CN110668772B - 全废弃物制备的地聚合物基人工备防石及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全废弃物制备的地聚合物基人工备防石及其制备方法，包括以下重量份数的原材料：废硅铝质材料288～412份；含碱废弃物85～150份；废硫酸盐矿物29～75份；再生骨料1501～1860份；中水216～241份；废旧纤维0～2份；农作物废弃物0～5份。该发明工艺简单，制备得到的人工备防石无外观缺陷，具有体积密度大，强度高（34MPa以上），抗风化、抗冻和抗冲磨性能好等优点，且在使用过程中，抛投方便，整体性好，稳定性强，抗冻融，耐风化，耐高速含砂水流冲磨，在高速水流下不易走失，是天然石材备防石的理想替代产品。

Description

全废弃物制备的地聚合物基人工备防石及其制备方法

技术领域

本发明属于水工材料领域，具体涉及一种全废弃物制备的地聚合物基人工备防石及其制备方法。

背景技术

河流堤防工程险工段、控导工程处和附近区域常常需要储备一定数量的备防石，用来满足防汛抢险急需。传统的备防石都是开采天然石材得来的，而此种来源对自然山体造成永久性破坏，恶化了自然环境，不可持续。防汛石材需求量大，由于石材是不可再生资源，又由于各地纷纷采取封山育林的政策，加之运输油料的价格上涨，石材价格近年有持续上扬的趋势，天然石材稀缺成为河流防汛抢险工作中亟需解决的一个重要问题。

现有人工备防石的技术仍然存在一些不足，例如：碱激发技术存在备防石抗压强度低、泛碱严重等问题；高温烧结法存在烧结温度高、能耗高、工艺复杂等问题；混凝土包芯技术制备工艺复杂，且需要使用钢筋、钢丝网或塑钢土工格栅等成本较高的材料，且钢渣骨料存在安定性问题，所使用的水泥环境协调性差。

因此发明一种强度高、泛霜抑制能力强、体积密度大、抗冻、抗冲磨和抗风化性能强，且在制作能耗低、工艺简便、成本低廉、环境协调性好的全废弃物制备的地聚合物基人工备防石是十分必要的。

发明内容

为解决天然石材备防石替代问题，并解决现有技术存在的强度低、泛碱严重、体密度小、抗冻、抗冲磨和抗风化性能弱，在制作时能耗高、工艺复杂、成本高等问题，本发明提供一种全废弃物制备的地聚合物基人工备防石。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

设计一种全废弃物制备的地聚合物基人工备防石，包括以下重量份数的原材料：

废硅铝质材料288～412份；含碱废弃物85～150份；废硫酸盐矿物29～75份；再生骨料1501～1860份；中水216～241份；废旧纤维0～2份；农作物废弃物0～5份。

优选的，所述废硅铝质材料由如下重量百分比的原料组成：粒化高炉矿渣粉20%～90%、粉煤灰0～40%、废混凝土粉0～50%、废红砖粉0～50%、硅灰0～10%、煅烧煤矸石粉0～10%、尾矿粉0～20%、农作物废弃物灰0～10%。

优选的，所述含碱废弃物由如下重量百分比的原料组成：钢渣粉50～100%、赤泥0～20%、碱渣0～15%、电石渣0～15%。

优选的，所述废硫酸盐矿物由如下重量百分比的原料组成：脱硫石膏20～100%、磷石膏0～50%、氟石膏0～30%。

优选的，所述再生骨料由如下重量百分比的原料组成：再生细骨料30%～45%、再生粗骨料70%～55%。

优选的，所述废旧纤维为废旧纺线或/和织布。

优选的，所述农作物废弃物为玉米、高粱、小麦、水稻、棉花秸秆中的至少一种。

上述地聚合物基人工备防石的制备方法，包括如下步骤：

（1）称取上述重量份数的原料，先将再生粗骨料和中水以外的原料混匀；

（2）再向所述步骤（1）所得混合物中加入中水混匀；

（3）再向所述步骤（2）所得混合物中加入再生粗骨料混匀；

（4）将（3）所得的混合物按照混凝土分层装料分层振捣的成型方法及所需尺寸制备人工备防石；

（5）在步骤（4）制得的人工备防石的表面包裹塑料薄膜，拆模后养护。

优选的，所述步骤（5）拆模时满足的条件，当环境温度≥5℃，制备的人工备防石的抗压强度达到至少为3MPa拆去模板；当环境温度<5℃，制备的人工备防石的抗压强度至少为5MPa拆去模板。

