CN106396453A - 一种改性花岗岩石粉掺合料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种改性花岗岩石粉掺合料及其制备方法,所述改性花岗岩石粉掺合料按重量百分比计,其原料包括花岗岩石粉、无机改性剂和助磨剂,其中花岗岩石粉和无机改性剂的质量比例为:花岗岩石粉80~85份,无机改性剂15~20份,二者质量合计100份,助磨剂质量占花岗岩石粉和无机改性剂质量之和的0.1~0.3%。本发明用改性的花岗岩粉末制备掺合料取代部分水泥,既能有效利用机制砂生产过程中产生的花岗岩石粉,减少了花岗岩石粉的浪费,也能部分解决现有混凝土行业矿物掺合料紧缺的局面,而且所得混凝土性能良好,具有较高的经济价值。
Description
技术领域
本发明属于固体废弃物处理与资源化利用技术领域,涉及一种改性花岗岩石粉掺合料及其制备方法。
背景技术
近年来,随着国家基础建设的推进,市场上对混凝土的需求量急剧增长,现有的常用粉煤灰、矿粉等混凝土掺合料供应日趋紧张,产量越来越难以满足混凝土的需求,而花岗岩资源在我国分布广泛,各种花岗岩石材加工和生产机制砂过程中,会产生大量的花岗岩石粉,这些花岗岩石粉大多被随意堆置,并没有被良好的利用。若能将花岗岩石粉作为掺和料应用到混凝土中,不仅减少了废弃物的堆砌,而且可以解决现有掺合料总量不足的问题,缓解供需矛盾,其价格远远低于矿粉、粉煤灰等常规掺合料,因此成本低,还能就地取材,充分利用当地资源。
国内外相关学者的研究表明:(1)花岗岩石粉的掺入可以加速水泥的水化;(2)花岗岩石粉的颗粒形貌主要可以分为形态效应和填充效应,能够提高水泥基材料的流动性。然而,由于花岗岩石粉活性不高,单独掺入时会对水泥基材料的强度产生不利影响。因此,采用适当的方法对花岗岩石粉进行改性处理,提高其活性,对花岗岩石粉的高效利用意义重大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足,提供一种改性花岗岩石粉掺合料及其制备方法,该方法能够提高花岗岩石粉活性,改善所得混凝土的工作性能(流动度达240-253mm,7d活性指数达63-72%,28d活性指数达79-85%),极大地提高了工业废弃物花岗岩石粉的利用价值。
为解决上述技术问题,本发明提供的技术方案是:
提供一种改性花岗岩石粉掺合料,按重量百分比计,其原料包括花岗岩石粉、无机改性剂和助磨剂,其中花岗岩石粉和无机改性剂的质量比例为:花岗岩石粉80~85份,无机改性剂15~20份,二者质量合计100份,助磨剂质量占花岗岩石粉和无机改性剂质量之和的0.1~0.3%。
按上述方案,所述花岗岩石粉中SiO2>70wt%,亚蓝值<0.5。
按上述方案,所述无机改性剂的制备方法步骤如下:
1)将具有活性的氧化物原料混合均匀,按重量百分比计,氧化物原料组成如下:Al2O3 18~35%,Fe2O3 5~15%,CaO 10~20%,MgO 1.2~4.5%,SiO2 30~50%,SO3 0.5~3.0%,其中SO3以硫酸盐形式加入;
2)将步骤1)所述氧化物原料置于微波场中加热5-6小时,然后将氧化物原料置于高温炉中按1000℃2h、1260℃2h、1450℃3h进行分段煅烧处理,煅烧结束后将氧化物原料取出,在空气中冷却并置于球磨机中粉磨至比表面积>400m2/Kg得到无机改性剂。
按上述方案,步骤2)所述微波场的频率为2300-2450MHz。
按上述方案,所述助磨剂为三乙醇胺和乙二醇按质量比为2:1得到的混合物。
本发明还提供上述改性花岗岩石粉掺合料的制备方法,其特征在于步骤如下:将原料按比例混合均匀后置于球磨机中粉磨至45μm筛余≤8%,得到改性花岗岩石粉掺合料。
以及基于上述改性花岗岩石粉掺合料得到的砂浆。
按上述方案,所述改性花岗岩石粉掺合料质量占水泥总量的20-30%。
本发明的有益效果在于:1.本发明提供的改性花岗岩石粉掺合料具有较高的活性,另外,所得改性花岗岩石粉掺合料的粒度较小,能够有效地填充水泥颗粒的缝隙,因此该掺和料能够有效提高混凝土的工作性能和强度;2)本发明用改性的花岗岩粉末制备掺合料取代部分水泥,既能有效利用机制砂生产过程中产生的花岗岩石粉,减少了花岗岩石粉的浪费,也能部分解决现有混凝土行业矿物掺合料紧缺的局面,而且所得混凝土性能良好(流动度达240-253mm,7d活性指数达63-72%,28d活性指数达79-85%),具有较高的经济价值。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
制备无机改性剂,所用氧化物原料及质量比为:Al2O3 25%,Fe2O3 10%,CaO18%,MgO 3%,SiO2 42%,SO3(K2SO4)2%;将上述氧化物原料混合均匀后在频率为2450MHz的微波场中加热5小时,然后按1000℃2h,1260℃2h,1450℃3h进行分段煅烧处理,随后在空气中进行冷却并在球磨机中粉磨至比表面积>400m2/kg,得到无机改性剂。
