CN110467399A - 一种采用铜矿渣的自密实混凝土及其制备方法 - Google Patents

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宋军伟
刘方华
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    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Abstract

本发明提供了一种采用铜矿渣的自密实混凝土及其制备方法，按重量份数计，该采用铜矿渣的自密实混凝土包括以下组分：水泥360～400份；粉煤灰100～120份；铜矿渣45～65份；河砂750～800份；碎石770～820份；减水剂5.5～8.5份；水180～210份；其中，所述河砂和所述碎石作为骨料，所述水泥、所述粉煤灰和所述铜矿渣作为粉体材料。本发明通过优化骨料和粉体材料的组成和配比，能够最大规模地资源化再生回收利用铜矿渣，最大程度地实现了铜矿渣在自密实混凝土中的高附加值利用，实际测试表明，所制备的自密实混凝土，其工作性能和强度与常规自密实混凝土相比无明显区别，由于粉体材料包括铜矿渣，可以减少水泥的用量，降低铜矿渣的污染，因此具有更低的成本和更好的生态环保效应。

Description

一种采用铜矿渣的自密实混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，特别是涉及一种采用铜矿渣的自密实混凝土及其制备方法。
背景技术
自密实混凝土，又称高流态混凝土，它最显著特点是不用振捣而能自密实。它是通过外加剂、胶凝材料和粗细骨料的选择和配合比的设计，使混凝土拌合物屈服值减小且又具有足够的塑性粘度，粗细骨料能悬浮于水泥浆体中不离析、不泌水，在不用或基本不用振捣的成型条件下，能充分填充模板和钢筋空隙，形成密实、均匀的混凝土结构。自密实混凝土可广泛适用于建筑工程各种混凝土与钢筋混凝土结构。
随着我国经济的快速发展，基本建设工程节奏的加快，自密实混凝土的需求量不断提升，水泥是制备自密实混凝土的主要成分之一，随着自密实混凝土需求的提升，水泥的消耗量越来越大，导致自密实混凝土的成本不断提升。因此，需要对自密实混凝土的组分进行改进，在减小水泥用量、降低成本的前提下，保证自密实混凝土的抗压强度和工作性能。
发明内容
鉴于上述状况，本发明提供一种采用铜矿渣的自密实混凝土，以在减小水泥用量、降低成本的前提下，保证自密实混凝土的抗压强度和工作性能。
一种采用铜矿渣的自密实混凝土，按重量份数计，包括以下组分：
其中，所述河砂和所述碎石作为骨料，所述水泥、所述粉煤灰和所述铜矿渣作为粉体材料。
上述采用铜矿渣的自密实混凝土，其中，所述水泥为硅酸盐水泥，强度不低于42.5强度等级。
上述采用铜矿渣的自密实混凝土，其中，所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰。
上述采用铜矿渣的自密实混凝土，其中，所述铜矿渣的细度模数为1.8～2.4。
上述采用铜矿渣的自密实混凝土，其中，所述河砂的细度模数为2.4～3.0，颗粒级配为2区，含泥量小于0.2％。
上述采用铜矿渣的自密实混凝土，其中，所述碎石的粒径为5～20mm的连续级配，其针片状含量小于碎石总质量的2.5％，所述碎石的含泥量小于0.2％。
上述采用铜矿渣的自密实混凝土，其中，所述减水剂为聚羧酸减水剂，固含量大于25％。
上述采用铜矿渣的自密实混凝土，其中，按质量百分比计，所述铜矿渣包括35％～50％的SiO2，35％～50％的Fe2O3，5％～10％的Al2O3。
根据本发明提供的采用铜矿渣的自密实混凝土，通过优化骨料(包括河砂和碎石)和粉体材料(包括水泥、粉煤灰和铜矿渣)的组成和配比，能够最大规模地资源化再生回收利用铜矿渣，最大程度地实现了铜矿渣在自密实混凝土中的高附加值利用，实际测试表明，所制备的自密实混凝土，其工作性能和强度与常规自密实混凝土相比无明显区别，由于粉体材料包括铜矿渣，可以减少水泥的用量，降低铜矿渣的污染，因此具有更低的成本和更好的生态环保效应。
本发明还提供了上述采用铜矿渣的自密实混凝土的制备方法，分为人工制备和机器制备，其中，人工制备包括：
按上述重量份数分别称取各组分；
将水泥、粉煤灰、铜矿渣、河砂先进行干混；
搅拌均匀后加入碎石进行拌合；
