CN110372247A - 一种基于铁尾矿粉的混凝土掺合料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于铁尾矿粉的混凝土掺合料及其制备方法，由以下重量份配比的各组分制成：铁尾矿粉+天然石膏具体为59.7％，Ⅰ级粉煤灰具体为25％；S105矿粉具体为15％，液态功能调节剂具体为0.3％；所用的铁尾矿中SiO2含量为62.13％，CaO含量为5.12％，MgO含量为4.36％，Fe2O3含量为10.23％，Al2O3含量为9.65％；本发明将铁尾矿经过一定的活化处理后，使其表现出火山灰活性，再将其与其他矿物掺合料按比例进行复合产生超叠效应，使得不同矿物掺合料各自发挥其优点达到优势互补的效果，可将铁尾矿开发为混凝土掺合料，以此来提高其附加值，可进一步降低水泥混凝土的成本。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，具体是一种基于铁尾矿粉的混凝土掺合料及其制备方法。
背景技术
高性能混凝土由于其可大幅度提高常规混凝土的性能被广泛采用。目前矿物掺合料已成为高性能混凝土必不可少的组分之一。有研究者甚至认为，正是因为矿物掺合料的发展，促进了一些化学外加剂的开发利用，也促使高性能混凝土概念的提出。而目前经常使用的矿物掺合料包括高炉矿渣、粉煤灰、硅灰等。这些常用矿物掺合料在高性能混凝土中得到广泛的应用和发展的同时也存在供应不足、密度小一级不易运输等一系列弊端。因此，寻找新型矿物掺合料刻不容缓。
随着钢铁产业的迅速发展，铁尾矿的数量正日益迅猛增长，但其利用率非常低，对环境造成污染程度也日益严重。铁尾矿主要是以非活性晶体矿物组成，其活性比较低，但通过对铁尾矿活性激发处理后，可将其开发为混凝土掺合料，以此来提高其附加值，可进一步降低水泥混凝土的成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于铁尾矿粉的混凝土掺合料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于铁尾矿粉的混凝土掺合料，由以下重量份配比的各组分制成：活化铁尾矿粉：50％-65％，Ⅰ级粉煤灰：20％-25％；S105矿粉：15％-25％，液态功能调节剂：0.1％-0.5％
作为本发明进一步的方案：由以下重量份配比的各组分制成：铁尾矿粉+天然石膏具体为52.5％，Ⅰ级粉煤灰具体为23％；S105矿粉具体为24％，液态功能调节剂具体为0.5％
作为本发明进一步的方案：由以下重量份配比的各组分制成：铁尾矿粉+天然石膏具体为59.7％，Ⅰ级粉煤灰具体为25％；S105矿粉具体为15％，液态功能调节剂具体为0.3％。
作为本发明进一步的方案：所用的铁尾矿中SiO2含量为62.13％，CaO含量为5.12％，MgO含量为4.36％，Fe2O3含量为10.23％，Al2O3含量为9.65％；Ⅰ级粉煤灰细度(45μm筛余)≤12％，需水量≤95％，烧失量≤5.0％；S105矿渣微粉中SO3含量≤4.0％，碱性系数＞1，玻璃体含量≥90％，28d活性指数≥105％。
作为本发明进一步的方案：包括以下步骤：
步骤一：将铁尾矿放置于105℃鼓风干燥箱中烘干至恒重，备用；
步骤二：将烘干后的铁尾矿和天然石膏按比例10:1混合均匀后置于球磨机中粉磨1.5h，即制得活化铁尾矿，备用；
步骤三：将步骤二中制备的活化铁尾矿粉，Ⅰ级粉煤灰：；S105矿粉，按5:2:1.5比例喂入球磨机中粉磨30min，备用；
步骤四：液态功能调节剂制备：将五水偏硅酸钠：三异丙醇胺：十二烷基三甲基溴化铵：水＝5:1:2:2按比例均匀混合，制得液态功能调节剂，备用；
步骤五：将步骤三所制备的粉料喂入均化机中，再将步骤四所制得的液态功能调节剂利用超声雾化装置雾化后，按比例0.1％-0.5％喷入均化机中，均化20min，即可制得掺合料。