制备改性花岗岩石粉掺合料:将80质量份花岗岩石粉(SiO2含量为75%,亚蓝值是0.4)与20份无机改性剂以及助磨剂(三乙醇胺和乙二醇按质量比为2:1得到的混合物)混合均匀,助磨剂质量占花岗岩石粉和无机改性剂质量之和的0.2%,然后置于球磨机中粉磨至45μm筛余为7%,得到改性花岗岩石粉掺合料。
参照《GB/T17671-1999水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》测试本实施例所得改性花岗岩石粉掺合料的性能,用改性花岗岩石粉掺合料替代30%的水泥,测得所得混凝土的流动度为253mm,7d活性指数为63%,28d活性指数为79%。
实施例2
制备无机改性剂,所用氧化物原料及质量比为:Al2O3 30%,Fe2O3 9%,CaO 11%,MgO 1.5%,SiO2 47.5%,SO3(Na2SO4)1%;将上述氧化物原料混合均匀后在频率为2300MHz的微波场中加热5小时,然后按1000℃2h,1260℃2h,1450℃3h进行分段煅烧处理,随后在空气中进行冷却并在球磨机中粉磨至比表面积>400m2/kg,得到无机改性剂。
制备改性花岗岩石粉掺合料:将80质量份花岗岩石粉(SiO2含量是80%,亚蓝值是0.4)与20份无机改性剂以及助磨剂(三乙醇胺和乙二醇按质量比为2:1得到的混合物)混合均匀,助磨剂质量占花岗岩石粉和无机改性剂质量之和的0.3%,然后置于球磨机中粉磨至45μm筛余为7%,得到改性花岗岩石粉掺合料。
参照《GB/T17671-1999水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》测试本实施例所得改性花岗岩石粉掺合料的性能,用改性花岗岩石粉掺合料替代30%的水泥,测得所得混凝土的流动度为240mm,7d活性指数为70%,28d活性指数为85%。
实施例3
制备无机改性剂,所用氧化物原料及质量比为:Al2O3 35%,Fe2O3 15%,CaO12.5%,MgO 4.5%,SiO2 30%,SO3(Na2SO4)3%;将上述氧化物原料混合均匀后在频率为2350MHz的微波场中加热5小时,然后按1000℃2h,1260℃2h,1450℃3h进行分段煅烧处理,随后在空气中进行冷却并在球磨机中粉磨至比表面积>400m2/kg,得到无机改性剂。
制备改性花岗岩石粉掺合料:将80质量份花岗岩石粉(SiO2含量是83%,亚蓝值是0.4)与20份无机改性剂以及助磨剂(三乙醇胺和乙二醇按质量比为2:1得到的混合物)混合均匀,助磨剂质量占花岗岩石粉和无机改性剂质量之和的0.3%,然后置于球磨机中粉磨至45μm筛余为7%,得到改性花岗岩石粉掺合料。
参照《GB/T17671-1999水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》测试本实施例所得改性花岗岩石粉掺合料的性能,用改性花岗岩石粉掺合料替代30%的水泥,测得所得混凝土的流动度为249mm,7d活性指数为72%,28d活性指数为82%。
Claims (8)
1.一种改性花岗岩石粉掺合料,其特征在于,按重量百分比计,其原料包括花岗岩石粉、无机改性剂和助磨剂,其中花岗岩石粉和无机改性剂的质量比例为:花岗岩石粉80~85份,无机改性剂15~20份,二者质量合计100份,助磨剂质量占花岗岩石粉和无机改性剂质量之和的0.1~0.3%。
2.根据权利要求1所述的改性花岗岩石粉掺合料,其特征在于所述花岗岩石粉中SiO2>70wt%,亚蓝值<0.5。
3.根据权利要求1所述的改性花岗岩石粉掺合料,其特征在于所述无机改性剂的制备方法步骤如下:
1)将具有活性的氧化物原料混合均匀,按重量百分比计,氧化物原料组成如下:Al2O318~35%,Fe2O3 5~15%,CaO 10~20%,MgO 1.2~4.5%,SiO2 30~50%,SO3 0.5~3.0%,其中SO3以硫酸盐形式加入;
2)将步骤1)所述氧化物原料置于微波场中加热5-6小时,然后将氧化物原料置于高温炉中按1000℃2h、1260℃2h、1450℃3h进行分段煅烧处理,煅烧结束后将氧化物原料取出,在空气中冷却并置于球磨机中粉磨至比表面积>400m2/Kg得到无机改性剂。
4.根据权利要求3所述的改性花岗岩石粉掺合料,其特征在于步骤2)所述微波场的频率为2300-2450MHz。
5.根据权利要求1所述的改性花岗岩石粉掺合料,其特征在于所述助磨剂为三乙醇胺和乙二醇按质量比为2:1得到的混合物。
6.一种权利要求1-5任一所述的改性花岗岩石粉掺合料的制备方法,其特征在于步骤如下:将原料按比例混合均匀后置于球磨机中粉磨至45μm筛余≤8%,得到改性花岗岩石粉掺合料。
7.一种基于权利要求1-5任一所述的改性花岗岩石粉掺合料得到的砂浆。
8.根据权利要求7所述的砂浆,其特征在于,所述改性花岗岩石粉掺合料质量占水泥总量的20-30%。
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