优选的，所述步骤（5）养护的时间，当环境温度≥20℃，养护至少28天，当5℃≤环境温度<20℃，养护至少42天，当环境温度<5℃，养护至少56天。

与现有技术相比，本发明的主要有益技术效果在于：

1.本发明各原料组分协同作用的，配制的人工备防石体积密度大、强度高、抗冲磨、抗冻、抗风化性能强，能够抑制泛霜现象，各原料之间主要的配合作用机理简述如下：

活性激发复合叠加效应机理：（1）含碱废弃物pH值高，能够提供一个高碱环境，在这个高碱环境下，OH-能够使超细粉体中玻璃体的Si-O键和Al-O键断裂，从而使得玻璃体结构解聚，并进一步缩聚成低碱金属铝硅酸盐凝胶和C/S比的C-S-H凝胶，并伴随C₄AH₁₃晶体等水化产物生成；（2）只有OH-作用下，废硅铝质材料的反应级数较低，反应程度较低，过程较慢；而废硫酸盐矿物中含有硫酸盐，在硫酸盐和OH-存在情况下，硫酸盐和OH-的激发作用相互促进，产生了复合叠加效应，使得反应级数有大幅度增加，反应级数为硫酸盐或OH-单独激发情况下反应级数的2～5倍，加快了反应进程，对废硅铝质材料有更好的激发效果；（3）获得了更多的水化产物，胶体和晶体的多种水化产物相互叠加，晶体相互搭接，胶体填充晶体间空隙，且水化产物填充了绝大部分孔隙，使得微观结构更为密实，从而获得更高的强度、抗冻、抗冲磨和抗风化性能。

废硅铝质材料各组分复合增强原理：废硅铝质材料中的主要活性成分是玻璃体，影响玻璃体活性的主要因素有两个：其中一个为玻璃体结构中，网络形成体Si含量越多，低聚[SiO₄]^4-阴离子越少，玻璃体活性越低；另外一个是，玻璃体中离子键的含量（与K、Na、Ca、Mg含量有关）越多，玻璃体活性越高。本发明采用高粒化高炉矿渣粉、粉煤灰、废混凝土粉、废红砖粉、硅灰、煅烧煤矸石粉、尾矿粉、农作物废弃物灰等多种废弃物复合，优化系统中网络形成体含量和离子键的含量，从而提高废硅铝质材料在含碱废弃物和废硫酸盐矿物等激发剂作用下的反应程度，获得更优质的性能。

泛霜抑制机理：碱激发胶凝材料使用了大量的碱和盐作为激发剂，如果不采取措施使之充分反应并加以抑制的话，部分碱和盐容易迁移到表面，在表面结晶，发生泛霜现象。本发明中，由于如下作用机理，使得泛霜得到很好的抑制：（1）本发明在制备人工备防石的时候，采用塑料薄膜包裹，减少了内部和表面的湿度梯度，避免水分蒸发，从而避免了内部的碱和盐随水分向表面迁移，且塑料薄膜包裹养护期延长至28d，以保证碱和盐更多的参与化学反应；（2）本发明中，还充分发挥了上述活性激发复合叠加效应和废硅铝质材料各组分复合增强效应，尤其是引入了反应活性极高的硅灰、煅烧煤矸石粉和农作物废弃物灰，从而保证了碱、盐与废硅铝质材料的反应充分进行，提高了早期反应程度和最终的反应程度，使得Na⁺、K⁺、Ca²⁺等阳离子更多地以离子键的形式固定到碱金属铝硅酸盐胶体和C-S-H凝胶中，从而减少了体系内部过剩的碱和盐；（3）活性激发复合叠加效应和废硅铝质材料各组分复合增强效应将产生更多的胶体和晶体等水化产物，这些水化产物填充在孔隙里，使得孔隙率大幅度降低，结构更密实，碱和盐从内部迁移到表面的通道被堵塞，迁移变得极为困难，迁移量也更少；（4）本发明的地聚合物的水化产物中含有低C/S比的C-S-H凝胶和碱金属铝硅酸盐凝胶，这些凝胶具有较强的吸附能力，能够固化大量的碱，减少碱的析出。

