CN101575192A - 一种煤矸石水泥砂浆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种煤矸石水泥砂浆,属建筑工程材料领域。其特点为:它由次轻煤矸石细集料替代建筑用砂与水泥、水混合搅拌而成;其中,取次轻煤矸石细集料62%~78%(重量百分比)、水泥9%~20%与水13%~18%混合后,投入搅拌机内搅拌均匀而成。制成的煤矸石水泥砂浆强度与用建筑用砂生产的水泥砂浆强度相当或更高,制备工艺简单,成本低,解决了煤矸石及掘进矸石的长期堆积及对环境的污染等诸多问题,使煤矸石与掘进矸石变废为宝,符合国家节能、减排、保护环境的产业政策,有利于推广应用。

Description

一种煤矸石水泥砂浆
技术领域
本发明涉及一种煤矸石水泥砂浆,属建筑工程材料领域。
技术背景
我国是煤炭大国,经过数十年大规模的开采,使得在开采过程中产生的煤矸石和掘进矸石形成大量堆积,并仍以每年1亿吨左右的数量还在继续排放。作为固体废弃物,煤矸石和掘进矸石的排放不仅严重污染煤炭开采地周围的环境,还占用大量的土地,这对我国本来就人多地少的状况来说无疑是雪上加霜。因此,加快煤矸石和掘进矸石的综合治理速度、加大煤矸石和掘进矸石综合治理力度不仅是地方政府改善当地环境、提高人民生活质量的要求,也是中央政府节能减排、使国家可持续发展政策的需要。
我国早在50年代就已开始研究利用煤矸石,但年用量非常有限;随着国家节能降耗、环境治理的要求,随即开始大规模的利用煤矸石烧砖,但也仅限于有发热量的未燃烧过的煤矸石,对已自燃的煤矸石和掘进矸石很少利用。
自燃煤矸石集料是指采煤、选煤过程中排出的煤矸石经堆积、自燃、破碎、筛分而成的一种工业废料轻集料。掘进矸石是指煤矿在巷道掘进过程中排出的岩石以及在采空中垮落的岩石、工作面冒落的岩石,主要由砂岩和石灰石等组成,其主要成分是伊利石以及石英、云母、长石等硅酸盐类矿物。煤矿在开采过程中,自燃煤矸石与掘进矸石常堆积形成煤矸石山。而目前,国内较成熟的技术只限于用自燃煤矸石代替建筑砂浆生产水泥、混凝土、人造轻骨料等产品,而掘进矸石一直被废弃。如:公开号为CN1051720A的中国专利中请,公开了一种自燃煤矸石砂浆,它是采用在水泥和自燃煤矸石的混合砂浆中,掺入白灰经水化反应后制备而成。其中也仅是利用了自燃煤矸石。掘进矸石的利用、特别是自燃煤矸石与掘进矸石混合共同利用,到目前为止,还没有这方面应用的报道。
随着我国建筑业的迅速发展,城市化进程的不断加快,建筑用砂的需求量逐年增长,随着大量的开采,我国天然砂石资源已相当匮乏,供需矛盾日益突出。如何解决建筑用砂供不应求的问题,也一直是建筑行业技术人员迫切需要解决的问题。
发明内容
为解决长期以来采煤矿山由自燃煤矸石与掘进矸石堆积山处理的难题,以及水泥混凝土行业中建筑用砂供不应求的问题,本发明的目的在于提供一种可取代建筑用砂制备而成的煤矸石水泥砂浆。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:一种煤矸石水泥砂浆,由次轻煤矸石细集料、水泥与水混合搅拌而成;其中,次轻煤矸石细集料占总重量百分比62%~78%、水泥总重量百分比占9%~20%,水占总重量百分比13%~18%。
上述的次轻煤矸石细集料由自燃煤矸石细集料和掘进矸石细集料以4∶1~3∶1的比例混合而成;所述自燃煤矸石细集料与所述掘进矸石细集料的颗粒直径均为0~5mm。
上述的次轻煤矸石细集料,其细度模数为3.0~1.6,堆积密度为1200~1350Kg/m3,筒压强度≥5MPa,吸水率≤10%,软化系数≥0.8。
上述的水泥选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥中任一种,水泥标号可选用32.5或42.5中任一种。
采用本发明的煤矸石水泥砂浆,其强度根据不同的使用条件而确定:其中,干拌砌筑砂浆的强度等级为DMM20、DMM15、DMM10、DMM7.5、DMM5.0等;湿拌砌筑砂浆的强度等级为WMM20、WMM15、WMM10、WMM7.5、WMM5.0;干拌地面砂浆的强度等级为DSM15、DSM20。
本发明用自燃煤矸石细集料和掘进矸石细集料混合而成的次轻煤矸石细集料,完全可以替代普通建筑用砂;其产品性能符合预拌砂浆技术规程DGJ32/J13-2005的规定。
