后持续搅拌，搅拌均匀后得到成品混凝土，强制式搅拌机以400r/min进行工作5min。
制备过程中步骤一、步骤二和步骤三中使用的饮用水比例为1:2:3，制备完成后的新拌混凝土的塌落度为270mm，扩展度为670mm，新拌混凝土设计容重实测容重2091kg/m3，硬化混凝土28天抗压强度107.1Mpa，通过使用拜耳法赤泥基高性能结构轻骨料配制C80以上超高强度轻骨料混凝土，不仅规模化处置了工业固体废弃物，保护了环境，而且通过轻质超高强实现了超高结构效率值51.2。
最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种利用拜耳法赤泥轻骨料生产超高强度混凝土的方法，包括制备原料，其特征在于：所述制备原料包括拜耳法赤泥轻骨料、天然河砂、PO42.5普通硅酸盐水泥、I-级低钙粉煤灰、硅灰、饮用水和聚羧酸减水剂，具体制备步骤为：
步骤一：将拜耳法赤泥轻骨料、天然河砂和I-级低钙粉煤灰按照给定比例称量后加入强制式搅拌机，随后加入适量的饮用水进行搅拌；
步骤二：随后向搅拌机内加入PO42.5普通硅酸盐水泥、硅灰和适量饮用水后进行再次搅拌；
步骤三：再向搅拌机添加聚羧酸减水剂，再次对物料进行搅拌，搅拌过程中持续向搅拌机内加入剩余的饮用水，饮用水加完后持续搅拌，搅拌均匀后得到成品混凝土。
2.根据权利要求1所述的一种利用拜耳法赤泥轻骨料生产超高强度混凝土的方法，其特征在于：所述制备原料中每立方米超高强度轻骨料混凝土配合比为：拜耳法赤泥轻骨料600-700kg、天然河砂600-700kg、PO42.5普通硅酸盐水泥350-450kg、I-级低钙粉煤灰100-150kg、硅灰40-60kg、饮用水135-150kg、聚羧酸减水剂15-20kg。
3.根据权利要求1所述的一种利用拜耳法赤泥轻骨料生产超高强度混凝土的方法，其特征在于：所述制备原料拜耳法赤泥轻骨料中赤泥含量在90％以上，堆积密度为900kg/m3-1050kg/m3；常压吸水率小于1.5％，真空吸水率小于3％；筒压强度大于15Mpa；饱和硫酸镁溶液侵蚀条件下质量损失小于0.5％；抗冻融循环质量损失小于0.5％。
4.根据权利要求1所述的一种利用拜耳法赤泥轻骨料生产超高强度混凝土的方法，其特征在于：所述制备原料聚羧酸减水剂选用固含量为20％聚羧酸减水剂，所述步骤一、步骤二和步骤三中使用的饮用水比例为1:2:3。
5.根据权利要求1所述的一种利用拜耳法赤泥轻骨料生产超高强度混凝土的方法，其特征在于：配制的轻骨料混凝土容重为1850-2100kg/m3，28天抗压强度介于80-100Mpa的超高强度轻骨料混凝土，混凝土28天抗压强度(KPa)与混凝土容重(kg/m3)的比值大于45。
6.根据权利要求1所述的一种利用拜耳法赤泥轻骨料生产超高强度混凝土的方法，其特征在于：所述步骤一、步骤二和步骤三中强制式搅拌机以200-400r/min进行工作，步骤一中强制式搅拌机工作2min，随后静置30s后，步骤二中强制式搅拌机工作1min，步骤三中强制式搅拌机持续搅拌5min。
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