作为本发明进一步的方案：步骤五中将步骤三所制备的粉料喂入均化机中，再将步骤四所制得的液态功能调节剂利用超声雾化装置雾化后，按比例0.3％喷入均化机中。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明将铁尾矿经过一定的活化处理后，使其表现出火山灰活性，再将其与其他矿物掺合料按比例进行复合产生超叠效应，使得不同矿物掺合料各自发挥其优点达到优势互补的效果，可将铁尾矿开发为混凝土掺合料，以此来提高其附加值，可进一步降低水泥混凝土的成本。
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1
本发明实施例中，一种基于铁尾矿粉的混凝土掺合料，由以下重量份配比的各组分制成：铁尾矿粉+天然石膏具体为59.7％，Ⅰ级粉煤灰具体为25％；S105矿粉具体为15％，液态功能调节剂具体为0.3％；
所用的铁尾矿中SiO2含量为62.13％，CaO含量为5.12％，MgO含量为4.36％，Fe2O3含量为10.23％，Al2O3含量为9.65％；Ⅰ级粉煤灰细度(45μm筛余)≤12％，需水量≤95％，烧失量≤5.0％；S105矿渣微粉中SO3含量≤4.0％，碱性系数＞1，玻璃体含量≥90％，28d活性指数≥105％。
一种基于铁尾矿粉的混凝土掺合料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将铁尾矿放置于105℃鼓风干燥箱中烘干至恒重，备用；
步骤二：将烘干后的铁尾矿和天然石膏按比例10:1混合均匀后置于球磨机中粉磨1.5h，即制得活化铁尾矿，备用；
步骤三：将步骤二中制备的活化铁尾矿粉，Ⅰ级粉煤灰：；S105矿粉，按5:2:1.5比例喂入球磨机中粉磨30min，备用；
步骤四：液态功能调节剂制备：将五水偏硅酸钠：三异丙醇胺：十二烷基三甲基溴化铵：水＝5:1:2:2按比例均匀混合，制得液态功能调节剂，备用；
步骤五：将步骤三所制备的粉料喂入均化机中，再将步骤四所制得的液态功能调节剂利用超声雾化装置雾化后，按比例0.3％喷入均化机中，均化20min，即可制得掺合料。
实施例2
一种基于铁尾矿粉的混凝土掺合料，由以下重量份配比的各组分制成：铁尾矿粉+天然石膏具体为52.5％，Ⅰ级粉煤灰具体为23％；S105矿粉具体为24％，液态功能调节剂具体为0.5％；
所用的铁尾矿中SiO2含量为62.13％，CaO含量为5.12％，MgO含量为4.36％，Fe2O3含量为10.23％，Al2O3含量为9.65％；Ⅰ级粉煤灰细度(45μm筛余)≤12％，需水量≤95％，烧失量≤5.0％；S105矿渣微粉中SO3含量≤4.0％，碱性系数＞1，玻璃体含量≥90％，28d活性指数≥105％。
一种基于铁尾矿粉的混凝土掺合料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将铁尾矿放置于105℃鼓风干燥箱中烘干至恒重，备用；
步骤二：将烘干后的铁尾矿和天然石膏按比例10:1混合均匀后置于球磨机中粉磨1.5h，即制得活化铁尾矿，备用；
步骤三：将步骤二中制备的活化铁尾矿粉，Ⅰ级粉煤灰：；S105矿粉，按5:2:1.5比例喂入球磨机中粉磨30min，备用；
步骤四：液态功能调节剂制备：将五水偏硅酸钠：三异丙醇胺：十二烷基三甲基溴化铵：水＝5:1:2:2按比例均匀混合，制得液态功能调节剂，备用；
步骤五：将步骤三所制备的粉料喂入均化机中，再将步骤四所制得的液态功能调节剂利用超声雾化装置雾化后，按比例0.3％喷入均化机中，均化20min，即可制得掺合料。
将上述2种制备好的混凝土掺合料按30％比例等质量替代水泥按照JGJ/T《普建筑砂浆试验方法标准》成型砂浆试件。养护制度为：成型后试件标准养护1d后拆模，并测试1d抗压强度，剩余砂浆试件标准养护至28d，然后测试28d抗压强度。为了对比说明，制作一组纯水泥作为对比样
注：上述水泥均为海螺P·O42.5水泥，2号掺合料为实施例1配比；3号掺合料为实施例2配比。
