CN108774043B

CN108774043B - 高掺比赤泥建筑材料

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Publication number: CN108774043B
Application number: CN201810847445.1A
Authority: CN
Inventors: 张志远; 李静; 李师; 张羊
Original assignee: Anxi China Scientific Magnesium Technology Co ltd
Current assignee: Anxi China Scientific Magnesium Technology Co ltd
Priority date: 2018-07-27
Filing date: 2018-07-27
Publication date: 2021-07-20
Anticipated expiration: 2038-07-27
Also published as: CN108774043A

Abstract

高掺比赤泥建筑材料，包括赤泥、铬渣、轻烧镁粉、氯化镁卤水、减水剂；粉煤灰及改性剂；将赤泥原材料与铬渣混合均匀，将轻烧镁粉与赤泥、铬渣预混料混合均匀加入到氯化镁卤水中，搅拌2～5min后加改性剂，继续搅拌3min后加入减水剂；向赤泥、铬渣复合材料原料粉中补充水分，充分搅拌后得到赤泥镁质凝胶复合材料浆料，将所述赤泥镁质凝胶复合材料浆料倒入模具中，脱模获得该高掺比赤泥建筑材料。在具有高掺比赤泥的条件下，具有优良的抗折强度、抗压强度、软化系数，适用于大多数建筑环境。无返卤泛霜等问题，在道路、桥梁、房屋等诸多方面，满足多方面领域的要求。从而可极大的将赤泥、铬渣综合利用，减少赤泥、铬渣堆放所带来的环境污染问题。

Description

高掺比赤泥建筑材料

技术领域

本发明涉及建筑用材料技术领域，尤其涉及一种高掺比赤泥建筑材料。

背景技术

赤泥综合处理及其利用问题是一个世界性的难题。近年来，随着对环境保护的加强，赤泥的排放情况有了较大的改善，但是这并不能从根本上改变赤泥对环境的污染问题。只有实现赤泥资源化利用，才能从根本上解决问题。

为此，国内外学者对赤泥的综合处理做了大量的研究工作，也取得了许多显著的进步。但是，目前已有的赤泥资源化方法存在赤泥掺量低、赤泥利用率低，能耗高等缺点、无法大量消耗赤泥。例如，现有赤泥作为建筑材料，当前只有依照其它同类建筑材料的标准，作为标准支撑。市场认可度低，造成制品的应用收到限制，难以大规模进行推广。且相对于现有水泥而言，其抗压、抗折等参数无法达到相应的要求，因此不适用于大多数建筑用料的情况。因此如何将赤泥高效的合理利用，成为本领域中的技术难题。

发明内容

本发明目的是解决现有赤泥建筑材料存在赤泥掺量低、赤泥利用率低，能耗高、无法大量消耗赤泥等缺陷，提供一种高掺比赤泥建筑材料，使其各项性能均达到使用标准。

高掺比赤泥建筑材料，包括按质量份数计的以下原材料制备而成：1200份赤泥、1200份铬渣、600份轻烧镁粉、672份氯化镁卤水、4份减水剂；其特征在于，还包括粉煤灰及改性剂；将赤泥粉碎过30目筛得赤泥原材料，将赤泥原材料与铬渣混合均匀，得到赤泥、铬渣预混料；将轻烧镁粉与所述赤泥、铬渣预混料混合均匀加入到氯化镁卤水中，搅拌2～5min后加改性剂，继续搅拌3min 后加入减水剂，得赤泥、铬渣复合材料原料粉；向赤泥、铬渣复合材料原料粉中补充水分，使得赤泥、铬渣复合材料原料粉与水分质量比为100:30～100:50，充分搅拌后得到赤泥镁质凝胶复合材料浆料，将所述赤泥镁质凝胶复合材料浆料倒入模具中，震荡成型，养护6～24小时脱模，脱模后自然养护，获得该高掺比赤泥建筑材料。

其中，所述改性剂为磷酸改性剂；按质量分数计还包括，30份磷酸改性剂和60-360份粉煤灰。

其中，按质量分数计还包括，30份磷酸改性剂和180份粉煤灰。

其中，还包括，硅粉；按质量分数计还包括，20-100份硅粉。

其中，所述改性剂为磷酸改性剂、柠檬酸钠改性剂及草酸改性剂；按质量分数计还包括，4.98份磷酸改性剂、15份柠檬酸钠改性剂、25.12份草酸改性剂和30-150份粉煤灰。

