CN118255561A - 一种基于铁尾矿砂制备的防冻型水泥基灌浆材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于铁尾矿砂制备的防冻型水泥基灌浆材料及其制备方法，包括以下重量份的组分制备而成：普通硅酸盐水泥：900～1000份，铁尾矿砂：990～1100份，铝酸盐水泥：40～50份，高性能减水剂：4～8份，塑性膨胀剂：0.2～0.6份，增稠保塑剂：1.2～1.6份，防冻早强剂：4～8份。方法如下：将铝酸盐水泥、高性能减水剂、防冻早强剂、塑性膨胀剂以及增稠保塑剂混合制成复合外加剂；然后将铁尾矿砂和普通硅酸盐水泥放入转动的搅拌机中进行搅拌，搅拌的过程中，将上述复合外加剂放入搅拌机中，搅拌3～5分钟，得到铁尾矿砂防冻型水泥基灌浆料。采用铁尾矿砂代替石英砂作为骨料制备灌浆材料，可以降低制备成本，并可以消耗铁尾矿砂，变废为宝，减少铁尾矿砂对生态环境的影响。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，特别是涉及一种基于铁尾矿砂制备的防冻型水泥基灌浆材料及其制备方法。
背景技术
水泥基灌浆料是一种由水泥、集料(或不含集料)、外加剂和矿物掺合料等原材料，通过工业化生产的具有合理级配的干混料。加水拌和均匀后具有可灌注的性能主要包括微膨胀、流动性、高的早期和后期强度、不泌水等。目前市场上的水泥基灌浆材料主要以石英砂做骨料、水泥为胶凝材料、加入多功能复合外加剂配制而成。但是由于石英砂成本较高，导致制成的水泥基灌浆材料成本也较高。
铁尾矿砂是矿石经选矿流程后的废弃物，其中大多含有尚未完全回收的矿物。依据矿石种类的不同，铁尾矿砂的成分也有很大差别。目前，由于选矿工艺的技术水平有限，各类铁矿石在经过选矿流程后，所得到的铁尾矿砂中基本都存在尚未回收的铁粉和硫颗粒，这就造成了资源的严重浪费。并且目前，铁尾矿砂的主要处置办法就是将其堆放在尾矿坝中，这不仅影响破坏生态环境、浪费土地资源，而且尾矿坝存在崩堤的风险，容易引发泥石流等自然灾害。
发明内容
为克服现有技术缺陷，本发明解决的技术问题是提供一种基于铁尾矿砂制备的防冻型水泥基灌浆材料及其制备方法，采用铁尾矿砂作为骨料制成的水泥基灌浆料一方面可以降低制备成本，另一方面可以“变废为宝”，减少铁尾矿砂对生态环境的影响。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种基于铁尾矿砂制备的防冻型水泥基灌浆材料，包括以下重量份的组分制备而成：
普通硅酸盐水泥：900～1000份，
铁尾矿砂：990～1100份，
铝酸盐水泥：40～50份，
高性能减水剂：4～8份，
塑性膨胀剂：0.2～0.6份，
增稠保塑剂：1.2～1.6份，
防冻早强剂：4～8份。
所述普通硅酸盐水泥为鞍山冀东水泥有限公司的盾石牌P.O52.5。
所述铁尾矿砂的堆积密度为1700公斤/立，细度模数为2.45。
所述铝酸盐水泥为CA60型。
所述高性能减水剂为沈阳盛鑫源外加剂有限公司的粉体聚羧酸系高性能减水剂。
所述塑性膨胀剂为北京德昌伟业建筑工程技术有限公司生产的塑性膨胀剂。
所述增稠保塑剂为广东龙湖科技有限公司的羟丙基甲基纤维素HPMC-400。
所述防冻早强剂为甲酸钙。
一种基于铁尾矿砂制备的防冻型水泥基灌浆材料的制备方法，具体步骤如下：
首先将铝酸盐水泥、高性能减水剂、防冻早强剂、塑性膨胀剂以及增稠保塑剂混合制成复合外加剂；
然后将铁尾矿砂和普通硅酸盐水泥放入转动的搅拌机中进行搅拌，搅拌的过程中，将上述复合外加剂放入搅拌机中，搅拌3～5分钟，得到铁尾矿砂防冻型水泥基灌浆料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明采用铁尾矿砂代替石英砂作为骨料制备水泥基灌浆材料，可以降低制备成本，并可以消耗铁尾矿砂废弃物，变废为宝，减少铁尾矿砂对生态环境的影响。
2)本发明采用普通硅酸盐水泥和铝酸盐水泥作为灌浆料的胶凝成分和膨胀成分，相比于现有的在普通水泥灌浆料中加入的通用混凝土膨胀剂的方式，降低了生产成本。
3)本发明在制备水泥基灌浆材料时加入防冻早强剂，使得该材料可以适用于-15℃以上冬期环境地脚螺栓锚固、设备基础的二次灌浆、混凝土结构改造和加固、后张预应力混凝土结构预留孔道的灌浆及封锚等施工。减少冬期施工措施和费用，进一步降低冬期施工成本，提高施工质量。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明：
