CN112456837A - 一种水泥掺混料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水泥掺混料，由以下重量组分的原料制备得到：硅石12‑21份、黑岩石11‑16份、高炉渣68‑93份、助磨剂0.5‑2份；所述高炉渣经过以下操作处理：经加热熔融处理并浸入酸液中急速冷却，在酸液中浸泡2‑30min，得到多孔结构。本发明还提供了上述水泥掺混料的制备方法。该水泥掺混料具备较好的与水泥其他成分之间的亲和性，有效提高了掺混后混凝土的强度。

Description

一种水泥掺混料及其制备方法
技术领域
本发明涉及混合材料技术领域，具体涉及一种水泥掺混料及其制备方法。
背景技术
微膨胀掺合料通过与混凝土中的水泥、水水化反应来产生体积变大的结晶，从而引起混凝土体积膨胀，产生一定预应力，有助于控制混凝土收缩开裂。现有的微膨胀掺合料一般通过铝矾土为主料制成，但是其成本较高。此外，脱水石膏、转炉渣、高炉渣粉煤灰等固体废弃物的处理一直是个难题，如何对上述固体废弃物进行充分利用变废为宝是人们长久研究的问题。
高炉渣是在高炉炼铁过程中，由矿石中的脉石、燃料中的灰分和溶剂（一般是石灰石）中的非挥发组分形成的固体废物。主要含有钙、硅、铝、镁、铁的氧化物和少量硫化物。
现有的高炉渣可用作水泥掺混料，然而高炉渣制成的掺混料与混凝土中的水泥结合力相对较低，从而易导致制成的混凝土的强度降低。
发明内容
针对现有高炉渣制成的掺混料进行混凝土掺混后降低混凝土强度的问题，本发明公开了一种水泥掺混料及其制备方法，该水泥掺混料有效提高了掺混后混凝土的强度。
本发明公开了一种水泥掺混料，由以下重量组分的原料制备得到：硅石 12-21份、黑岩石 11-16份、高炉渣 68-93份、助磨剂 0.5-2份；
所述高炉渣经过以下操作处理：经加热熔融处理并浸入酸液中急速冷却，在酸液中浸泡2-30min，得到多孔结构。
进一步的，所述酸液的PH值为2-3。
进一步的，所述水泥掺混料的各组分粒径均在1-50mm之间。
进一步的，所述水泥掺混料还包括以下重量组分：
采石场石粉 15-31份、陶瓷厂瓷片 15-31份、粉煤灰 9-21份、脱水石膏 5-12份。
进一步的，所述水泥掺混料还包括以下重量组分：
硅烷偶联剂 0.1-1份。
进一步的，所述助磨剂为三乙醇胺。
本发明还提供了如上所述的一种水泥掺混料的制备方法，包括以下操作步骤：
高炉渣将经加热熔融处理并浸入酸液中急速冷却，在酸液中浸泡2-30min，得到多孔结构，将多孔结构取出清洗，烘干；
称取以下重量组分进行掺混，其中，硅石 12-21份、黑岩石 11-16份、高炉渣 68-93份、助磨剂 0.5-2份；
混合均匀后，对混合物进行研磨，研磨后将混合料保持搅拌并将温度升至800℃-1100℃进行煅烧，保持1-2h；
冷却至室温，得到水泥掺混料。
进一步的，在进行掺混操作时，通过锤式破碎机对各掺混的物料进行破碎，得到粒径为50mm以下的混合料。
进一步的，在进行掺混操作时，还包括采石场石粉 15-31份、陶瓷厂瓷片 15-31份、粉煤灰 9-21份、脱水石膏 5-12份。
进一步的，冷却至室温后，在混合料中加入硅烷偶联剂 0.1-1份，进行表面处理。
本发明与现有的水泥掺混料相比，通过各种掺混料的配比调和，使得得到的混凝土用掺混料具有较好的物理性能，同时，通过将高炉渣继续熔融处理，再将熔融的高炉渣置于酸液中快速冷却，由于高炉渣在急速冷却中内部会产生大量微小缝隙，可通过酸液侵入在内部形成大量孔洞，从而能够得到多孔结构的高炉渣，发明人发现该多孔结构的高炉渣在掺混到水泥中后，可作为水泥中其他材料的附着基材，能够提升高炉渣与水泥的接触面积，能够有效提高其与水泥中其他成分的结合强度，进而提高了混凝土强度。