其中，所述改性剂为磷酸改性剂、柠檬酸钠改性剂及草酸改性剂；按质量分数计还包括，4.98份磷酸改性剂、15份柠檬酸钠改性剂、25.12份草酸改性剂和60份粉煤灰。

其中，轻烧镁粉采用水合法测得活性为56.375％。

其中，所述轻烧镁粉中活性氧化镁与氯化镁的摩尔比为5:1～9:1，所述轻烧氧化镁中活性氧化镁与氯化镁的最优摩尔比为5:1。

其中，赤泥的pH值为12.23。

本发明具有如下有益效果：在具有高掺比赤泥的条件下，该赤泥建筑材料具有优良的抗折强度、抗压强度、软化系数，适用于大多数建筑环境。无返卤泛霜等问题，在道路、桥梁、房屋等诸多方面，满足多方面领域的要求。从而可极大的将赤泥、铬渣综合利用，减少赤泥、铬渣堆放所带来的环境污染问题。

附图说明

图1为本发明实施例1中28天抗折强度柱形图；

图2为本发明实施例1中28天抗压强度柱形图；

图3为本发明实施例1中7天软化系数数据图。

具体实施方式

名词解释

(1)本发明中所述“轻烧氧化镁”是指将氢氧化镁经700～1000℃左右煅烧后排出CO₂或H₂O后得到的产物，所述氢氧化镁是从菱镁矿、水镁石和由海水或卤水中提取的。

(2)本发明中所述“活性氧化镁”是指平均粒径小于2000nm；微观形态为不规则颗粒或近球形颗粒或片状晶体；用柠檬酸(CAA值)表示的活性为 12～25s(数值越小活性越高)；用吸碘值表示的活性为80～120(mgI/100gMgO)；比表面在5～20m³/g之间，视比容6～8.5mL/g之间。

(3)抗折强度的检测方法

材料试验机：试验机的式值相对误差不大于±1％，其下加压板应为球铰支座，预期最大破坏荷载应在量程的20％～80％之间。

实验步骤：

1)测量实验的宽度和高度尺寸，并记录；

2)将试样大面放在下支棍上，试样两端面与下支棍上的距离应相同，当试样有裂纹或凹陷时，将大面朝下，以(50～150)N/s的速度均匀加荷，直至试样断裂，记录最大载荷P。

3)将最大载荷的数据再根据抗折公式计算出最大抗折强度，并做好记录。

每块试样的抗折强度(δF)下式计算：

式中：δ_F—常温抗折强度，Mpa；

F_max—对试样施加的最大压力，N

L_s—下刀口间的距离，mm；

b—试样宽度，mm；

h—试样高度，mm.

实验结果以抗折强度的算数平均值Rf来表示。

(4)抗压强度的检测方法

1)测量每个实验连接面或受压面的长、宽尺寸，精确至1mm；

2)将试样平放在加压板的中央，垂直于受压面加荷，应均匀平稳，不得发生冲击或振动，加荷速度以(2～6)KN/s为宜，直至试样破坏为止记录最大破坏载荷P。

4)计算结果与评定

每块试样的抗折强度(f_c)按下式计算：

式中:f_c—抗压强度(Mpa)； Fmax—试件受压破坏时的最大载荷(KN)；

A—承压面积(mm²)

实验结果以抗折强度的算数平均值和标准值来表示。

(5)软化系数

具体的测试方法是将试件成型后养护28天，测试其中一部分试件的抗压强度Rco，另外一部分完全浸入水中，浸泡7天后，取出试件擦拭其表面的水分测试其抗压强度Rcw，试件的耐水系数Kcn按下式算:

Kcn＝Rcw/Rco

软化系数取值范围在0—1之间，其值越大，表明材料的耐水性越好。软化系数的大小，有时被作为选择材料的依据。长期处于水中或潮湿环境的重要建筑物或构筑物，必须选用软化系数大于0.85的材料。用于受潮湿较轻或次要结构的材料，则软化系数不宜小于0.70。通常认为软化系数大于0.85的材料是耐水性材料。

(6)本发明中各原料介绍如下：

1)赤泥来自于中国河南东方希望三门峡铝业有限公司，实验中所用赤泥过 30目，pH值为12.23，赤泥种类是拜耳法，化学组成见表1-1；

表1-1赤泥的化学组成(XRF)