加入减水剂与水混合成溶液，并充分拌合，制备好后进行养护。
机器制备包括：
按上述重量份数分别称取各组分；
先加入骨料和粉体材料以及1/3～1/2的水与减水剂的混合溶液；
搅拌两至五分钟之后再加入剩余的混合溶液继续搅拌，制备好后进行养护。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照各实施例对本发明进行更全面的描述，但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明的实施方式提出采用铜矿渣的自密实混凝土，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：
其中，所述河砂和所述碎石作为骨料，所述水泥、所述粉煤灰和所述铜矿渣作为粉体材料。
其中，所述水泥为硅酸盐水泥，强度不低于42.5强度等级。
其中，所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰。
其中，所述铜矿渣的细度模数为1.8～2.4。
其中，所述河砂的细度模数为2.4～3.0，颗粒级配为2区，含泥量小于0.2％。
其中，所述碎石的粒径为5～20mm的连续级配，其针片状含量小于碎石总质量的2.5％，所述碎石的含泥量小于0.2％。
其中，所述减水剂为聚羧酸减水剂，固含量大于25％。
其中，按质量百分比计，所述铜矿渣包括35％～50％的SiO2，35％～50％的Fe2O3，5％～10％的Al2O3。
上述采用铜矿渣的自密实混凝土的制备方法，分为人工制备和机器制备，其中，人工制备包括：
按上述重量份数分别称取各组分；
将水泥、粉煤灰、铜矿渣、河砂先进行干混；
搅拌均匀后加入碎石进行拌合；
加入减水剂与水混合成溶液，并充分拌合，制备好后进行养护。
机器制备包括：
按上述重量份数分别称取各组分；
先加入骨料和粉体材料以及1/3～1/2的水与减水剂的混合溶液；
搅拌两至五分钟之后再加入剩余的混合溶液继续搅拌，制备好后进行养护。
下面分多个实施例对本发明实施例进行进一步的说明。本发明实施例不限定于以下的具体实施例。在不变主权利的范围内，可以适当的进行变更实施。
实施例1：
一种采用铜矿渣的自密实混凝土，按重量份数计，包括以下组分：
其中，所述河砂和所述碎石作为骨料，所述水泥、所述粉煤灰和所述铜矿渣作为粉体材料。
其中，所述水泥为硅酸盐水泥，强度不低于42.5强度等级。
其中，所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰。
其中，所述铜矿渣的细度模数为1.9。
其中，所述河砂的细度模数为2.5，颗粒级配为2区，含泥量小于0.2％。
其中，所述碎石的粒径为5～20mm的连续级配，其针片状含量小于碎石总质量的2.5％，所述碎石的含泥量小于0.2％。
其中，所述减水剂为聚羧酸减水剂，固含量大于25％。
其中，按质量百分比计，所述铜矿渣包括35％～45％的SiO2，37％～49％的Fe2O3，5％～10％的Al2O3。
本实施例的采用铜矿渣的自密实混凝土采用人工制备，具体包括：
按上述重量份数分别称取各组分；
将水泥、粉煤灰、铜矿渣、河砂先进行干混；
搅拌均匀后加入碎石进行拌合；
加入减水剂与水混合成溶液，并充分拌合，制备好后进行养护。
养护完成后，测试材料的坍落度、扩展度、倒坍时间、表观密度、胶骨体积比，以及3天/7天/28天的标准抗压强度，结果见表1。
实施例2：
一种采用铜矿渣的自密实混凝土，按重量份数计，包括以下组分：
其中，所述河砂和所述碎石作为骨料，所述水泥、所述粉煤灰和所述铜矿渣作为粉体材料。
其中，所述水泥为硅酸盐水泥，强度不低于42.5强度等级。
其中，所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰。
其中，所述铜矿渣的细度模数为2.0。
其中，所述河砂的细度模数为2.9，颗粒级配为2区，含泥量小于0.2％。
其中，所述碎石的粒径为5～20mm的连续级配，其针片状含量小于碎石总质量的2.5％，所述碎石的含泥量小于0.2％。
其中，所述减水剂为聚羧酸减水剂，固含量大于25％。
其中，按质量百分比计，所述铜矿渣包括35％～49％的SiO2，39％～50％的Fe2O3，6％～10％的Al2O3。
本实施例的采用铜矿渣的自密实混凝土采用人工制备，具体包括：
按上述重量份数分别称取各组分；