由表可知，两种配方所制备的掺合料都可显著提高砂浆早期强度和后期强度，方案2配比中液态功能调节剂掺量较高，因此1d强度要比方案1配比强度稍高，同时，方案2配比中矿粉掺量较高，可以显著提高28d抗压强度；方案1配比由于Ⅰ级粉煤灰掺量较高，所制得的胶砂具有很好的流动性能。因此，可根据不同的工程要求来选择具体配比。
本发明首先通过机械力化学活化法对铁尾矿进行活化处理，再与Ⅰ级粉煤灰、S105矿粉、液态功能调节剂进行复合而成。本掺合料制备主要分为两个部分，首先是铁尾矿与天然石膏进行机械力活化处理，通过研磨铁尾矿颗粒逐渐细化，粉体表面的无序化物质增多，颗粒晶格产生变形以及错位，形成了不稳定晶体结构，从而增加了铁尾矿的火山灰活性，同时天然石膏的加入一方面可以起到助磨效果，另一方面可以产生机械-化学耦合作用从而进一步提高铁尾矿活性；其次与粉煤灰、S105矿粉、炉渣等传统矿物掺合料按照一定比例复配可形成最紧密堆积状态，同时形成“超叠效应”，此外掺入的液态功能调节剂可进一步激发矿物掺合料的火山灰活性，火山灰反应不仅降低了混凝土体系中对耐久性有害的Ca(OH)2组分，同时反应生成更多有助于强度发展的C-S-H凝胶，从而提高水泥基材料的强度以及耐久性。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (6)
1.一种基于铁尾矿粉的混凝土掺合料，其特征在于，由以下重量份配比的各组分制成：活化铁尾矿粉：50％-65％，Ⅰ级粉煤灰：20％-25％；S105矿粉：15％-25％，液态功能调节剂：0.1％-0.5％。
2.根据权利要求1所述的基于铁尾矿粉的混凝土掺合料，其特征在于，由以下重量份配比的各组分制成：铁尾矿粉+天然石膏具体为52.5％，Ⅰ级粉煤灰具体为23％；S105矿粉具体为24％，液态功能调节剂具体为0.5％。
3.根据权利要求1所述的基于铁尾矿粉的混凝土掺合料，其特征在于，由以下重量份配比的各组分制成：铁尾矿粉+天然石膏具体为59.7％，Ⅰ级粉煤灰具体为25％；S105矿粉具体为15％，液态功能调节剂具体为0.3％。
4.根据权利要求1所述的基于铁尾矿粉的混凝土掺合料，其特征在于，所用的铁尾矿中SiO2含量为62.13％，CaO含量为5.12％，MgO含量为4.36％，Fe2O3含量为10.23％，Al2O3含量为9.65％；
Ⅰ级粉煤灰细度(45μm筛余)≤12％，需水量≤95％，烧失量≤5.0％；
S105矿渣微粉中SO3含量≤4.0％，碱性系数＞1，玻璃体含量≥90％，28d活性指数≥105％。
5.一种如权利要求1-4任一所述的基于铁尾矿粉的混凝土掺合料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将铁尾矿放置于105℃鼓风干燥箱中烘干至恒重，备用；
步骤二：将烘干后的铁尾矿和天然石膏按比例10:1混合均匀后置于球磨机中粉磨1.5h，即制得活化铁尾矿，备用；
步骤三：将步骤二中制备的活化铁尾矿粉，Ⅰ级粉煤灰：；S105矿粉，按5:2:1.5比例喂入球磨机中粉磨30min，备用；
步骤四：液态功能调节剂制备：将五水偏硅酸钠：三异丙醇胺：十二烷基三甲基溴化铵：水＝5:1:2:2按比例均匀混合，制得液态功能调节剂，备用；
步骤五：将步骤三所制备的粉料喂入均化机中，再将步骤四所制得的液态功能调节剂利用超声雾化装置雾化后，按比例0.1％-0.5％喷入均化机中，均化20min，即可制得掺合料。
6.根据权利要求5所述的基于铁尾矿粉的混凝土掺合料的制备方法，其特征在于，步骤五中将步骤三所制备的粉料喂入均化机中，再将步骤四所制得的液态功能调节剂利用超声雾化装置雾化后，按比例0.3％喷入均化机中。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20191025 |
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