抗风化性能提升原理：人工备防石在河流堤岸存放或者使用过程中，会受到自然界的风雨、温度变化、干湿循环和冻融循环等各种不利作用的叠加影响，必须具备优良的抗风化性能。本发明中，由于如下作用机理，使得制备的人工备防石的抗风化性能得到大幅度提升：（1）上述活性激发复合叠加效应和废硅铝质材料各组分复合增强效应将产生更多的胶体和晶体等水化产物，这些水化产物填充在孔隙里，使得孔隙率低，特别是开口孔隙率低，减少了水的渗透通道，减少了风化造成的破坏；（2）上述活性激发复合叠加效应和废硅铝质材料各组分复合增强效应，使得人工备防石强度高，抵抗风化能力提高；（3）本发明中，水化产物不易溶于水，低C/S比的C-S-H凝胶的溶解度为6.8×10^-5mol/L，钙矾石的溶解度为3.3×10^-6mol/L，碱金属铝硅酸盐凝胶3.1×10^-5mol/L，溶解度如此低的水化产物必然具有很好的抗侵蚀作用；（4）使用废旧纤维和秸秆纤维作为增强材料，纤维在人工备防石基体中呈乱向分布，当基体受到压或拉伸破坏时首先是纤维的拉伸变形和应力的吸收，等到纤维的拉断后基体才开始损坏，可以使得人工备防石基体的抗裂性能提高，韧性改善，大大减少因温度变化、干湿循环和冻融循环对基体的物理破坏。

抗冲磨性能提升机理：黄河的河水中含砂高，高速含砂水流对备防石的破坏是冲击、摩擦和切削的作用，如下机理使得备防石的抗冲磨性能大幅度提升：（1）废旧纤维和秸秆纤维改善了备防石基体的脆性，显著提高抗冲击能力、抗高速夹砂水流冲击的能力，而且纤维可与水泥共同承担冲磨荷载，这样能延缓基体的破坏过程；纤维使基体内部互相搭接、牵连、整体性强，阻碍由于冲击或磨损发生的裂缝的发展，纤维也牵制了基体从纤维中剥落，纤维从基体剥离需要消耗能量，从而提高了混凝土的抗磨能力；（2）废旧纤维和秸秆纤维能有效阻止结构内部微裂缝产生，缓和了裂缝尖端应力集中程度，减少微裂缝的尺度，增强材料内部的连续性，减少了冲击波被阻断引起的局部应力集中程度，可以明显提高备防石的抗冲击性能；（3）上述活性激发复合叠加效应和废硅铝质材料（尤其是活性较高的硅灰、煅烧煤矸石粉、农作物废弃物灰）各组分复合增强效应使得基体强度高，硬度大，弹性模量提高，再与废旧纤维和秸秆纤维的复合作用，抵抗冲磨的能力大幅度提高。

2.本发明制备地聚合物基人工备防石是采用全废弃物制备的，废弃物利用率可高达100%，循环经济和环保理念，环境协调性好、原料易得、节能环保；本发明制备工艺简单，产品性能卓越，是天然石材备防石的理想替代产品。