将水泥、粉煤灰、铜矿渣、河砂先进行干混；
搅拌均匀后加入碎石进行拌合；
加入减水剂与水混合成溶液，并充分拌合，制备好后进行养护。
养护完成后，测试材料的坍落度、扩展度、倒坍时间、表观密度、胶骨体积比，以及3天/7天/28天的标准抗压强度，结果见表1。
实施例3：
一种采用铜矿渣的自密实混凝土，按重量份数计，包括以下组分：
其中，所述河砂和所述碎石作为骨料，所述水泥、所述粉煤灰和所述铜矿渣作为粉体材料。
其中，所述水泥为硅酸盐水泥，强度不低于42.5强度等级。
其中，所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰。
其中，所述铜矿渣的细度模数为2.3。
其中，所述河砂的细度模数为2.4，颗粒级配为2区，含泥量小于0.2％。
其中，所述碎石的粒径为5～20mm的连续级配，其针片状含量小于碎石总质量的2.5％，所述碎石的含泥量小于0.2％。
其中，所述减水剂为聚羧酸减水剂，固含量大于25％。
其中，按质量百分比计，所述铜矿渣包括37％～50％的SiO2，35％～47％的Fe2O3，6％～9％的Al2O3。
本实施例的采用铜矿渣的自密实混凝土采用机器制备，具体包括：
按重量份数分别称取各组分；
先加入骨料和粉体材料以及1/3～1/2的水与减水剂的混合溶液；
搅拌两至五分钟之后再加入剩余的混合溶液继续搅拌，制备好后进行养护。
养护完成后，测试材料的坍落度、扩展度、倒坍时间、表观密度、胶骨体积比，以及3天/7天/28天的标准抗压强度，结果见表1。
实施例4：
一种采用铜矿渣的自密实混凝土，按重量份数计，包括以下组分：
其中，所述河砂和所述碎石作为骨料，所述水泥、所述粉煤灰和所述铜矿渣作为粉体材料。
其中，所述水泥为硅酸盐水泥，强度不低于42.5强度等级。
其中，所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰。
其中，所述铜矿渣的细度模数为1.8。
其中，所述河砂的细度模数为2.7，颗粒级配为2区，含泥量小于0.2％。
其中，所述碎石的粒径为5～20mm的连续级配，其针片状含量小于碎石总质量的2.5％，所述碎石的含泥量小于0.2％。
其中，所述减水剂为聚羧酸减水剂，固含量大于25％。
其中，按质量百分比计，所述铜矿渣包括40％～48％的SiO2，40％～49％的Fe2O3，7％～10％的Al2O3。
本实施例的采用铜矿渣的自密实混凝土采用机器制备，具体包括：
按重量份数分别称取各组分；
先加入骨料和粉体材料以及1/3～1/2的水与减水剂的混合溶液；
搅拌两至五分钟之后再加入剩余的混合溶液继续搅拌，制备好后进行养护。
养护完成后，测试材料的坍落度、扩展度、倒坍时间、表观密度、胶骨体积比，以及3天/7天/28天的标准抗压强度，结果见表1。
实施例5：
一种采用铜矿渣的自密实混凝土，按重量份数计，包括以下组分：
其中，所述河砂和所述碎石作为骨料，所述水泥、所述粉煤灰和所述铜矿渣作为粉体材料。
其中，所述水泥为硅酸盐水泥，强度不低于42.5强度等级。
其中，所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰。
其中，所述铜矿渣的细度模数为2.4。
其中，所述河砂的细度模数为3.0，颗粒级配为2区，含泥量小于0.2％。
其中，所述碎石的粒径为5～20mm的连续级配，其针片状含量小于碎石总质量的2.5％，所述碎石的含泥量小于0.2％。
其中，所述减水剂为聚羧酸减水剂，固含量大于25％。
其中，按质量百分比计，所述铜矿渣包括39％～49％的SiO2，37％～48％的Fe2O3，5％～9％的Al2O3。
本实施例的采用铜矿渣的自密实混凝土采用人工制备，具体包括：
按上述重量份数分别称取各组分；
将水泥、粉煤灰、铜矿渣、河砂先进行干混；
搅拌均匀后加入碎石进行拌合；
加入减水剂与水混合成溶液，并充分拌合，制备好后进行养护。
养护完成后，测试材料的坍落度、扩展度、倒坍时间、表观密度、胶骨体积比，以及3天/7天/28天的标准抗压强度，结果见表1。
实施例6：
一种采用铜矿渣的自密实混凝土，按重量份数计，包括以下组分：
其中，所述河砂和所述碎石作为骨料，所述水泥、所述粉煤灰和所述铜矿渣作为粉体材料。
其中，所述水泥为硅酸盐水泥，强度不低于42.5强度等级。
其中，所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰。