采用本发明的技术方案,其有益效果如下:1)自燃煤矸石和掘进矸石资源丰富,用自燃煤矸石细集料和掘进矸石细集料组合而成的次轻煤矸石细集料配制的水泥砂浆与普通建筑用砂配制的水泥砂浆的强度基本相当,有的甚至高于普通砂浆。2、制备工艺简单,只要将自燃煤矸石和掘进矸石用破碎机破碎、筛分选出0~5mm的细集料直接与水泥和水混合均匀搅拌既可使用,是煤矸石综合利用的有效途径之一。3、用自燃煤矸石细集料和掘进矸石细集料混合的次轻煤矸石制备水泥砂浆,能大量利用工业废渣,解决了长期以来煤矸石堆积占用土地的问题,同时也使煤矸石变废为宝,解决了随着建筑量增加建筑用砂短缺的问题。4、有利于固体废弃资源的充分利用,符合国家节能、减排、保护环境的产业政策。
具体实施方式
本发明的煤矸石水泥砂浆,是由经破碎筛分后,选取细度模数为3.0~1.6的次轻煤矸石细集料与水泥、和水混合后,搅拌均匀制备而成;煤矸石水泥砂浆的成分为:次轻煤矸石细集料为占总量百分比62%~78%,水泥为占总量百分比9%~20%,水为占总量百分比13%~18%。其中,次轻煤矸石细集料由自燃煤矸石细集料和掘进矸石细集料混合而成,其中,自燃煤矸石细集料和掘进矸石细集料比为4∶1~3∶1;自燃煤矸石细集料与所述掘进矸石细集料的颗粒的公称粒级均为0~5mm。
其中的水泥可选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥,标号为32.5或42.5中任一种。
上述次轻煤矸石细集料的堆积密度为1200~1350Kg/m3,筒压强度≥5Ma;吸水率≤10%;软化系数≥0.8。
具体的操作步骤如下:
步骤1:将自燃煤矸石和掘进矸石分别进行破碎,即自燃煤矸石或掘进矸石用铲斗车运入鄂式破碎机受料斗中,经鄂式破碎机分别破碎后,进入斗式提升机,运到设于料仓上的振动筛(或滚动筛),经振动筛分级,选出公称粒级为0~5mm的细集料经皮带输送机运到堆放场;
步骤2:将步骤1选出的自燃煤矸石细集料和掘进矸石细集料根据需要按4∶1~3∶1的比例混合均匀,然后将混合均匀的次轻煤矸石细集料再次筛分成3.0~1.6的细度模数;备用;
步骤3:取步骤2的次轻煤矸石细集料(占总量百分比,后面均同)62%~78%,标号为32.5的水泥原料9%~20%与水13%~18%混合后投入搅拌机混合搅拌至少2~3分钟,制成的煤矸石水泥砂浆的粘稠度为50~70(mm)或70~90(mm)。
本发明所用的次轻煤矸石细集料,其细度模数为3.0~1.6,堆积密度为1200~1350Kg/m3,筒压强度≥5MPa,吸水率≤10%,软化系数≥0.8。
用本发明技术制备的次轻煤矸石水泥砂浆,以不同的方式应用时,其强度等级分别为:干拌砌筑砂浆等级DMM20、DMM15、DMM10、DMM7.5、DMM5;湿拌砌筑砂浆等级WMM20、WMM15、WMM10、WMM7.5、WMM5等,以及干拌地面砂浆的等级DSM15、DSM20。符合预拌砂浆技术规程DGJ32/J13-2005。
以下通过具体实例对本发明的技术方案作进一步说明:
实例1:
用次轻煤矸石细集料配制的标号为WMM5的水泥砂浆,每立方米次轻煤矸石细集料中自燃煤矸石细集料和掘进矸石细集料比为4∶1,自燃煤矸石细集料和掘进矸石细集料均按GB/T17431.1-1998标准中5.1.1的规定的颗粒级配筛分。取次轻煤矸石细集料(占总重量百分比,以下同)78%,P.032.5水泥9%与水13%混合后,投入搅拌机内搅拌3分钟配制成煤矸石水泥砂浆。
其中,次轻煤矸石细集料选用细度模数为2.0~1.6,平均粒径为0.35~0.25mm,配制成的煤矸石水泥砂浆的粘稠度为78,采用室内自然养护的办法养护28天,平均抗压强度为6.5MPa。
实例2:
用次轻煤矸石细集料配制的WMM7.5的水泥砂浆,每立方米次轻煤矸石细集料中自燃煤矸石细集料和掘进矸石细集料比为3∶1,自燃煤矸石细集料和掘进矸石细集料均按GB/T17431.1-1998标准中5.1.1的规定的颗粒级配筛分;取次轻集料(占总重量百分比,以下同)75%,P.032.5水泥12%与水13%混合后,投入搅拌机内搅拌2分钟配制成煤矸石水泥砂浆。
其中,次轻煤矸石细集料选用细度模数为2.2~1.6,平均粒径为0.35~0.25mm配制成的煤矸石水泥砂浆的粘稠度为80,采用室内自燃养护的办法养护28天,平均抗压强度为9.3MPa。
实例3:
