CN114315247A - 一种硼泥陶粒混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种硼泥陶粒混凝土，包括：硼泥陶粒、普通砂、水泥，所述硼泥陶粒与普通砂的质量份数为：硼泥陶粒5~6份、普通砂4~5份，所述水泥添加量为450~500kg/m³。本发明以硼泥为主要原料，添加污泥、铁尾矿固废，完全以固废原料制备硼泥陶粒，再以硼泥陶粒制备轻骨料混凝土，解决固废资源浪费问题，同时减少环境污染；可配制出强度等级为CL30的结构轻骨料混凝土，28天抗压强度31.22MPa。

Description

一种硼泥陶粒混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及土壤改良技术领域，具体是一种硼泥陶粒混凝土及其制备方法。

背景技术

硼泥是生产硼酸、硼砂等产品产生的废渣，呈碱性，含氧化硼和氧化镁等组分，俗称“硼泥”。硼泥的堆存处置不仅占用大量土地，而且会使堆场附近的土壤碱化并引起硼的迁移转化，造成环境污染。我国每年生产硼砂40~50万吨，同时产生硼泥200多万吨。在硼砂产地硼泥堆积如山，大型硼砂厂，一个厂的硼泥就积存达数百万吨。硼泥堆上寸草不生，在雨水冲刷下，大量碱性污水流入周围水体，造成水体污染，农作物枯死。多年积存的硼泥还占用大量土地，有的工厂建在城市，占用了宝贵的土地资源，也破坏了城市景观。

陶粒作为一种人造轻骨料，具有颗粒密度小、抗压强度高、保温隔热、耐腐蚀，隔水保气等优点。陶粒最初被应用于建材领域，作为一种轻集料代替混凝土中掺加的粗骨料碎石和卵石。随着对不同陶粒的研究及其性能认识的深入，逐渐扩大了陶粒的应用领域，主要有环保、冶金、化工、石油、农业、园艺等行业，同时也带动了陶粒的迅速发展。当前陶粒的制备材料多取材于自然资源粘土与页岩，而粘土、页岩资源的大量应用造成耕地减少与矿山的环境破坏，不符合我国“可持续发展策略”的国情，而且我国的部分城市己明令禁止开山采石、挖河取砂。因此，发掘出新途径寻找可以取代粘土与页岩的新资源成为当前的研究焦点。

混凝土作为土木工程中重要的建筑材料之一，在工业与民用建筑、水利、公路、铁路等工程中得到广泛应用。但普通混凝土因自重大、保温隔热差等缺点，不能满足一些特殊需求。与普通混凝土相比，轻骨料混凝土的密度比普通混凝土要小20％～40％，具有轻质、高强、保温耐火、抗震性能良好等特点，应用前景广泛。从组成来说，轻骨料混凝土是指用轻粗骨料、轻砂或普通砂、胶凝材料、外加剂和水配制而成的干表现密度不大于1950kg/m 3的混凝土，按其在建筑工程中的用途不同，分为保温轻骨料混凝土、结构保温轻骨料混凝土和结构轻骨料混凝土，分别应用于高层建筑现浇梁、板、柱、墙体等结构工程，桥梁工程，屋面、楼面、地面现浇工程，砌块、板材等领域。

由于天然轻骨料的资源有限，而人造轻骨料无论是在性能、经济还是环保方面都具有较大的优势，因此一般采用人造轻骨料配制轻骨料混凝土，目前使用最普遍的人造轻骨料是陶粒。陶粒具有轻质、节能利废、成本低廉、生产原材料丰富、生产工艺简单、生产周期短等特点。黏土陶粒、粉煤灰陶粒、页岩陶粒适用于保温用的轻骨料混凝土，也可用于结构轻骨料混凝土。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硼泥陶粒混凝土及其制备方法，以解决上述背景技术中存在的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种硼泥陶粒混凝土，包括：硼泥陶粒、普通砂、水泥，所述硼泥陶粒与普通砂的质量份数为：硼泥陶粒5~6份、普通砂4~5份，所述水泥添加量为450~500kg/m³。