具体实施方式

以下结合具体实施例进一步阐述本发明。

实施例1 一种全废弃物制备的地聚合物基人工备防石

该人工备防石按以下重量份的原料组成：

粒化高炉矿渣粉201份、粉煤灰78份、废红砖粉78份、硅灰10份、钢渣粉140份、脱硫石膏50份、再生细骨料516份、再生粗骨料1096份、中水230份。

上述地聚合物基人工备防石的制备方法，包括如下步骤：

（1）称取所述重量份数的原料，先将再生粗骨料和中水以外的原料在卧式混凝土搅拌机中混匀；

（2）再向步骤（1）所得混合物中加入中水在所述搅拌机内混匀；

（3）再向步骤（2）所得混合物中加入再生粗骨料混匀；

（4）将（3）所得的混合物按照混凝土分层装料分层振捣的成型方法及所需尺寸制备人工备防石；

（5）在步骤（4）制得的人工备防石的表面包裹塑料薄膜，以防水分蒸发，环境温度在（25±5）℃范围内，2天人工备防石硬化，抗压强度达到3MPa以上，拆去模板，养护28天。

实施例2 一种全废弃物制备的地聚合物基人工备防石

该人工备防石按以下重量份数的原料组成：

粒化高炉矿渣粉245份、粉煤灰70份、废混凝土粉70份、钢渣粉100份、赤泥20份、脱硫石膏40份、磷石膏10份、再生细骨料520份、再生粗骨料1107份、中水217份、废旧纤维1份。

上述地聚合物基人工备防石的制备方法，与实施例1的不同之处在于：原材料的种类、比例和步骤（1）和（5），本实施例步骤（1）为现将粒化高炉矿渣粉、粉煤灰、废混凝土粉、钢渣粉、脱硫石膏、磷石膏、废旧纤维加入混凝土搅拌机中搅拌1min；步骤（5）在环境温度在（0±5）℃范围内，7天人工备防石硬化，抗压强度达到5MPa以上，拆去模板，养护56天。

实施例3 一种全废弃物制备的地聚合物基人工备防石

该人工备防石按以下重量份的原料组成：

粒化高炉矿渣粉200份、粉煤灰120份、尾矿粉60份、煅烧煤矸石粉10份、钢渣粉120份、脱硫石膏35份、氟石膏10份、再生细骨料517份、再生粗骨料1108份、中水220份、废旧纤维1份。

上述地聚合物基人工备防石的制备方法，与实施例1的不同之处在于：原材料的种类、比例和步骤（1）和（5），本实施例步骤（1）为先将粒化高炉矿渣粉、粉煤灰、废红砖尾矿粉、煅烧煤矸石粉、钢渣粉、脱硫石膏、氟石膏、废旧纤维加入卧式混凝土搅拌机中搅拌1min；步骤（5）在环境温度在（15±5）℃范围内，4天人工备防石硬化，抗压强度达到3MPa以上，拆去模板，养护42天。

实施例4 一种全废弃物制备的地聚合物基人工备防石

该人工备防石按以下重量份数的原料组成：

粒化高炉矿渣粉350份、硅灰40份、稻壳灰12份、钢渣粉85份、赤泥20份、脱硫石膏70份、再生细骨料524份、再生粗骨料1121份、中水210份、废旧纤维1份。

上述地聚合物基人工备防石的制备方法，与实施例1的不同之处在于：原材料的种类、比例和步骤（1）和（5），本实施例步骤（1）为现将粒化高炉矿渣粉、硅灰、稻壳灰、钢渣粉、赤泥、脱硫石膏、废旧纤维加入卧式混凝土搅拌机中搅拌1min；步骤（5）在环境温度在（35±5）℃范围内，1天人工备防石硬化，抗压强度达到3MPa以上，拆去模板，养护28天。

实施例5 一种全废弃物制备的地聚合物基人工备防石

该人工备防石按以下重量份数的原料组成：

粒化高炉矿渣粉350份、硅灰40份、煅烧煤矸石粉20份、钢渣粉85份、碱渣17份、电石渣17份、磷石膏30份、脱硫石膏40份、再生细骨料507份、再生粗骨料1077份、中水210份、小麦秸秆5份。

上述地聚合物基人工备防石的制备方法，与实施例1的不同之处在于：原材料的种类、比例和步骤（1）和（5），本实施例步骤（1）为先将粒化高炉矿渣粉、硅灰、煅烧煤矸石粉、钢渣粉、碱渣、电石渣、磷石膏、脱硫石膏、小麦秸秆加入卧式混凝土搅拌机中搅拌1min，环境温度在（35±5）℃范围内，1天人工备防石硬化，抗压强度达到3MPa以上，拆去模板，养护28天。