实施例
一种基于铁尾矿砂制备的防冻型水泥基灌浆材料，包括以下重量份的组分制备而成：
普通硅酸盐水泥：955份，
铁尾矿砂：1000份，
铝酸盐水泥：45份，
高性能减水剂：6份，
塑性膨胀剂：0.4份，
增稠保塑剂：1.4份，
防冻早强剂：6份。
其中，普通硅酸盐水泥为鞍山冀东水泥有限公司的盾石牌P.O52.5。铁尾矿砂的堆积密度为1700公斤/立，细度模数为2.45。铝酸盐水泥为CA60型，其作用主要是和普通硅酸盐水泥反应，早强并形成产生膨胀效应的钙矾石(C3A·3CaSO4·32H2O)，是混凝土硬化期膨胀的主要组分。高性能减水剂为沈阳盛鑫源外加剂有限公司的粉体聚羧酸系高性能减水剂。塑性膨胀剂为为北京德昌伟业建筑工程技术有限公司的一种外加剂，其以独特的塑性膨胀组分使灌浆料在塑性状态下不但不沉降收缩，反而产生微量膨胀并一直保持到硬化。增稠保塑剂为广东龙湖科技有限公司的羟丙基甲基纤维素HPMC-400。防冻早强剂为甲酸钙。甲酸钙可以显著地提高水泥水化早期钙矾石的增长，并且加速水化，提高灌浆料的早期强度。甲酸钙具有双重作用，既可加快水泥的硬化速度，提高早期强度，又避免了在冬期施工或低温潮湿条件下凝结速度过慢的问题，使灌浆料尽早提高强度投入使用。
采取如下步骤制备一种基于铁尾矿砂制备的防冻型水泥基灌浆材料，具体步骤如下，
首先将铝酸盐水泥、高性能减水剂、防冻早强剂、塑性膨胀剂以及增稠保塑剂混合制成复合外加剂；
然后将铁尾矿砂和普通硅酸盐水泥放入转动的转动的搅拌机中进行搅拌，搅拌的过程中，将上述复合外加剂放入搅拌机中，搅拌3～5分钟，得到铁尾矿砂防冻型水泥基灌浆料。
上述防冻型水泥基灌浆材料经辽宁省工程质量检测中心检测，性能如下：
用于冬期施工的水泥基灌浆材料性能指标如下：
从上表的性能检测结果可以看出：上述铁尾矿砂防冻型水泥基灌浆料具有高流动性、微膨胀性、快硬高强性、早强防冻性。各项性能指标满足GB/T50448-2015《水泥基灌浆材料应用技术规范》中用于冬期施工水泥基灌浆材料Ⅱ类技术指标的要求。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (9)
1.一种基于铁尾矿砂制备的防冻型水泥基灌浆材料，其特征在于，包括以下重量份的组分制备而成：
普通硅酸盐水泥：900～1000份，
铁尾矿砂：990～1100份，
铝酸盐水泥：40～50份，
高性能减水剂：4～8份，
塑性膨胀剂：0.2～0.6份，
增稠保塑剂：1.2～1.6份，
防冻早强剂：4～8份。
2.根据权利要求1所述的一种基于铁尾矿砂制备的防冻型水泥基灌浆材料，其特征在于，所述普通硅酸盐水泥为鞍山冀东水泥有限公司的盾石牌P.O52.5。
3.根据权利要求1所述的一种基于铁尾矿砂制备的防冻型水泥基灌浆材料，其特征在于，所述铁尾矿砂的堆积密度为1700公斤/立，细度模数为2.45。
4.根据权利要求1所述的一种基于铁尾矿砂制备的防冻型水泥基灌浆材料，其特征在于，所述铝酸盐水泥为CA60型。
5.根据权利要求1所述的一种基于铁尾矿砂制备的防冻型水泥基灌浆材料，其特征在于，所述高性能减水剂为沈阳盛鑫源外加剂有限公司的粉体聚羧酸系高性能减水剂。
6.根据权利要求1所述的一种基于铁尾矿砂制备的防冻型水泥基灌浆材料，其特征在于，所述塑性膨胀剂为北京德昌伟业建筑工程技术有限公司的塑性膨胀剂。
7.根据权利要求1所述的一种基于铁尾矿砂制备的防冻型水泥基灌浆材料，其特征在于，所述增稠保塑剂为广东龙湖科技有限公司的羟丙基甲基纤维素HPMC-400。
8.根据权利要求1所述的一种基于铁尾矿砂制备的防冻型水泥基灌浆材料，其特征在于，所述防冻早强剂为甲酸钙。
9.实现权利要求1所述的一种基于铁尾矿砂制备的防冻型水泥基灌浆材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
首先将铝酸盐水泥、高性能减水剂、防冻早强剂、塑性膨胀剂以及增稠保塑剂混合制成复合外加剂；
然后将铁尾矿砂和普通硅酸盐水泥放入转动的搅拌机中进行搅拌，搅拌的过程中，将上述复合外加剂放入搅拌机中，搅拌3～5分钟，得到铁尾矿砂防冻型水泥基灌浆料。
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