优选地，所述硼泥陶粒由以下质量份数的原料组成：硼泥40%~50%、干化污泥30%~35%、铁尾矿20%~25%。

优选地， 所述硼泥为SiO₂含量为25%~35%，MgO含量为30%~35%。

优选地， 所述干化污泥为生活污泥经浓缩、消化、过滤、干燥而来，含水率小于5%。

优选地，所述铁尾矿粒度为-0.037mm占85%以上，Fe₂O₃含量8%~12%。

优选地，所述硼泥陶粒混凝土的制备方法，包括以下步骤：

（1）混料：将硼泥、干化污泥、铁尾矿按照质量分数：硼泥40%~50%、干化污泥30%~35%、铁尾矿20%~25%混合均匀，得到混合料；

（2）造粒：将步骤（1）混合料和水置于造粒机中造粒得到母粒，水添加量为混合料质量的8%~12%；

（3）将步骤（2）母粒在80℃~100℃的温度条件下，干燥2~3h，然后以10~12℃/min速率升温至400℃~500℃，预热15min，最后以12~15℃/min速率升温至1100℃~1200℃，焙烧15min~20min，然后以25~30℃/min速率迅速冷却到700℃，再以5~8℃/min速率缓慢冷却到400℃，然后自然冷却至室温，得到烧成的硼泥陶粒；

（4）将步骤（3）获得的硼泥陶粒与普通砂、水泥按照质量份数硼泥陶粒5~6份、普通砂4~5份、水泥450~500kg/m³加入搅拌机，同时添加水搅拌均匀，水添加量为140~150kg/m³，得到硼泥陶粒混凝土。

本发明的有益效果为：

本发明以硼泥为主要原料，添加污泥、铁尾矿固废，完全以固废原料制备硼泥陶粒，再以硼泥陶粒制备轻骨料混凝土，解决固废资源浪费问题，同时减少环境污染；可配制出强度等级为CL30的结构轻骨料混凝土，28天抗压强度31.22MPa。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述地实施例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做出创造性劳动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。

实施例1

本实施例提供了一种硼泥陶粒混凝土，包括：硼泥陶粒、普通砂、水泥，所述硼泥陶粒与普通砂的质量份数为：硼泥陶粒5份、普通砂5份，所述水泥添加量为500kg/m³。

所述硼泥陶粒混凝土的制备方法，包括以下步骤：

（1）混料：将硼泥、干化污泥、铁尾矿按照质量分数：硼泥50%、干化污泥30%、铁尾矿20%混合均匀，得到混合料；

（2）造粒：将步骤（1）混合料和水置于造粒机中造粒得到母粒，水添加量为混合料质量的12%；

（3）将步骤（2）母粒在80℃的温度条件下，干燥2h，然后以12℃/min速率升温至500℃，预热15min，最后以15℃/min速率升温至1200℃，焙烧15min，然后以30℃/min速率迅速冷却到700℃，再以8℃/min速率缓慢冷却到400℃，然后自然冷却至室温，得到烧成的轻质高强陶粒；

（4）将步骤（3）获得的硼泥陶粒与普通砂、水泥按照质量份数硼泥陶粒5份、普通砂5份、水泥500kg/m³加入搅拌机，同时添加水搅拌均匀，水添加量为150kg/m³，得到硼泥陶粒混凝土。

上述制备的结构轻骨料混凝土，强度等级为CL30的，28天抗压强度33.43MPa。

实施例2

本实施例提供了一种硼泥陶粒混凝土，包括：硼泥陶粒、普通砂、水泥，所述硼泥陶粒与普通砂的质量份数为：硼泥陶粒5.5份、普通砂4.5份，所述水泥添加量为480kg/m³。

所述硼泥陶粒混凝土的制备方法，包括以下步骤：

（1）混料：将硼泥、干化污泥、铁尾矿按照质量分数：硼泥45%、干化污泥33%、铁尾矿22%混合均匀，得到混合料；

（2）造粒：将步骤（1）混合料和水置于造粒机中造粒得到母粒，水添加量为混合料质量的9%；

（3）将步骤（2）母粒在80℃的温度条件下，干燥2h，然后以10℃/min速率升温至450℃，预热15min，最后以13℃/min速率升温至1150℃，焙烧15min，然后以28℃/min速率迅速冷却到700℃，再以6℃/min速率缓慢冷却到400℃，然后自然冷却至室温，得到烧成的轻质高强陶粒；

