CN115745538B

CN115745538B - 一种耐自然侵蚀的人工防汛备防石及其制备方法

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Publication number: CN115745538B
Application number: CN202211395743.4A
Authority: CN
Inventors: 万岳; 吴向东; 邢建建; 邓伟杰; 陈艳国; 方旭东; 帖娅丽; 王帅; 巩立亮; 冯宇剑; 郭东方; 付澎; 林涵; 蔡泊志
Original assignee: Jianghe Anlan Engineering Consulting Co ltd
Current assignee: Jianghe Anlan Engineering Consulting Co ltd
Priority date: 2022-11-05
Filing date: 2022-11-05
Publication date: 2023-09-26
Anticipated expiration: 2042-11-05
Also published as: CN115745538A

Abstract

本发明公开一种耐自然侵蚀的人工防汛备防石，其由以下重量份数的原料制成：粘结剂15～30份、泥沙25～55份、炉渣1～10份、人工砂5～35份、植物纤维1～3份、水10‑20份。本发明将泥沙制作成人工防汛备防石，可消耗大量河道泥沙，利于河道的防洪安全和河道通航条件的实现；本发明的泥沙、矿渣微粉、炉渣、钛石膏来源广泛，实现资源的二次利用，具有良好的经济效益和环保效益。

Description

一种耐自然侵蚀的人工防汛备防石及其制备方法

技术领域

本发明涉及黄河泥沙资源利用技术领域。

背景技术

黄河的特点是水少、沙多，巨量的泥沙造成河道萎缩，严重威胁黄河防洪安全。此外，黄河周边的灌溉工程和饮用水工程一般都设有沉砂池，而沉砂池中的泥沙也需要及时清理，大量的泥沙不仅占用土地资源，还对环境造成不利影响。黄河泥沙中大于0.1mm的泥沙主要用于建筑材料，小于0.1mm的泥沙则难以转型为建筑材料，但黄河滩区和沉沙池中的粒径小于0.1mm泥沙储量又比较大。

为了防汛，黄河河道岸边需堆放大量防汛石材，而我国对环保要求高，但天然石材则越来越难开采。如何将黄河泥沙制成人工备防石代替天然备防石成为关键。若能采用移动式生产设备，将人工备防石移动生产，则可节约大量的运输成本。由于备防石需要在岸边长年堆放，因此，易被自然环境侵蚀破坏。因此，发明一种利用黄河泥沙制作的耐自然环境侵蚀破坏的人工备防石的技术十分必要。

发明内容

本发明目的在于提供一种耐自然侵蚀的人工防汛备防石，同时提供其相应的制备方法是本发明的另一发明目的。

基于上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种耐自然侵蚀的人工防汛备防石，其由以下重量份数的原料制成：粘结剂15～30份、泥沙25～55份、炉渣1～10份、人工砂5～35份、植物纤维1～3份、水10-30份。

所述粘结剂由以下重量份数的原料制成：矿渣微粉30～70份、飞灰1～15份、硅藻土1～10份、钛石膏5～15份、氢氧化钾0.5～3份、水泥10～30份、白炭黑1～3份、十二水硫酸铝钾0.5～2份、氧化镁5～10份。

一种耐自然侵蚀的人工防汛备防石，其由以下重量份数的原料制成：粘结剂15～27份、泥沙25～52份、炉渣1～5份、人工砂20～30份、植物纤维2～3份、水13～20份；

所述粘结剂由以下重量份数的原料制成：矿渣微粉35～60份、飞灰3～10份、硅藻土1～5份、钛石膏5～12份、氢氧化钾0.5～2份、水泥10～25份、白炭黑1～2份、十二水硫酸铝钾0.5～1.5份、氧化镁5～9份。

一种耐自然侵蚀的人工防汛备防石，其由以下重量份数的原料制成：粘结剂23份、泥沙33份、炉渣3份、人工砂25份、植物纤维2份、水14份；

所述粘结剂由以下重量份数的原料制成：矿渣微粉55份、飞灰5份、硅藻土3份、钛石膏12份、氢氧化钾1份、水泥15份、白炭黑2份、十二水硫酸铝钾1份、氧化镁6份。

矿渣微粉为S95粒化高炉矿渣粉；所述水泥为P.O 42.5水泥；白炭黑的细度为1000目；所述氧化镁为轻质氧化镁，纯度为98.0％；所述植物纤维为亚麻纤维和竹纤维中的一种或两种的混合物；泥沙为黄河下游山东济南段河床沉积物，粒径0.08mm以下的泥沙含量为60～70％；飞灰为秸秆发电厂的飞灰，其主要成分为K₂O、P₂O₃、CaO，其百分含量分别为13.78％、0.41％、5.86％。

