CN113754363B - 一种可利用矿渣的轻质耐高温混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种可利用矿渣的轻质耐高温混凝土及其制备方法，包括如下质量份数的原料：矿渣：60‑70份；细砂：20‑30份；水泥：20‑30份；无机纤维：3‑7份；环氧树脂：5‑10份；水：60‑80份；减水剂：2‑3；发泡剂：2‑4份；乳化高分子物质：5‑10份。本申请采用环氧树脂以及乳化高分子物质来协调矿渣粒径和质量不均的情况，使得基本上可以保证在矿渣有限的变化幅度之内，其具有相对稳定的性质，再次由于有发泡剂的存在，当骨料粒径在一定范围之内变化时，对于最终的混凝土的性能影响较小，从而适应了矿渣粒径不均的现象。本申请的矿渣可以采用煤矸石等常规的矿渣。

Description

一种可利用矿渣的轻质耐高温混凝土及其制备方法
技术领域
本申请涉及一种可利用矿渣的轻质耐高温混凝土及其制备方法。
背景技术
矿渣作为矿石废物，使用的场景不多，且由于矿渣自身的组份会发生一定的变化，而其性质的变化自然而然的影响到其使用对象的性质，如在混凝土当中，矿渣一般作为骨料加入，在矿渣中由于其组份和粒度若进行较为详细的控制，花费过高，这会使得矿渣的使用在经济上变的没有价值，因此如何在其他组份当中弥补矿渣的上述不足，在矿渣质量低成本控制的前提下，保证混凝土质量的稳定性变的较为重要。
发明内容
为了解决上述问题，本申请一方面提出了一种可利用矿渣的轻质耐高温混凝土，包括如下质量份数的原料：矿渣：60-70份；细砂：20-30份；水泥：20-30份；无机纤维：3-7份；环氧树脂：5-10份；水：60-80份；减水剂：2-3；发泡剂：2-4份；乳化高分子物质：5-10份。本申请采用环氧树脂以及乳化高分子物质来协调矿渣粒径和质量不均的情况，使得基本上可以保证在矿渣有限的变化幅度之内，其具有相对稳定的性质，再次由于有发泡剂的存在，当骨料粒径在一定范围之内变化时，对于最终的混凝土的影响较小，从而适应了矿渣质量不均的现象。本申请的矿渣可以采用煤矸石等常规的矿渣。
优选的，所述乳化高分子物质为烟煤萃取物，所述烟煤萃取物是烟煤经CS2/NMP萃取剂进行萃取然后反萃得到烟煤萃取物；所述乳化高分子物质中还含有沥青。本申请之所以采用CS2/NMP萃取剂，主要目的有二，一个是保证萃取得到的物质有较好的交联特性，另外一个目的是保证萃取量，降低制造成本。
优选的，其特征在于：所述烟煤萃取物按照如下方式得到：
将烟煤置于体积比为1：1的CS2，NMP的混合溶剂中，所述混合溶剂与烟煤质量比为5-10：1，然后搅拌萃取不少于3h，然后离心分离得到萃取液，如此反复萃取不少于两次，然后将萃取液合并，再加入去离子水进行反萃，搅拌离心得到下部沉淀进行真空干燥即为烟煤萃取物。
优选的，所述沥青和烟煤萃取物的质量比为1：1-1.5。
优选的，所述乳化高分子物质按照如下方式制备得到：在乳化设备中，将沥青加热到软化点之上，然后加入烟煤萃取物，然后加入乳化剂，消泡剂，并且进行高速剪切得到乳化高分子物质。
优选的，所述乳化剂为皂液，所述皂液的温度为60-70℃，所述乳化剂在乳化高分子物质的质量比为40-50wt％，所述消泡剂的质量比为0.3-0.5wt％。
优选的，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
优选的，所述细砂为200-1000目之间的细砂。
另一方面，提出了一种如权利要求1所述的可利用矿渣的轻质耐高温混凝土的制备方法，包括如下步骤：
S1.将矿渣、细砂、水泥、无机纤维、减水剂进行搅拌混合；
S2.在搅拌的情况下加入水进行继续搅拌；
S3.加入环氧树脂、乳化高分子化合物、发泡剂进行高速搅拌。
优选的，在S1和S2中进行低速搅拌，转速为20-50r/min；在S3中进行高速搅拌，转速为100-120r/min。本申请采用二级混合的目的是提高环氧树脂以及乳化高分子物质在内部混合的便利程度，避免发生团聚，以起到更好的混合效果，提高混凝土自身的性能稳定性。
本申请能够带来如下有益效果：
1.本申请采用环氧树脂以及乳化高分子物质来协调矿渣粒径和质量不均的情况，使得基本上可以保证在矿渣有限的变化幅度之内，其具有相对稳定的性质，再次由于有发泡剂的存在，当骨料粒径在一定范围之内变化时，对于最终的混凝土的影响较小，从而适应了矿渣质量不均的现象。本申请的矿渣是采用的煤矸石；
2.本申请之所以采用CS2/NMP萃取剂，主要目的有二，一个是保证萃取得到的物质有较好的交联特性，另外一个目的是保证萃取量，降低制造成本；
3.本申请采用二级混合的目的是提高环氧树脂以及乳化高分子物质在内部混合的便利程度，避免发生团聚，以起到更好的混合效果，提高混凝土自身的性能稳定性。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本申请进行详细阐述。
本申请通过如下的合成以及表征方面的实施例来说明该申请的具体实施方式，具体包括如下步骤：
S1.烟煤萃取物的制备：
将烟煤置于体积比为1：1的CS2，NMP的混合溶剂中，所述混合溶剂与烟煤质量比为5-10：1，然后搅拌萃取不少于3h，然后离心分离得到萃取液，如此反复萃取不少于两次，然后将萃取液合并，再加入去离子水进行反萃，搅拌离心得到下部沉淀进行真空干燥即为烟煤萃取物；
S2.乳化高分子物质的制备：
沥青采用高温沥青，沥青和烟煤萃取物的质量比为1：1-1.5，述乳化高分子物质按照如下方式制备得到：在乳化设备中，将沥青加热到软化点之上，然后加入烟煤萃取物，然后加入乳化剂，消泡剂，并且进行高速剪切得到乳化高分子物质。所述乳化剂为皂液，所述皂液的温度为60-70℃，所述乳化剂在乳化高分子物质的质量比为40-50wt％，所述消泡剂的质量比为0.3-0.5wt％。
具体如表1所示：
表1：
Figure BDA0003265313190000041
S3.将煤矸石矿渣、细砂、水泥、无机纤维、减水剂进行搅拌混合，转速为20-50r/min；减水剂为聚羧酸减水剂；细砂为200-1000目之间的细砂。
S4.在搅拌的情况下加入水进行继续搅拌，转速为20-50r/min；
S5.加入环氧树脂、乳化高分子化合物、发泡剂进行高速搅拌得到混凝土浆料，100-120r/min。
具体物质如表2所示：
表2：
Figure BDA0003265313190000042
S6.将混凝土浆料浇筑到模具之中，先自然养护48h后进行脱模，脱模之后在自然条件下继续养护30天得到混凝土块；
S7.对得到的混凝土块进行如下参数的表征，干密度、抗压强度、抗折强度、抗火性能。
其中抗火性能按照如下方式测定表征得到：制备20cm*20cm*50cm的长方体柱体，然后两侧夹持，利用氢气火焰枪直接加热长方体柱体的中间部分，记录长方体柱体失效变形的时间，具体如表3所示：
表3：
序号 干密度(kg/m<sup>3</sup>) 抗压强度(MPa) 抗折强度(MPa) 抗火性能(h)
1 740 18.3 4.7 2.3
2 795 24.4 5.1 2.7
3 782 23.1 4.8 2.4
4 755 19.7 4.5 2.9
5 804 20.8 4.4 2.5
6 778 21.2 3.9 2.1
7 872 15.3 2.1 1.0
8 791 16.5 1.9 1.1
9 763 11.9 1.7 1.3
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (5)