（4）将步骤（3）获得的硼泥陶粒与普通砂、水泥按照质量份数硼泥陶粒5.5份、普通砂4.5份、水泥480kg/m³加入搅拌机，同时添加水搅拌均匀，水添加量为145kg/m³，得到硼泥陶粒混凝土。

上述制备的结构轻骨料混凝土，强度等级为CL30的，28天抗压强度32.41MPa。

实施例3

本实施例提供了一种硼泥陶粒混凝土，包括：硼泥陶粒、普通砂、水泥，所述硼泥陶粒与普通砂的质量份数为：硼泥陶粒 6份、普通砂4份，所述水泥添加量为450kg/m³。

所述硼泥陶粒混凝土的制备方法，包括以下步骤：

（1）混料：将硼泥、干化污泥、铁尾矿按照质量分数：硼泥40%、干化污泥35%、铁尾矿25%混合均匀，得到混合料；

（2）造粒：将步骤（1）混合料和水置于造粒机中造粒得到母粒，水添加量为混合料质量的12%；

（3）将步骤（2）母粒在80℃的温度条件下，干燥3h，然后以8℃/min速率升温至400℃，预热15min，最后以12℃/min速率升温至1100℃，焙烧15min，然后以25℃/min速率迅速冷却到700℃，再以5℃/min速率缓慢冷却到400℃，然后自然冷却至室温，得到烧成的轻质高强陶粒；

（4）将步骤（3）获得的硼泥陶粒与普通砂、水泥按照质量份数硼泥陶粒6份、普通砂4份、水泥450kg/m³加入搅拌机，同时添加水搅拌均匀，水添加量为140kg/m³，得到硼泥陶粒混凝土。

上述制备的结构轻骨料混凝土，强度等级为CL30的，28天抗压强度31.22MPa。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种硼泥陶粒混凝土，包括：硼泥陶粒、普通砂、水泥，所述硼泥陶粒与普通砂的质量份数为：硼泥陶粒5~6份、普通砂4~5份，所述水泥添加量为450~500kg/m³。

2.根据权利要求1所述的一种硼泥陶粒混凝土，其特征在于，所述硼泥陶粒由以下质量份数的原料组成：硼泥40%~50%、干化污泥30%~35%、铁尾矿20%~25%。

3.根据权利要求2所述的一种硼泥陶粒混凝土，其特征在于， 所述硼泥为SiO₂含量为25%~35%，MgO含量为30%~35%。

4.根据权利要求2所述的一种硼泥陶粒混凝土，其特征在于， 所述干化污泥为生活污泥经浓缩、消化、过滤、干燥而来，含水率小于5%。

5.根据权利要求2所述的一种硼泥陶粒混凝土，其特征在于， 所述铁尾矿粒度为-0.037mm占85%以上，Fe₂O₃含量8%~12%。

6.一种硼泥陶粒混凝土的制备方法，包括以下步骤：

（1）混料：将硼泥、干化污泥、铁尾矿按照质量分数：硼泥40%~50%、干化污泥30%~35%、铁尾矿20%~25%混合均匀，得到混合料；

（2）造粒：将步骤（1）混合料和水置于造粒机中造粒得到母粒，水添加量为混合料质量的8%~12%；

（3）将步骤（2）母粒在80℃~100℃的温度条件下，干燥2~3h，然后以10~12℃/min速率升温至400℃~500℃，预热15min，最后以12~15℃/min速率升温至1100℃~1200℃，焙烧15min~20min，然后以25~30℃/min速率迅速冷却到700℃，再以5~8℃/min速率缓慢冷却到400℃，然后自然冷却至室温，得到烧成的轻质高强陶粒;

（4）将步骤（3）获得的硼泥陶粒与普通砂、水泥按照质量份数硼泥陶粒5~6份、普通砂4~5份、水泥450~500kg/m³加入搅拌机，同时添加水搅拌均匀，水添加量为140~150kg/m³，得到硼泥陶粒混凝土。