制备耐自然侵蚀的人工防汛备防石的方法，将泥沙、粘结剂、炉渣、人工砂、植物纤维先混合后，再加水，压制成型、养护，即得。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1)本发明的粘结剂中各种组分共同作用，使粘结材料密实性高、强度高、抗渗性能好，能够达到耐自然侵蚀的目的，矿渣微粉、飞灰、硅藻土以及白炭黑组成复合活性材料，而水泥、氢氧化钾、钛石膏、氧化镁、十二水硫酸铝钾组合复合激发材料，共同激发活性材料的活性，其中，硅藻土和白炭黑是高含硅质材料，被激发后可形成胶装硅酸钙凝胶，这些凝胶可填充空隙，进而提高产品密实度和耐久性；白炭黑因期颗粒细小，具有微颗粒填充增密增强的效果；十二水硫酸铝钾可促进钛石膏水化，进而促进钛石膏参与各种化学反应；水泥的水化反应使本产品形成早期强度，并且水泥水化产生的氢氧化钙，氢氧化钙与氢氧化钾、氧化镁共同为激发活性提供碱性环境，从而实现活性材料的解构、重聚，形成一种稳定性和强度更好的产品结构；

本发明的骨料选择人工砂，人工砂具有较多的颗粒且颗粒级配连续，起到均匀紧密填充；植物纤维的掺入可增强人工备防石的抗干缩性能，增强抗裂性能，进而增强抗风化性能，上述各材料组分共同作用，使本发明具有良好的耐自然环境侵蚀的效果；

2)本发明可消耗大量河道泥沙，利于河道的防洪安全和河道通航条件的实现；

3)本发明的泥沙、矿渣微粉、炉渣、钛石膏来源广泛，实现资源的二次利用，具有良好的经济效益和环保效益。

4)本发明在制备过程中免烧、免高温蒸养，节约能源，节省了土地资源。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明的技术方案进行详细描述，但下述实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

矿渣微粉为S95粒化高炉矿渣粉；所述水泥为P.O 42.5水泥；白炭黑的细度为1000目；所述氧化镁为轻质氧化镁，纯度为98.0％；所述植物纤维为亚麻纤维和竹纤维中的一种或两种的混合物；泥沙为黄河下游山东济南段河床沉积物，粒径0.08mm以下的泥沙含量为60～70％。泥沙的化学组成主要包括SiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃和CaO，含有少量MgO，其百分含量分别为：71.32％、3.80％、9.55％、4.97％、1.55％，此外烧失量为5.54。泥沙的矿物成分；主要由石英、斜长石、钾长石、方解石、伊利石、绿泥石组成，其百分含量分别为：46％、33％、4％、5％、7％、4％，并含有少量的角闪石、白云石、蒙脱石、黄铁矿，四种成分含量总计1％；飞灰为秸秆发电厂的飞灰，其主要成分为K₂O、P₂O₃、CaO,其百分含量分别为13.78％、0.41％、5.86％。

实施例1

一种耐自然侵蚀的人工防汛备防石，其由以下重量份数的原料制成：粘结剂23份、泥沙33份、炉渣3份、人工砂25份、植物纤维2份、水14份；所述粘结剂由以下重量份数的原料制成：矿渣微粉55份、飞灰5份、硅藻土3份、钛石膏12份、氢氧化钾1份、水泥15份、白炭黑2份、十二水硫酸铝钾1份、氧化镁6份。

制备耐自然侵蚀的人工防汛备防石的方法，包括以下步骤：

1)将矿渣微粉、钛石膏、飞灰、硅藻土、氢氧化钾、水泥进行混合，加入白炭黑、十二水硫酸铝钾、氧化镁，搅拌2分钟，制成粘结剂；

2)将泥沙、粘结剂、炉渣、人工砂、植物纤维混合并搅拌3-5分钟，再加水搅拌3-5分钟，送入制样机压制成型、自然养护28天，即得；制样机压力15-20Mpa。

实施例2

一种耐自然侵蚀的人工防汛备防石，其由以下重量份数的原料制成：粘结剂25份、泥沙31份、炉渣3份、人工砂25份、植物纤维2份、水14份；所述粘结剂由以下重量份数的原料制成：矿渣微粉57份、飞灰5份、硅藻土3份、钛石膏10份、氢氧化钾1份、水泥15份、白炭黑2份、十二水硫酸铝钾1份、氧化镁6份。

本实施例制备方法参照实施例1。

实施例3

一种耐自然侵蚀的人工防汛备防石，其由以下重量份数的原料制成：粘结剂27份、泥沙29份、炉渣3份、人工砂25份、植物纤维2份、水14份；所述粘结剂由以下重量份数的原料制成：矿渣微粉53份、飞灰5份、硅藻土3份、钛石膏8份、氢氧化钾1份、水泥20份、白炭黑2份、十二水硫酸铝钾1份、氧化镁7.5份。

本实施例制备方法参照实施例1。

实施例4

一种耐自然侵蚀的人工防汛备防石，其由以下重量份数的原料制成：粘结剂30份、泥沙27份、炉渣3份、人工砂25份、植物纤维2份、水14份；所述粘结剂由以下重量份数的原料制成：矿渣微粉49份、飞灰5份、硅藻土3份、钛石膏7份、氢氧化钾1份、水泥25份、白炭黑2份、十二水硫酸铝钾1份、氧化镁7.5份。

