CN112608117A - 一种碱激发无熟料耐火自流平混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种碱激发无熟料耐火自流平混凝土，其质量份组成为：胶凝材料225～550份、碱激发剂10～20份、粗集料1000～1200份、细集料800～1100份、水150～200份、外加剂0.2～0.5份。本发明还包括该混凝土的制备方法，包括以下一，对钢渣、废玻璃、磷渣进行破碎；二，对铜尾矿进行研磨获取粗骨料和细骨料；三，对步骤一中的破碎料研磨；四，将步骤三中得到的研磨料加入碱激发剂、水、外加剂、粗骨料、细骨料进行混合搅拌制得无熟料耐火自流平混凝土。本发明充分利用了固体废弃物，避免了水泥熟料的使用，实现固废资源的高效利用。

Description

一种碱激发无熟料耐火自流平混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种种植屋面系统用的碱激发无熟料耐火自流平混凝土及其制备方法
背景技术
随着人类的不断发展，全球能源和环境的日益消耗与破坏，在建筑领域，为了降低建筑能耗，实现更高品质的居住环境，提出了新型绿色种植屋面的建筑策略。这种种植屋面既可以保温隔热，缓解温室效应；也可以保护建筑的屋面构造层，延长建筑的使用寿命。但是绿色种植屋面存在着一个很大的缺陷，即如何阻止植物根系的生长产生的穿刺破坏。现有的阻根技术一般分为两种，物理阻根和化学阻根，化学阻根技术成本较高，同时也具有一定的局限性。因此从物理阻根技术入手解决刚性屋面的防水性能，从经济社会效益方面是较好的技术手段。
钢渣、废玻璃、磷渣、铜尾矿都是固体废弃物。钢渣是炼铁冶金工业中产生的废渣；废玻璃是人们日常生产生活中所丢弃的固体废弃物；磷渣是电炉法生产黄磷时，在炉内定期排出的一种低熔点炉渣；铜尾矿是由矿石经粉碎、精选后所剩下的细粉沙粒组成。固废的处理成为了亟待解决的问题，大量的堆砌会侵占土地，而且对生态环境会造成严重的破坏。
碱激发胶凝材料是近年来流行的一种新型无机非金属胶凝材料。与传统的水泥相比，它具有更好的机械性能，抗腐蚀性能，抗碳化性能等。同时碱激发胶凝材料制备工艺简单、能耗低、经济环保，是本世纪最具发展潜力的一种胶凝材料。
自流平混凝土具有高流动性、高粘聚性、高保水性、高填充性以及良好的力学性能和耐久性能，同时能简化复杂的施工工艺，有效的防止因振捣不善而出现的结构离析与质量事故。目前，自流平混凝土已经广泛运用于公路工程、铁路工程和建筑工程中。然而，制备自流平混凝土的技术要求较高、耗费的材料较多、原材料成本提高导致成本逐渐升高，广泛的使用水泥熟料也会对环境造成的较大的污染。因此，寻找一种无熟料、多功能性、节能环保的自流平混凝土势在必行。
发明内容
本发明目的是充分利用固体废弃物，避免水泥熟料的使用，实现固废资源的高效利用。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种碱激发无熟料耐火自流平混凝土，其质量份组成为：胶凝材料225～550份、碱激发剂10～20份、粗集料1000～1200份、细集料800～1100份、水150～200份、外加剂0.2～0.5份。
进一步地，所述胶凝材料为钢渣、废玻璃、磷渣的混合料，其中各物料质量份数配比为，钢渣：废玻璃：磷渣＝(75份-150份)：(75份-200份)：(75份-200份)。
进一步地，所述碱激发剂为电石渣和硫酸钠的混合物，电石渣与硫酸钠的比例为1:2。
进一步地，所述粗集料、细集料分别为不同颗粒直径的为铜尾矿骨料。
进一步地，所述外加剂为聚羧酸类减水剂。
本发明还包括一种碱激发无熟料耐火自流平混凝土的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，称取一定量的钢渣、废玻璃、磷渣分别送入破碎机中破碎，对各破碎料进行筛分，分别筛分得到平均颗粒直径为20～50μm破碎料；
步骤二，称取一定量的铜尾矿送入球磨机中研磨，筛分得到平均颗粒直径为8～10mm的粗骨料，以及平均颗粒直径为3-4.75mm的细骨料；
步骤三，将步骤一所得到的三种颗粒直径为20～50μm破碎料分别送入湿式球磨机中，按照水料重量比0.5-0.6加水，再加入1-5份助磨剂，球磨1-2h；