具体实施方式
本发明公开了一种水泥掺混料及其制备方法，该水泥掺混料有效提高了掺混后混凝土的强度。
下面将对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的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作出创造性劳动的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。
本发明公开了一种水泥掺混料，由以下重量组分的原料制备得到：硅石 12-21份、黑岩石 11-16份、高炉渣 68-93份、助磨剂 0.5-2份；
所述高炉渣经过以下操作处理：经加热熔融处理并浸入酸液中急速冷却，在酸液中浸泡2-30min，得到多孔结构。
本发明与现有的水泥掺混料相比，通过各种掺混料的配比调和，使得得到的混凝土用掺混料具有较好的物理性能，同时，通过将高炉渣继续熔融处理，再将熔融的高炉渣置于酸液中快速冷却腐蚀，由于高炉渣在急速冷却中内部会产生大量微小缝隙，可通过酸液侵入在内部形成大量孔洞，从而能够得到多孔结构的高炉渣，发明人发现该多孔结构的高炉渣在掺混到水泥中后，可作为水泥中其他材料的附着基材，能够提升高炉渣与水泥的接触面积，能够有效提高其与水泥中其他成分的结合强度，进而提高了混凝土强度。
在一实施例中，所述酸液的PH值为2-3。
若所述酸液的PH值太高，则会导致侵蚀缓慢；若所述酸液的PH值太低，则会导致侵蚀过快，影响高炉渣的孔洞成型。
在一实施例中，所述水泥掺混料的各组分粒径均在1-50mm之间。
如所述水泥掺混料的粒径太低，则会影响到混凝土的最终强度；如所述水泥掺混料的粒径太高，则会降低混凝土的混合均匀度。
在一实施例中，所述水泥掺混料还包括以下重量组分：
采石场石粉 15-31份、陶瓷厂瓷片 15-31份、粉煤灰 9-21份、脱水石膏 5-12份。
通过加入采石场石粉、陶瓷厂瓷片、粉煤灰和脱水石膏，能够有效对现有固体废料继续充分利用，同时提高水泥掺混料的品质。
在一实施例中，所述水泥掺混料还包括以下重量组分：
硅烷偶联剂 0.1-1份。
所述硅烷偶联剂可对所述水泥掺混料中各物料的表面进行表面改性，同样有利于提高所述水泥掺混料与水泥的结合强度。
在一实施例中，所述助磨剂为三乙醇胺。
本发明还提供了如上所述的一种水泥掺混料的制备方法，包括以下操作步骤：
高炉渣将经加热熔融处理并浸入酸液中急速冷却，在酸液中浸泡2-30min，得到多孔结构，将多孔结构取出清洗，烘干；
称取以下重量组分进行掺混，其中，硅石 12-21份、黑岩石 11-16份、高炉渣 68-93份、助磨剂 0.5-2份；
混合均匀后，对混合物进行研磨，研磨后将混合料保持搅拌并将温度升至800℃-1100℃进行煅烧，保持1-2h；
冷却至室温，得到水泥掺混料。
在一实施例中，在进行掺混操作时，通过锤式破碎机对各掺混的物料进行破碎，得到粒径为50mm以下的混合料。
在一实施例中，在进行掺混操作时，还包括采石场石粉 15-31份、陶瓷厂瓷片 15-31份、粉煤灰 9-21份、脱水石膏 5-12份。
在一实施例中，冷却至室温后，在混合料中加入硅烷偶联剂 0.1-1份，进行表面处理，需要说明的是，所述硅烷偶联剂需要在冷却后加入，若在煅烧时会煅烧之前加入会导致硅烷偶联剂自身的分解，从而影响其表面改性作用。