实施例6 一种全废弃物制备的地聚合物基人工备防石

该人工备防石按以下重量份的原料组成：

粒化高炉矿渣粉201份、粉煤灰78份、废红砖粉78份、硅灰10份、钢渣粉140份、脱硫石膏50份、再生细骨料516份、再生粗骨料1096份、中水230份。

上述地聚合物基人工备防石的制备方法，与实施例1的不同之处在于：环境温度在（15±5）℃之间，在4天内人工备防石硬化，待抗压强度达到3MPa以上，拆去模板；将制得的人工防备石用塑料薄膜包裹，环境温度在（15±5）℃之间，养护时间为42天。

其中实施例1～6中的原材料优选其中的至少一种，具体包括：

粒化高炉矿渣粉为满足GB/T 18046《用于水泥、砂浆和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》中S95级产品的技术要求。

粉煤灰为满足GB/T 1596《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》中Ⅱ级产品的技术要求。

废混凝土粉的比表面积≥400m²/kg，活性指数≥60%。

废红砖粉的比表面积≥400m²/kg，活性指数≥65%。

硅灰的技术性能满足GB/T 51003《矿物掺合料应用技术规范》标准。

煤矸石粉是在500℃～900℃温度下煅烧而成，其比表面积≥400m²/kg，活性指数≥85%。

铅锌尾矿粉为铅锌尾矿粉，比表面积≥400m²/kg，活性指数≥65%。

农作物废弃物灰为农作物废弃物燃烧后剩余的灰分，比表面积≥400m²/kg，活性指数≥80%。

钢渣粉经蒸汽或蒸压处理，pH值≥11，游离氧化钙含量小于4.0%，氧化镁含量小于5.0%，比表面积≥600m²/kg，活性指数≥80%。

赤泥含水率≤7%，pH值≥11，比表面积≥400m²/kg。

碱渣含水率≤7%，pH值≥9，比表面积≥400m²/kg，含盐量大于12%。

电石渣含水率≤7%，pH值≥12，比表面积≥400m²/kg，活性氧化钙大于40%。

脱硫石膏含水率≤7%，二水石膏的含量≥90%，比表面积≥400m²/kg。

磷石膏含水率≤7%，二水石膏的含量≥85%，比表面积≥400m²/kg。

氟石膏含水率≤7%，硫酸钙含量≥85%，比表面积≥400m²/kg。

再生细骨料为满足GB/T 25176《混凝土和砂浆用再生细骨料》的Ⅱ类再生细骨料。

粗骨料为满足GB/T 25177《混凝土用再生粗骨料》的Ⅱ类再生粗骨料。

中水的pH值为6～9，其他技术指标满足GB/T 18920《城市污水再利用 城市杂用水水质》中混凝土拌合用水的水质要求。

废旧纤维长度为5～40mm，其他满足SN/T 2928.3《废旧高分子材料种类的判定方法 第3部分：废旧纤维》。

秸秆是用3.5%氢氧化钠溶液浸泡处理过的秸秆，长度为3～20mm。

效果例：

在相同的常规试验条件下，分别检测实施例1～6组分制成的全废弃物制备的地聚合物基人工备防石；表观密度、抗压强度、抗冲磨强度、50次冻融循环后质量损失和抗压强度损失均按照SL352-2006《水工混凝土试验规程》进行成型和测试，5h煮沸吸水率和饱和系数按照 GB/T5101-2003《烧结普通砖》进行检测，试验结果见表1。

