CN113929382A - 一种全固废骨料超高强混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全固废骨料超高强混凝土及其制备方法，全固废骨料超高强混凝土中各原料的用量为：普通硅酸盐水泥500‑580kg/m3、高活性掺合料100‑160kg/m3、精选尾矿砂550‑600kg/m3、固废骨料950‑1020kg/m3、高效减水剂6‑10kg/m3、碱骨料反应抑制剂12‑16kg/m3、粘度调节剂0.5‑1.1kg/m3，水灰比控制范围0.32‑0.36。本发明的全固废骨料超高强混凝土的力学性能良好，28d抗压强度可达40MPa以上，满足普通建筑用混凝土的强度等级要求，并且粗细骨料全部由尾矿砂和冶金渣或建筑废弃混凝土代替，节省了大量天然矿物质骨料，符合国家节约能源、节约资源的战略需求。
Description
技术领域
本发明涉及工程建筑材料的技术领域，尤其涉及一种全固废骨料超高强混凝土及其制备方法。
背景技术
随着经济和社会的快速发展，对工业产品的消耗量迅速增多，同时工业产品生产过程中产生了大量的固体废弃物，如尾矿、冶金渣和建筑垃圾等。目前大量消纳固体废弃物的方法主要是充填矿坑、路基填充找平，由于固体废弃物中含有有害有毒离子，上述利用固废废弃物的方式会污染地下水。而将固体废弃物应用到建筑材料中，由于建筑材料硬化后，可将有害有毒离子固化在硬化体内，减少对环境和水系统的危害。然而，目前在建筑材料领域固体废弃物的利用率较低，不足固体废弃物堆存量和产生量的30％。
混凝土材料是使用量最大、应用范围最广的建筑材料之一，目前固体废弃物应用于混凝土中主要是作为混凝土掺合料使用，不能达到大规模应用固体废弃物的目的。鉴于此，本发明将固体废弃物经过合适的工艺处理后，作为混凝土用量最大的原料骨料使用，以解决固体废弃物利用率低的问题。
发明内容
基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种全固废骨料超高强混凝土及其制备方法。为保证应用固体废弃物作为骨料的混凝土具有良好的工作性和优异的力学性能，能满足建筑施工需要，本发明提出一种全固废骨料超高强混凝土及其制备方法，可以实现混凝土中的粗细骨料全由处理后的固废代替，并且保证混凝土的性能不降低，达到混凝土大量消纳固体废弃物的目的。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种全固废骨料超高强混凝土，全固废骨料超高强混凝土中各原料的用量为：普通硅酸盐水泥500-580kg/m3、高活性掺合料100-160kg/m3、精选尾矿砂550-600kg/m3、固废骨料950-1020kg/m3、高效减水剂6-10kg/m3、碱骨料反应抑制剂12-16kg/m3、粘度调节剂0.5-1.1kg/m3，水灰比控制范围0.32-0.36。
作为上述技术方案的优选，本发明提供的全固废骨料超高强混凝土进一步包括下列技术特征的部分或全部：
作为上述技术方案的改进，所述普通硅酸盐水泥为52.5级普通硅酸盐水泥，其碱含量不大于0.3％。
作为上述技术方案的改进，所述高活性掺合料为含活性SiO2、Al2O3、Fe2O3总量不低于60％的天然或工业副产矿物质材料。
作为上述技术方案的改进，所述精选尾矿砂为铜尾矿、铁尾矿、锰尾矿、石英尾矿等经过分选-水洗-酸浸-碱中和-水洗-烘干的处理工艺得到的粒径在4.75mm-0.075mm范围内的压碎指标不大于20％尾矿砂。
作为上述技术方案的改进，所述固废骨料为钢渣、镍铁合金渣、钒钛合金渣、建筑废弃混凝土经过破碎-分选-水洗-喷涂改性丙烯酸酯乳液-烘干的处理工艺得到粒径范围在5mm-25mm范围内的连续级配骨料。
作为上述技术方案的改进，所述高效减水剂为聚羧酸系高效减水剂。
作为上述技术方案的改进，所述碱骨料反应抑制剂由碳酸锂、氯化锂、碳酸钡、硫酸钡、氯化钡以任意比例混合而成。
作为上述技术方案的改进，所述粘度调节剂为木薯淀粉和温伦胶中的一种或按任意比例混合而成。
一种如上任一所述的全固废骨料超高强混凝土的制备方法，包括如下步骤：按照配合比依次将精选尾矿砂、固废骨料、碱骨料反应抑制剂加入搅拌机中，干拌1-2min，再将普通硅酸盐水泥、高活性掺合料、粘度调节剂、高效减水剂依次加入搅拌机中，继续搅拌1-2min，混合均匀，然后加入拌和水，搅拌2-3min，即得所述全固废骨料超高强混凝土。
创新点:
1)采用尾矿、尾砂、冶金渣、建筑等固体废弃物作为混凝土的全部骨料和集料，大量消纳固体废弃物，得到的混凝土工作性良好、力学性能优异，属环境友好型建筑材料，有利于推动固体废弃物在建材领域的大规模应用。
2)采用全固废骨料超高强混凝土的骨料处理工艺简单，适合大规模推广应用，得到的混凝土工作性能优异，
3)并采用碱骨料反应抑制剂，阻碍大量应用固废的混凝土的体积膨胀，使其具有良好的体积稳定性。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下有益效果：
1)发明提供的全固废骨料超高强混凝土的粗细骨料全部由尾矿砂和冶金渣或建筑废弃混凝土代替，节省了大量天然矿物质骨料，减少对矿山的开采和破坏，同时消纳的固体废弃物有毒有害离子固化在混凝土中，对环境无危害，减少了固体废弃物的堆存，将固体废弃物作为资源进行再利用，符合国家节约能源、节约资源的战略需求。