将钢渣、废玻璃、磷渣三种破碎料分别研磨至颗粒平均颗粒直径为6-10μm、3-5μm、5-8μm，分别得到三种浆料；
步骤四，将步骤三所得的三种浆料混合，钢渣：废玻璃：磷渣＝(75份-150份)：(75份-200份)：(75份-200份)，置于搅拌机中加入质量份数10-20份碱激发剂、150-200份水、0.2-0.5份外加剂、1000-1200份步骤二中所得粗骨料，800-1100份步骤二中所得细骨料，混合搅拌后得到无熟料耐火自流平混凝土。
进一步地，所述助磨剂为聚合多元醇类或三乙醇胺类助磨剂。
进一步地，所述湿式球磨机中研磨球直径为1-5mm的氧化锆或氧化铝的一种或两种的复合物；湿式球磨机转速为40～50r/s。
本发明的有益效果：
1.选取钢渣、废玻璃、磷渣替代水泥作为胶凝材料，提高了固废利用率，节能环保；通过湿磨对不同物料的颗粒进行整形，尤其是对废玻璃的颗粒整形，结合废玻璃和磷渣表面较差的亲水性，大大提升混凝土的流动性；通过钢渣的加入，提升混凝土的耐水冲刷性能和耐磨性。
2.采用电石渣和硫酸钠作为激发剂，反应过程中，通过电石渣、钢渣中的氢氧化钙和硫酸钠反应生成氢氧化钠和石膏，一方面提高了环境的pH值，提高了碱度，有利于废玻璃的反应；另一方面与钢渣中的铝相反应生成钙矾石，通过废玻璃与钢渣的水化反应促进混凝土早期抗压抗折强度的提升，同时保持较好的体积稳定性；
3.磷渣可以控制混凝土凝结时间的调控性，同时磷渣的反应对混凝土的后期强度增长提供重要条件，使混凝土具有更好的机械性能与工作性能；
4.混凝土中所用的粗细骨料采用颗粒级配不同的铜尾矿，利用铜元素预防植物根系对种植屋面的穿刺，提高混凝土的耐根穿刺性能；
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步描述。为了更好的进行对比，实施例1为采用水泥作为胶凝材料所制备的混凝土。
实施例1——对照组：
取水泥450份、水175份、细骨料1100份、粗骨料900份、外加剂0.35份的质量份按比例搅拌均匀得到混凝土；
实施例2-4为本发明部分实施例：
实施例2：
(1)称取一定量的钢渣、废玻璃、磷渣分别送入破碎机中破碎至平均颗粒直径为20-50μm；
(2)称取一定份数的铜尾矿送入球磨机中，筛分得到平均颗粒直径为8-10mm的粗骨料；平均颗粒直径为3-4.75mm的细骨料；
(3)将步骤(1)所得到的三种破碎料分别送入湿式球磨机中。按照水料重量比0.5-0.6加水，再加入1-5份助磨剂，球磨1-2h，将钢渣、废玻璃、磷渣三种破碎料分别球磨至颗粒平均直径为6-10μm、3-5μm、1-5μm，分别得到三种浆料；
(4)将步骤(3)所得的三种浆料按照钢渣75份、废玻璃75份、磷渣75份，混合置于搅拌机中，加入质量份数为10份的碱激发剂、150份水、0.2份外加剂、步骤(2)所得的粗骨料1000份、步骤(2)所得的细骨料800份，混合搅拌后得到无熟料耐火自流平混凝土。
实施例3：
(1)称取一定量的钢渣、废玻璃、磷渣分别送入破碎机中破碎至平均颗粒直径为20-50μm；
(2)称取一定份数的铜尾矿送入球磨机中，筛分得到平均颗粒直径为8-10mm的粗骨料；平均颗粒直径为3-4.75mm的细骨料；
(3)将步骤(1)所得到的三种破碎料分别送入湿式球磨机中。按照水料重量比0.5-0.6加水，再加入1-5份助磨剂，球磨1-2h，将钢渣、废玻璃、磷渣三种破碎料分别球磨至颗粒平均直径为6-10μm、3-5μm、1-5μm，分别得到三种浆料；
(4)将步骤(3)所得的三种浆料按照钢渣150份、废玻璃150份、磷渣150份，混合置于搅拌机中，加入质量份数为15份的碱激发剂、175份水、0.35份外加剂、步骤(2)所得的粗骨料1100份、步骤(2)所得的细骨料900份，混合搅拌后得到无熟料耐火自流平混凝土。
实施例4：
(1)称取一定量的钢渣、废玻璃、磷渣分别送入破碎机中破碎至平均颗粒直径为20-50μm；
(2)称取一定份数的铜尾矿送入球磨机中，筛分得到平均颗粒直径为8-10mm的粗骨料；平均颗粒直径为3-4.75mm的细骨料；
(3)将步骤(1)所得到的三种破碎料分别送入湿式球磨机中。按照水料重量比0.5-0.6加水，再加入1-5份助磨剂，球磨1-2h，将钢渣、废玻璃、磷渣三种破碎料分别球磨至颗粒平均直径为6-10μm、3-5μm、1-5μm，分别得到三种浆料；