以下通过具体实施例对本发明进行说明：
实施例1：
本实施例公开了一种水泥掺混料的制备方法，包括以下步骤：
高炉渣将经加热熔融处理并浸入酸液中急速冷却，酸液PH值为3，在酸液中浸泡18min，得到多孔结构，将多孔结构取出清洗，烘干；
称取以下重量组分进行掺混，其中，硅石 12份、黑岩石 16份、高炉渣 86份、助磨剂 1份、采石场石粉 19份、陶瓷厂瓷片 21份、粉煤灰 10份、脱水石膏 5份；
混合均匀后，对混合物进行研磨，研磨后将混合料保持搅拌并将温度升至800℃进行煅烧，保持2h；
冷却至室温，在混合料中加入硅烷偶联剂 0.1份，进行表面处理，得到水泥掺混料。
标记为S1。
实施例2：
本实施例公开了一种水泥掺混料的制备方法，包括以下步骤：
高炉渣将经加热熔融处理并浸入酸液中急速冷却，酸液PH值为3，在酸液中浸泡18min，得到多孔结构，将多孔结构取出清洗，烘干；
称取以下重量组分进行掺混，其中，硅石 21份、黑岩石 11份、高炉渣 93份、助磨剂 2份、采石场石粉 15份、陶瓷厂瓷片 31份、粉煤灰21份、脱水石膏 12份；
混合均匀后，对混合物进行研磨，研磨后将混合料保持搅拌并将温度升至800℃进行煅烧，保持2h；
冷却至室温，在混合料中加入硅烷偶联剂 0.1份，进行表面处理，得到水泥掺混料。
标记为S2。
实施例3：
本实施例公开了一种水泥掺混料的制备方法，包括以下步骤：
高炉渣将经加热熔融处理并浸入酸液中急速冷却，酸液PH值为3，在酸液中浸泡18min，得到多孔结构，将多孔结构取出清洗，烘干；
称取以下重量组分进行掺混，其中，硅石 14份、黑岩石 13份、高炉渣 68份、助磨剂0.5份、采石场石粉 31份、陶瓷厂瓷片 15份、粉煤灰 9份、脱水石膏 6份；
混合均匀后，对混合物进行研磨，研磨后将混合料保持搅拌并将温度升至800℃进行煅烧，保持2h；
冷却至室温，在混合料中加入硅烷偶联剂 0.1份，进行表面处理，得到水泥掺混料。
标记为S3。
实施例4：
本实施例公开了一种水泥掺混料的制备方法，包括以下步骤：
高炉渣将经加热熔融处理并浸入酸液中急速冷却，酸液PH值为2，在酸液中浸泡25min，得到多孔结构，将多孔结构取出清洗，烘干；
称取以下重量组分进行掺混，其中，硅石 15份、黑岩石 13份、高炉渣 75份、助磨剂 1份、陶瓷厂瓷片 15份、粉煤灰 10份、脱水石膏 6份；
混合均匀后，对混合物进行研磨，研磨后将混合料保持搅拌并将温度升至800℃进行煅烧，保持2h；
冷却至室温，在混合料中加入硅烷偶联剂 0.2份，进行表面处理，得到水泥掺混料。
标记为S4。
对比例1：
本对比例用于对比说明，公开了一种水泥掺混料的制备方法，包括以下步骤：
高炉渣将经加热熔融处理并浸入水中急速冷却，水PH值为7，在水中浸泡18min，将高炉渣取出清洗，烘干；
称取以下重量组分进行掺混，其中，硅石 12份、黑岩石 16份、高炉渣 86份、助磨剂 1份、采石场石粉 19份、陶瓷厂瓷片 21份、粉煤灰 10份、脱水石膏 5份；
混合均匀后，对混合物进行研磨，研磨后将混合料保持搅拌并将温度升至800℃进行煅烧，保持2h；
冷却至室温，在混合料中加入硅烷偶联剂 0.1份，进行表面处理，得到水泥掺混料。
标记为D1。
对比例2：
本对比例用于对比说明，公开了一种水泥掺混料的制备方法，包括以下步骤：