2)全固废骨料超高强混凝土的力学性能良好，28d抗压强度可达40MPa以上，满足普通建筑用混凝土的强度等级要求。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，详细说明如下。
具体实施方式
下面详细说明本发明的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本发明的原理，本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。
实施例1
一种全固废骨料超高强混凝土配合比见表1。
表1实施例1全固废骨料超高强混凝土配合比(kg/m3)
其中，精选尾矿砂为铜尾矿砂；固废骨料为钢渣骨料；粘度调节剂为木薯淀粉。
实施例2
一种全固废骨料超高强混凝土配合比见表2。
表2实施例2全固废骨料超高强混凝土配合比(kg/m3)
其中，精选尾矿砂为铁尾矿砂；固废骨料为镍铁合金渣骨料；粘度调节剂为木薯淀粉。
实施例3
一种全固废骨料超高强混凝土配合比见表3。
表3实施例3全固废骨料超高强混凝土配合比(kg/m3)
其中，精选尾矿砂为锰尾矿砂；固废骨料为钒钛合金渣骨料；粘度调节剂为温伦胶。
实施例4
一种全固废骨料超高强混凝土配合比见表4。
表4实施例4全固废骨料超高强混凝土配合比(kg/m3)
其中，精选尾矿砂为石英尾矿砂；固废骨料为建筑废弃混凝土骨料；粘度调节剂为温伦胶。
实施例5
一种全固废骨料超高强混凝土配合比见表5。
表5实施例5全固废骨料超高强混凝土配合比(kg/m3)
其中，精选尾矿砂为铜尾矿砂、铁尾矿砂、锰尾矿砂、石英尾矿砂按1：1：1：1比例的混合物；固废骨料为钢渣骨料、镍铁合金渣骨料、钒钛合金渣骨料、建筑废弃混凝土骨料按1：1：1：1比例的混合物；粘度调节剂为木薯淀粉和温伦胶按1：1比例的混合物。
对实施例1-5提供的混凝土进行测试，具体性能测试方法参照GBT 50080-2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》、GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》和GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》，结果见表6。
表6实施例1-5提供的混凝土性能测试结果
上述结果表明：本实施例所得全固废骨料混凝土具有良好的工作性能、力学性能和耐久性。
本发明所列举的各原料，以及本发明各原料的上下限、区间取值，以及工艺参数(如温度、时间等)的上下限、区间取值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。
以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种全固废骨料超高强混凝土，其特征在于，全固废骨料超高强混凝土中各原料的用量为：普通硅酸盐水泥500-580kg/m3、高活性掺合料100-160kg/m3、精选尾矿砂550-600kg/m3、固废骨料950-1020kg/m3、高效减水剂6-10kg/m3、碱骨料反应抑制剂12-16kg/m3、粘度调节剂0.5-1.1kg/m3，水灰比控制范围0.32-0.36。
2.如权利要求1所述的全固废骨料超高强混凝土及其制备方法，其特征在于：所述普通硅酸盐水泥为52.5级普通硅酸盐水泥，其碱含量不大于0.3％。
3.如权利要求1所述的全固废骨料超高强混凝土及其制备方法，其特征在于：所述高活性掺合料为含活性SiO2、Al2O3、Fe2O3总量不低于60％的天然或工业副产矿物质材料。
4.如权利要求1所述的全固废骨料超高强混凝土及其制备方法，其特征在于：所述精选尾矿砂为铜尾矿、铁尾矿、锰尾矿、石英尾矿等经过分选-水洗-酸浸-碱中和-水洗-烘干的处理工艺得到的粒径在4.75mm-0.075mm范围内的压碎指标不大于20％尾矿砂。
5.如权利要求1所述的全固废骨料超高强混凝土及其制备方法，其特征在于：所述固废骨料为钢渣、镍铁合金渣、钒钛合金渣、建筑废弃混凝土经过破碎-分选-水洗-喷涂改性丙烯酸酯乳液-烘干的处理工艺得到粒径范围在5mm-25mm范围内的连续级配骨料。
6.如权利要求1所述的全固废骨料超高强混凝土及其制备方法，其特征在于：所述高效减水剂为聚羧酸系高效减水剂。
7.如权利要求1所述的全固废骨料超高强混凝土及其制备方法，其特征在于：所述碱骨料反应抑制剂由碳酸锂、氯化锂、碳酸钡、硫酸钡、氯化钡以任意比例混合而成。
8.如权利要求1所述的全固废骨料超高强混凝土及其制备方法，其特征在于：所述粘度调节剂为木薯淀粉和温伦胶中的一种或按任意比例混合而成。
9.一种如权利要求1-8任一所述的全固废骨料超高强混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：按照配合比依次将精选尾矿砂、固废骨料、碱骨料反应抑制剂加入搅拌机中，干拌1-2min，再将普通硅酸盐水泥、高活性掺合料、粘度调节剂、高效减水剂依次加入搅拌机中，继续搅拌1-2min，混合均匀，然后加入拌和水，搅拌2-3min，即得所述全固废骨料超高强混凝土。
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2021
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