1.一种可利用矿渣的轻质耐高温混凝土，其特征在于：包括如下质量份数的原料：矿渣：60-70份；细砂：20-30份；水泥：20-30份；无机纤维：3-7份；环氧树脂：5-10份；水：60-80份；减水剂：2-3份；发泡剂：2-4份；乳化高分子物质：5-10份；
所述乳化高分子物质包括烟煤萃取物和沥青，所述烟煤萃取物是烟煤经CS2/NMP萃取剂进行萃取然后反萃得到烟煤萃取物；所述烟煤萃取物按照如下方式得到：将烟煤置于体积比为1：1的CS2，NMP的混合溶剂中，所述混合溶剂与烟煤质量比为5-10：1，然后搅拌萃取不少于3 h，然后离心分离得到萃取液，如此反复萃取不少于两次，然后将萃取液合并，再加入去离子水进行反萃，搅拌离心得到下部沉淀进行真空干燥即为烟煤萃取物；
所述沥青和烟煤萃取物的质量比为1：1-1.5；所述乳化高分子物质按照如下方式制备得到：在乳化设备中，将沥青加热到软化点之上，然后加入烟煤萃取物，然后加入乳化剂，消泡剂，并且进行高速剪切得到乳化高分子物质；
所述细砂为200-1000目之间的细砂。
2.根据权利要求1所述的一种可利用矿渣的轻质耐高温混凝土，其特征在于：所述乳化剂为皂液，所述皂液的温度为60-70℃，所述乳化剂在乳化高分子物质的质量比为40-50wt%，所述消泡剂的质量比为0.3-0.5wt%。
3.根据权利要求1所述的一种可利用矿渣的轻质耐高温混凝土，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸减水剂。
4.一种如权利要求1所述的可利用矿渣的轻质耐高温混凝土的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1.将矿渣、细砂、水泥、无机纤维、减水剂进行搅拌混合；
S2.在搅拌的情况下加入水进行继续搅拌；
S3.加入环氧树脂、乳化高分子化合物、发泡剂进行高速搅拌。
5.根据权利要求4所述的一种可利用矿渣的轻质耐高温混凝土的制备方法，其特征在于：在S1和S2中进行低速搅拌，转速为20-50r/min；在S3中进行高速搅拌，转速为100-120r/min。
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