称取以下重量组分进行掺混，其中，硅石 12份、黑岩石 16份、高炉渣 86份、助磨剂 1份、采石场石粉 19份、陶瓷厂瓷片 21份、粉煤灰 10份、脱水石膏 5份；
混合均匀后，对混合物进行研磨，研磨后将混合料保持搅拌并将温度升至800℃进行煅烧，保持2h；
冷却至室温，在混合料中加入硅烷偶联剂 0.1份，进行表面处理，得到水泥掺混料。
标记为D2。
样本检测
将实施例1-4所制得的水泥掺混料S1、S2、S3、S4以及对比例1、对比例2制得的水泥掺混料D1、D2分别替代5％的市售硅酸盐水泥与硅灰混合之后，与市售硅酸盐水泥、硅灰、沙子、石子和高效减水剂制备混凝土样品，放入温度20℃、湿度95%的养护室中40天，测试其抗压强度，计入表1中：
表1
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对比例1 对比例2
抗压强度 59MPa 63MPa 61MPa 56MPa 45MPa 41 MPa
综上可知，相比于对比例提供的掺混料，采用本发明提供的水泥掺混料进行混凝土的掺混，能够有效替代混凝土中的部分硅酸盐水泥与硅灰，能够有效提高混凝土的抗压强度。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种水泥掺混料，其特征在于，由以下重量组分的原料制备得到：硅石 12-21份、黑岩石 11-16份、高炉渣 68-93份、助磨剂 0.5-2份；
所述高炉渣经过以下操作处理：经加热熔融处理并浸入酸液中急速冷却，在酸液中浸泡2-30min，得到多孔结构。
2.根据权利要求1所述的一种水泥掺混料，其特征在于，所述酸液的PH值为2-3。
3.根据权利要求1所述的一种水泥掺混料，其特征在于，所述水泥掺混料的各组分粒径均在1-50mm之间。
4.根据权利要求1所述的一种水泥掺混料，其特征在于，所述水泥掺混料还包括以下重量组分：
采石场石粉 15-31份、陶瓷厂瓷片 15-31份、粉煤灰 9-21份、脱水石膏 5-12份。
5.根据权利要求1所述的一种水泥掺混料，其特征在于，所述水泥掺混料还包括以下重量组分：
硅烷偶联剂 0.1-1份。
6.根据权利要求1所述的一种水泥掺混料，其特征在于，所述助磨剂为三乙醇胺。
7.如权利要求1-6任意一项所述的一种水泥掺混料的制备方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
高炉渣将经加热熔融处理并浸入酸液中急速冷却，在酸液中浸泡2-30min，得到多孔结构，将多孔结构取出清洗，烘干；
称取以下重量组分进行掺混，其中，硅石 12-21份、黑岩石 11-16份、高炉渣 68-93份、助磨剂 0.5-2份；
混合均匀后，对混合物进行研磨，研磨后将混合料保持搅拌并将温度升至800℃-1100℃进行煅烧，保持1-2h；
冷却至室温，得到水泥掺混料。
8.根据权利要求7所述的一种水泥掺混料的制备方法，其特征在于，在进行掺混操作时，通过锤式破碎机对各掺混的物料进行破碎，得到粒径为50mm以下的混合料。
9.根据权利要求7所述的一种水泥掺混料的制备方法，其特征在于，在进行掺混操作时，还包括采石场石粉 15-31份、陶瓷厂瓷片 15-31份、粉煤灰 9-21份、脱水石膏 5-12份。
10.根据权利要求7所述的一种水泥掺混料的制备方法，其特征在于，冷却至室温后，在混合料中加入硅烷偶联剂 0.1-1份，进行表面处理。
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