表1全废弃物制备的地聚合物基人工备防石的性能

性能指标	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6
							外观	无泛霜，无裂纹	无泛霜，无裂纹	无泛霜，无裂纹	无泛霜，无裂纹	无泛霜，无裂纹	无泛霜，无裂纹
表观密度/（kg/m<sup>3</sup>）	2392	2405	2411	2425	2420	2397
							28天抗压强度/MPa	36.5	34.2	35.4	38.3	37.5	34.7
50次冻融循环后质量损失/%	1.4	1.7	1.9	1.3	1.3	1.6
							50次冻融循环后抗压强度损失/%	2.3	3.1	3.1	1.8	2.1	2.9
抗冲磨强度/（h/(kg/m<sup>2</sup>)）	13.8	12.8	13.2	14.5	13.0	13.1
							5h煮沸吸水率/%	9.4	10.8	10.3	8.3	10.8	10.5
饱和系数	0.10	0.11	0.11	0.09	0.11	0.11

其中，抗冲磨强度、50次冻融循环后质量损失和抗压强度损失表征的是抗冻性和抗冲磨性能；备防石用于河流堤防工程，在应用过程中长期接触河水，在北方寒冷地区，抗冻性是其基本性能之一。黄河水中含砂量高，河水对备防石的冲磨性强，备防石必须具备良好的抗冲磨性能；表观密度对于备防石在高速水流中的稳定性比较重要，较大的表观密度可以防止备防石走失；5h煮沸吸水率和饱和系数表征抗风化性能，对于野外存放和应用的备防石来说也是必需的性能。

由表1试验结果可知，本发明制备的人工备防石，无外观缺陷，体积密度大，强度高（34MPa以上），抗冻、抗风化和抗冲磨性能好等优点。与其它现有技术的对比如下：

（1）文献《利用黄河泥沙制作防汛石材固结胶凝技术研究》（郑乐，大连理工大学硕士学位论文，2016），利用碱激发的方法对黄河泥沙进行改性，并掺入粒化高炉矿渣粉、红色煤泥、黑色煤泥，制备防汛石材，90天的抗压强度＜20MPa，且泛碱严重。与该文献技术相比，本发明技术产品无泛霜，强度高（34MPa以上），抗风化、抗冻和抗冲磨性能好。

（2）文献《利用黄河泥沙制作防汛备防石的试验研究》（王萍等，人民黄河，2012年第5期）利用水泥、黄河泥沙和粉煤灰，经压力成型制备人工备防石， 90天的抗压强度＜12MPa，并研究了抗风化性能。与该文献技术相比，本发明制备的人工备防石的强度高（抗压强度＞34MPa），抗冲磨性能好，且无需压力成型。

（3）文献《利用黄河泥沙制作备防石的研究》（张金升等，人民黄河，2005第3期）和《利用黄河淤泥沙生产人工备防石大有可为》（张婧芃等，山东建材，2007年第1期），以黄河泥沙为主要原料，采用压力成型、高温烧结等方法，制备了人工备防石，产品抗压强度高，但需要在950～1250℃温度下烧成，工艺复杂，能耗高，存在环保压力。与该文献技术相比，本发明技术不需要高温处理，环境协调性好，且产品耐风化，耐高速含砂水流冲磨。

（4）文献《一种钢渣芯混凝土备防石以及制作方法》（专利申请号：201710373223.6）、《一种钢渣芯混凝土备防石》（201720585723 .1）和《钢渣芯钢筋混凝土备防石的研制与应用研究》（李娟娟，山东大学硕士学位论文，2018）需要先经压实工艺制备钢渣芯，然后以钢筋混凝土为外壳，内部充填钢渣芯，备防石强度达到45.38MPa，极限碰撞冲击高度为10米，并研究了其抗冻性能，抗风化和抗冲磨性能未涉及；该技术制备工艺复杂，且需要使用钢丝网或钢塑土工格栅等成本较高的材料；关键是钢渣含有大量的游离氧化钙和氧化镁，作为骨料，长期使用会产生膨胀性的产物，发生鼓包、散点式爆裂破坏，引起混凝土开裂；另外，这种方案使用比较多的水泥，水泥生产能耗高、粉尘和废气排放量大，增加环境负荷。与钢渣芯混凝土备防石技术相比，本发明技术制备的备防石制备工艺简单，具有较好的抗风化、抗冻和抗冲磨性能，且钢渣经蒸汽或蒸压处理，并磨细成粉末，避免了安定性问题，另外原材料全部是废弃物，不排放污染物，环境协调性好。