(4)将步骤(3)所得的三种浆料按照钢渣150份、废玻璃200份、磷渣200份，混合置于搅拌机中，加入质量份数为20份的碱激发剂、200份水、0.5份外加剂、步骤(2)所得的粗骨料1200份、步骤(2)所得的细骨料1000份，混合搅拌后得到无熟料耐火自流平混凝土。
表1
Figure BDA0002842501150000051
依据国家标准GBT17671-1999水泥胶砂强度试验方法进行28d抗压强度测试；
按照国家标准GB/T50082《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法标准》的规定进行混凝土抗渗系数测试；
根据GBT50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准行业标准、国家规范》进行坍落度、扩展度的测试；
根据GB50345-2012《屋面工程技术规范》进行耐根穿刺性能的测试；
上述组分制得的普通混凝土的基本性能为：见表2
表2
Figure BDA0002842501150000052
Figure BDA0002842501150000061
结合表1、2可知，本发明制备的碱激发无熟料耐火自流平混凝土具有较好的抗压强度、抗渗性能，同时能实现自流平，加入铜尾矿后屋面植物无坏死，无穿透。随着掺量范围内胶凝材料和碱激发剂的增加，抗压强度得到提高，由于废玻璃掺量的增加，流动性和耐火性得到改善，同时铜尾矿的增加，耐根穿刺性能提升。

Claims (8)

1.一种碱激发无熟料耐火自流平混凝土，其特征在于，其质量份组成为：
胶凝材料225～550份、碱激发剂10～20份、粗集料1000～1200份、细集料800～1100份、水150～200份、外加剂0.2～0.5份。
2.根据权利要求1所述的一种碱激发无熟料耐火自流平混凝土，其特征在于，所述胶凝材料为钢渣、废玻璃、磷渣的混合料，其中各物料质量份配比为，钢渣：废玻璃：磷渣＝(75份-150份)：(75份-200份)：(75份-200份)。
3.根据权利要求1所述的一种碱激发无熟料耐火自流平混凝土，其特征在于，所述碱激发剂为电石渣和硫酸钠的混合物，电石渣与硫酸钠的比例为1:2。
4.根据权利要求1所述的一种碱激发无熟料耐火自流平混凝土，其特征在于，所述粗集料、细集料分别为不同颗粒直径的为铜尾矿骨料。
5.根据权利要求1所述的一种碱激发无熟料耐火自流平混凝土，其特征在于，所述外加剂为聚羧酸类减水剂。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种碱激发无熟料耐火自流平混凝土的制备方法，其特征在于,包括如下步骤：
步骤一，称取一定量的钢渣、废玻璃、磷渣分别送入破碎机中破碎，对各破碎料进行筛分，分别筛分得到平均颗粒直径为20～50μm破碎料；
步骤二，称取一定量的铜尾矿送入球磨机中研磨，筛分得到平均颗粒直径为8～10mm的粗骨料，以及平均颗粒直径为3-4.75mm的细骨料；
步骤三，将步骤一所得到的三种颗粒直径为20～50μm破碎料分别送入湿式球磨机中，按照水料重量比0.5-0.6加水，再加入1-5份助磨剂，球磨1-2h；
将钢渣、废玻璃、磷渣三种破碎料分别研磨至颗粒平均颗粒直径为6-10μm、3-5μm、5-8μm，分别得到三种浆料；
步骤四，将步骤三所得的三种浆料混合，钢渣：废玻璃：磷渣＝(75份-150份)：(75份-200份)：(75份-200份)，置于搅拌机中加入质量份数10-20份碱激发剂、150-200份水、0.2-0.5份外加剂、1000-1200份步骤二中所得粗骨料，800-1100份步骤二中所得细骨料，混合搅拌后得到无熟料耐火自流平混凝土。
7.根据权利要求6所述的一种碱激发无熟料耐火自流平混凝土的制备方法，其特征在于,所述助磨剂为聚合多元醇类或三乙醇胺类助磨剂。
8.根据权利要求6所述的一种碱激发无熟料耐火自流平混凝土的制备方法，其特征在于,所述湿式球磨机中研磨球直径为1-5mm的氧化锆或氧化铝的一种或两种的复合物；湿式球磨机转速为40～50r/s。
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