本实施例制备方法参照实施例1。

实施例5

一种耐自然侵蚀的人工防汛备防石，其由以下重量份数的原料制成：粘结剂30份、泥沙25份、炉渣1份、人工砂30份、植物纤维2份、水13份；所述粘结剂由以下重量份数的原料制成：矿渣微粉44份、飞灰5份、硅藻土3份、钛石膏7份、氢氧化钾1份、水泥30份、白炭黑2份、十二水硫酸铝钾1份、氧化镁7份。

本实施例制备方法参照实施例1。

实施例6

一种耐自然侵蚀的人工防汛备防石，其由以下重量份数的原料制成：粘结剂15份、泥沙39份、炉渣5份、人工砂20份、植物纤维1份、水20份；所述粘结剂由以下重量份数的原料制成：矿渣微粉51份、飞灰10份、硅藻土1份、钛石膏15份、氢氧化钾2份、水泥10份、白炭黑1份、十二水硫酸铝钾1.5份、氧化镁9份。

本实施例制备方法参照实施例1。

实施例7

一种耐自然侵蚀的人工防汛备防石，其由以下重量份数的原料制成：粘结剂20份、泥沙29份、炉渣3份、人工砂25份、植物纤维3份、水20份；所述粘结剂由以下重量份数的原料制成：矿渣微粉51份、飞灰3份、硅藻土5份、钛石膏12份、氢氧化钾0.5份、水泥20份、白炭黑3份、十二水硫酸铝钾0.5份、氧化镁5份。

本实施例制备方法参照实施例1。

实施例8

一种耐自然侵蚀的人工防汛备防石，其由以下重量份数的原料制成：粘结剂19份、泥沙55份、炉渣10份、人工砂5份、植物纤维1份、水10份；所述粘结剂由以下重量份数的原料制成：矿渣微粉35份、飞灰15份、硅藻土6份、钛石膏5份、氢氧化钾5份、水泥25份、白炭黑2份、十二水硫酸铝钾2份、氧化镁5份。

本实施例制备方法参照实施例1。

对比例1

一种耐自然侵蚀的人工防汛备防石，其由以下重量份数的原料制成：粘结剂25份、泥沙52份、植物纤维3份、水20份；所述粘结剂由以下重量份数的原料制成：矿渣微粉55份、飞灰8份、硅藻土2份、钛石膏5份、氢氧化钾2份、水泥20份、白炭黑3份、十二水硫酸铝钾0.5份、氧化镁5份。

将实施例1～8、对比例1所制得的备防石养护到28d龄期后，对其进行物理力学性能和耐久性试验，试验方法参照《混凝土砌块和砖试验方法》(GBT4111-2013)规定的方法执行，试验结果见下表1。

表1实施例1～8、对比例1性能测试数据

由表1得知，随着粘结剂掺量和人工砂掺量的增加备防石的强度在逐渐提升；不掺加炉渣和人工砂时，由于缺少骨料的支撑作用，备防石的强度会有明显下降；而用水量过大时会导致强度下降。

Claims

1.一种耐自然侵蚀的人工防汛备防石，其特征在于，其由以下重量份数的原料制成：粘结剂15~30份、泥沙25~55份、炉渣1~10份、人工砂5~35份、植物纤维1~3份、水10-20份;

所述粘结剂由以下重量份数的原料制成：矿渣微粉30~70份、飞灰1~15份、硅藻土1~10份、钛石膏5~15份、氢氧化钾0.5~5份、水泥10~30份、白炭黑1~3份、十二水硫酸铝钾0.5~2份、氧化镁5~10份。

2.如权利要求1所述的耐自然侵蚀的人工防汛备防石，其特征在于，其由以下重量份数的原料制成：粘结剂15~27份、泥沙25~52份、炉渣1~5份、人工砂20~30份、植物纤维2~3份、水13~20份；

所述粘结剂由以下重量份数的原料制成：矿渣微粉35~60份、飞灰3~10份、硅藻土1~5份、钛石膏5~12份、氢氧化钾0.5~2份、水泥10~25份、白炭黑1~2份、十二水硫酸铝钾0.5~1.5份、氧化镁5~9份。

3.如权利要求2所述的耐自然侵蚀的人工防汛备防石，其特征在于，其由以下重量份数的原料制成：粘结剂23份、泥沙33份、炉渣3份、人工砂25份、植物纤维2份、水14份；

4.如权利要求3所述的耐自然侵蚀的人工防汛备防石，其特征在于，矿渣微粉为S95粒化高炉矿渣粉；所述水泥为P.O 42.5水泥；白炭黑的细度为1000目；所述氧化镁为轻质氧化镁，纯度为98.0%；所述植物纤维为亚麻纤维和竹纤维中的一种或两种的混合物；泥沙为黄河下游山东济南段河床沉积物，粒径0.08mm以下的泥沙含量为60~70%；飞灰为秸秆发电厂的飞灰。

5.制备权利要求1-4任一所述的耐自然侵蚀的人工防汛备防石的方法，其特征在于，将泥沙、粘结剂、炉渣、人工砂、植物纤维先混合后，再加水，压制成型、养护，即得。