（5）文献《一种砼包土结构的备防石》（专利申请号：201420295264.X）、《泥沙芯钢筋混凝土复合结构备防石的生产方法》（201510613706.X）和《黄河沙芯复合结构备防石技术优势和经济分析》（张金升等，人民黄河，2016年第11期）以混凝土为外壳，内部充填泥沙芯，制备工艺复杂，且需要使用钢丝纤维网片等成本较高的材料；文献中未见备防石性能指标。

（6）文献《一种基于碳酸化复合激发的人工备防石及其制备方法》（201810456674.0）利用可碳酸化的原材料、工业废弃物、激发剂混合成型后，在于室温20℃下放入碳化釜中，进行碳酸化复合激发，所得产品90天抗压强度可达20～40MPa，抗冻、冲磨和抗风化性能未知，但该技术需要在额外特殊的碳化釜中进行碳酸化处理，工艺复杂。

（7）文献《利用泥质粉细砂制备防汛备防石的方法》（专利申请号：201811236149.4）在泥质粉细砂中加入一定量的煅烧黏土、矿渣粉、粉煤灰和泡花碱，加水搅拌均匀并陈化2小时后挤压成备防石坯块，经养护后得到备防石成品，该技术中水温要求为30～50℃，煅烧黏土需经750～800℃煅烧，实例中抗压强度≤27MPa，未见抗冻、冲磨和抗风化性能指标，该技术工艺较为复杂，能耗高。与该文献技术相比，本发明技术产品制备工艺简单，强度高。

上面结合实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (4)

1.一种全废弃物制备的地聚合物基人工备防石，其特征在于，包括以下重量份数的原材料：废硅铝质材料288～412份；含碱废弃物85～150份；废硫酸盐矿物29～75份；再生骨料1501～1860份；中水216～241份；废旧纤维0～2份；农作物废弃物0～5份；所述废硅铝质材料由如下重量百分比的原料组成：粒化高炉矿渣粉20%～90%、粉煤灰0～40%、废混凝土粉0～50%、废红砖粉0～50%、硅灰0～10%、煅烧煤矸石粉0～10%、尾矿粉0～20%、农作物废弃物灰0～10%；

所述含碱废弃物由如下重量百分比的原料组成：钢渣粉50～100%、赤泥0～20%、碱渣0～15%、电石渣0～15%；

所述废硫酸盐矿物由如下重量百分比的原料组成：脱硫石膏20～100%、磷石膏0～50%、氟石膏0～30%；

所述地聚合物基人工备防石的制备方法，包括如下步骤：

（1）按上述重量份数称取各原料，先将再生粗骨料和中水以外的原料混匀；

（2）再向步骤（1）所得混合物中加入中水混匀；

（3）再向步骤（2）所得混合物中加入再生粗骨料混匀；

（4）将（3）所得的混合物按照混凝土分层装料分层振捣的成型方法及所需尺寸制备人工备防石；

（5）在步骤（4）制得的人工备防石的表面包裹塑料薄膜，拆模后养护；拆模时满足的条件，当环境温度≥5℃，制备的人工备防石的抗压强度达到至少为3MPa拆去模板；当环境温度<5℃，制备的人工备防石的抗压强度至少为5MPa拆去模板；养护的时间，当环境温度≥20℃，养护至少28天，当5℃≤环境温度<20℃，养护至少42天，当环境温度<5℃，养护至少56天。

2.根据权利要求1所述的全废弃物制备的地聚合物基人工备防石，其特征在于，所述再生骨料由如下重量百分比的原料组成：再生细骨料30%～45%、再生粗骨料70%～55%。

3.根据权利要求1所述的全废弃物制备的地聚合物基人工备防石，其特征在于，所述废旧纤维为废旧纺线或/和织布。

4.根据权利要求1所述的全废弃物制备的地聚合物基人工备防石，其特征在于，所述农作物废弃物为玉米、高粱、小麦、水稻、棉花秸秆中的至少一种。