用次轻煤矸石细集料配制的WMM10的水泥砂浆,每立方米次轻煤矸石细集料中自燃煤矸石细集料和掘进矸石细集料比为3∶1,自燃煤矸石细集料和掘进矸石细集料均按GB/T17431.1-1998标准中5.1.1的规定的颗粒级配筛分;取次轻集料(占总重量百分比,以下同)68%,P.032.5水泥14%与水18%混合后,投入搅拌机内搅拌2.5分钟配制成煤矸石水泥砂浆。
其中:次轻煤矸石细集料选用细度模数为2.5~1.6,平均粒径为0.40~0.25mm,配制成的煤矸石水泥砂浆的粘稠度为82,采用室内自燃养护的办法养护28天,平均抗压强度为13.4MPa。
实例4:
用次轻煤矸石细集料配制的DMM15的水泥砂浆,每立方米次轻煤矸石细集料中自燃煤矸石细集料和掘进矸石细集料比为3∶1,自燃煤矸石细集料和掘进矸石细集料均按GB/T17431.1-1998标准中5.1.1的规定的颗粒级配筛分;取次轻集料(占总重量百分比,以下同)65%,P.032.5水泥17%与水18%混合后,投入搅拌机中搅拌2.5分钟配制成煤矸石水泥砂浆。
其中,次轻煤矸石细集料选用细度模数为3.0~2.3,平均粒径为0.5~0.35配制成的煤矸石水泥砂浆的粘稠度为78,采用室内自燃养护的办法养护28天,平均抗压强度为15.6MPa。
实例5:
用次轻煤矸石细集料配制的DSM20的干拌地面水泥砂浆,每立方米次轻煤矸石细集料中自燃煤矸石细集料和掘进矸石细集料比为4∶1,自燃煤矸石细集料和掘进矸石细集料均按GB/T17431.1-1998标准中5.1.1的规定的颗粒级配筛分;取次轻集料(占总重量百分比,以下同)62%,P.032.5水泥20%与水18%混合后,投入搅拌机中搅拌2分钟配制成煤矸石水泥砂浆。
其中,次轻煤矸石细集料选用的细度模数为2.3~3.0,平均粒径为0.5~0.35mm,配制成的煤矸石水泥砂浆的粘稠度为80,采用室内自燃养护的办法养护28天,平均抗压强度为22.8MPa。
实例6:
用次轻煤矸石细集料配制的DMM10的干拌砌筑砂浆,每立方米次轻煤矸石细集料中自燃煤矸石细集料和掘进矸石细集料比为3∶1,自燃煤矸石细集料和掘进矸石细集料均按GB/T17431.1-1998标准中5.1.1的规定的颗粒级配筛分;取次轻细集料(占总重量百分比,以下同)69%,P.032.5水泥16%与水15%混合后,投入搅拌机中搅拌3分钟配制成煤矸石水泥砂浆。
其中,次轻煤矸石细集料选用细度模数为3.0~2.3,平均粒型径为0.5~0.35mm,配制成的煤矸石水泥砂浆的粘稠度为75,采用室内自燃养护的办法养护28天,平均抗压强度为13.7MPa。
上述实例1~6的技术性能指标,把煤矸石水泥砂浆制试块(其中每组试块为6块)采用自燃养护的办法,然后用30吨万能试验机试验抗压强度;其结果如表1所示;抗冻性能试验采用-40℃低温冷冻柜做冻融试验,试验结果如表2所示。
表1技术性能指标
表2抗冻性能试验
Figure A20091008585600072
上述的煤矸石水泥砂浆,强度等级为WMM5.0、WMM7.5、WMM10、DMM10、DMM15、DSM20,均符合DGJ32/J13-2005预拌砂浆技术规程。

Claims (5)

1、一种煤矸石水泥砂浆,其特征在于:它由次轻煤矸石细集料替代建筑用砂与水泥、水混合搅拌而成;其中,次轻煤矸石细集料占总重量百分比62%~78%、水泥占总重量百分比9%~20%,水占总重量百分比13%~18%。
2、根据权利要求1所述煤矸石水泥砂浆,其特征在于,每立方米所述次轻煤矸石细集料由自燃煤矸石细集料和掘进矸石细集料以4∶1~3∶1的比例混合而成;所述自燃煤矸石细集料和所述掘进矸石细集料的颗粒公称粒级均为0~5mm。
3、根据权利要求1所述煤矸石水泥砂浆,其特征在于,所述次轻煤矸石细集料的细度模数为3.0~1.6,堆积密度为1200~1350Kg/m3,筒压强度≥5MPa,吸水率≤10%,软化系数≥0.8。
4、根据权利要求1所述煤矸石水泥砂浆,其特征在于,所述水泥为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥中任一种;其水泥标号为32.5或42.5中任一种。
5、根据权利要求1-4任一所述的煤矸石水泥砂浆,其特征在于,所述煤矸石水泥砂浆的搅拌时间为2~3分钟,其粘稠度为70~90。
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