其中，所述铜矿渣的细度模数为2.2。
其中，所述河砂的细度模数为2.5，颗粒级配为2区，含泥量小于0.2％。
其中，所述碎石的粒径为5～20mm的连续级配，其针片状含量小于碎石总质量的2.5％，所述碎石的含泥量小于0.2％。
其中，所述减水剂为聚羧酸减水剂，固含量大于25％。
其中，按质量百分比计，所述铜矿渣包括36％～50％的SiO2，36％～45％的Fe2O3，6％～8％的Al2O3。
本实施例的采用铜矿渣的自密实混凝土采用人工制备，具体包括：
按上述重量份数分别称取各组分；
将水泥、粉煤灰、铜矿渣、河砂先进行干混；
搅拌均匀后加入碎石进行拌合；
加入减水剂与水混合成溶液，并充分拌合，制备好后进行养护。
养护完成后，测试材料的坍落度、扩展度、倒坍时间、表观密度、胶骨体积比，以及3天/7天/28天的标准抗压强度，结果见表1。
对照例1：
常规的自密实混凝土，在相同的测试条件下，测试常规的自密实混凝土的坍落度、扩展度、倒坍时间、表观密度、胶骨体积比，以及3天/7天/28天的标准抗压强度，结果见表1。
表1结果对比表
由表1可知，本发明各实施例制备出的采用铜矿渣的自密实混凝土，其工作性能和强度与常规自密实混凝土相比无明显区别，但相比常规自密实混凝土，由于粉体材料包括铜矿渣，因此能够减少粉体材料中水泥的用量，经过测算，相比常规的自密实混凝土，每拌制一方本发明提供的自密实混凝土可以大约节约水泥55kg，消纳铜矿渣55kg，成本可在同类产品中节约17元左右，降低了成本，且实现了铜矿渣的回收，具有良好的生态环保性。
综上，根据本发明提供的采用铜矿渣的自密实混凝土，通过优化骨料(包括河砂和碎石)和粉体材料(包括水泥、粉煤灰和铜矿渣)的组成和配比，能够最大规模地资源化再生回收利用铜矿渣，最大程度地实现了铜矿渣在自密实混凝土中的高附加值利用，实际测试表明，所制备的自密实混凝土，其工作性能和强度与常规自密实混凝土相比无明显区别，由于采用了铜矿渣，可以减少水泥的用量，降低铜矿渣的污染，因此具有更低的成本和更好的生态环保效应。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种采用铜矿渣的自密实混凝土，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：
其中，所述河砂和所述碎石作为骨料，所述水泥、所述粉煤灰和所述铜矿渣作为粉体材料。
2.根据权利要求1所述的采用铜矿渣的自密实混凝土，其特征在于，所述水泥为硅酸盐水泥，强度不低于42.5强度等级。
3.根据权利要求1所述的采用铜矿渣的自密实混凝土，其特征在于，所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰。
4.根据权利要求1所述的采用铜矿渣的自密实混凝土，其特征在于，所述铜矿渣的细度模数为1.8～2.4。
5.根据权利要求1所述的采用铜矿渣的自密实混凝土，其特征在于，所述河砂的细度模数为2.4～3.0，颗粒级配为2区，含泥量小于0.2％。
6.根据权利要求1所述的采用铜矿渣的自密实混凝土，其特征在于，所述碎石的粒径为5～20mm的连续级配，其针片状含量小于碎石总质量的2.5％，所述碎石的含泥量小于0.2％。
7.根据权利要求1所述的采用铜矿渣的自密实混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂，固含量大于25％。
8.根据权利要求1所述的采用铜矿渣的自密实混凝土，其特征在于，按质量百分比计，所述铜矿渣包括35％～50％的SiO2，35％～50％的Fe2O3，5％～10％的Al2O3。
9.权利要求1至8任一项所述的采用铜矿渣的自密实混凝土的制备方法，其特征在于，包括：
按重量份数分别称取各组分；
将水泥、粉煤灰、铜矿渣、河砂先进行干混；
搅拌均匀后加入碎石进行拌合；
加入减水剂与水混合成溶液，并充分拌合，制备好后进行养护。
10.权利要求1至8任一项所述的采用铜矿渣的自密实混凝土的制备方法，其特征在于，包括：
按重量份数分别称取各组分；
先加入骨料和粉体材料以及1/3～1/2的水与减水剂的混合溶液；
搅拌两至五分钟之后再加入剩余的混合溶液继续搅拌，制备好后进行养护。
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