2)轻烧氧化镁来自辽宁省海城，煅烧温度在800℃～850℃之间，经分析，实验所用氧化镁采用水合法测得活性为56.375％；

3)本实验采用的铬渣为河南省义马市境内堆存的铬渣；

4)粉煤灰选自河南义马电力粉煤灰

硅灰选自山东博肯硅材料有限公司

5)消泡剂磷酸三丁酯购自无锡市亚泰联合化工有限公司；

6)减水剂购自陕西秦奋建材有限公司。

高掺比赤泥建筑材料，包括按质量份数计的以下原材料制备而成：1200份赤泥、1200份铬渣、600份轻烧镁粉、672份氯化镁卤水、4份减水剂、粉煤灰及改性剂；将赤泥粉碎过30目筛得赤泥原材料，将赤泥原材料与铬渣混合均匀，得到赤泥、铬渣预混料；将轻烧镁粉与所述赤泥、铬渣预混料混合均匀加入到氯化镁卤水中，搅拌2～5min后加改性剂，继续搅拌3min后加入减水剂，得赤泥、铬渣复合材料原料粉；向赤泥、铬渣复合材料原料粉中补充水分，使得赤泥、铬渣复合材料原料粉与水分质量比为100:30～100:50，充分搅拌后得到赤泥镁质凝胶复合材料浆料，将所述赤泥镁质凝胶复合材料浆料倒入模具中，震荡成型，养护6～24小时脱模，脱模后自然养护，获得该高掺比赤泥建筑材料。

其中，氯化镁配置成质量百分比浓度为20～30％的水溶液，加入消泡剂，充分搅拌，直至氯化镁溶液泡沫消除，成为澄清溶液为氯化镁卤水。

其中，轻烧镁粉中活性氧化镁与氯化镁的摩尔比为5:1～9:1，所述轻烧氧化镁中活性氧化镁与氯化镁的最优摩尔比为5:1。轻烧镁粉采用水合法测得活性为56.375％。其中，赤泥的pH值为12.23。

实施例1：所述改性剂为磷酸改性剂；按质量分数计为30份磷酸改性剂和 60-360份粉煤灰。优选的，按质量分数计为，30份磷酸改性剂和180份粉煤灰。优选的，所述磷酸改性剂为质量百分浓度为25％的磷酸溶液。

针对实施例1，分成五组进行性能测试，五组具体配比情况见下表：

针对上述五组进行性能测试，测试结果见下表或见图1-3所示：

实施例2，还包括，硅粉；按质量分数计为20-100份硅粉。

针对实施例2，分成五组进行性能测试，五组具体配比情况见下表：

针对上述五组进行性能测试，测试结果见下表：

实施例3，所述改性剂为磷酸改性剂、柠檬酸钠改性剂及草酸改性剂；按质量分数计为，4.98份磷酸改性剂、15份柠檬酸钠改性剂、25.12份草酸改性剂和30-150份粉煤灰。优选的，按质量分数计为4.98份磷酸改性剂、15份柠檬酸钠改性剂、25.12份草酸改性剂和60份粉煤灰。

其中，所述磷酸改性剂为质量百分浓度为25％的磷酸溶液。柠檬酸钠改性剂为质量百分浓度为20-25％的柠檬酸钠溶液。草酸改性剂为质量百分浓度为 20-25％的草酸溶液。

针对实施例3，分成五组进行性能测试，五组具体配比情况见下表：

针对上述五组进行性能测试，测试结果见下表：

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.高掺比赤泥建筑材料，包括按质量份数计的以下原材料制备而成：1200份赤泥、1200份铬渣、600份轻烧镁粉、672份氯化镁卤水、4份减水剂；其特征在于，还包括粉煤灰及改性剂；将赤泥粉碎过30目筛得赤泥原材料，将赤泥原材料与铬渣混合均匀，得到赤泥、铬渣预混料；将轻烧镁粉与所述赤泥、铬渣预混料混合均匀加入到氯化镁卤水中，搅拌2～5min后加改性剂，继续搅拌3min后加入减水剂，得赤泥、铬渣复合材料原料粉；向赤泥、铬渣复合材料原料粉中补充水分，使得赤泥、铬渣复合材料原料粉与水分质量比为100:30～100:50，充分搅拌后得到赤泥镁质凝胶复合材料浆料，将所述赤泥镁质凝胶复合材料浆料倒入模具中，震荡成型，养护6～24小时脱模，脱模后自然养护，获得该高掺比赤泥建筑材料；

当所述改性剂为磷酸改性剂时：按质量份数计还包括，30份磷酸改性剂和180份粉煤灰；

当所述改性剂为磷酸改性剂、柠檬酸钠改性剂及草酸改性剂时：按质量份数计还包括，4.98份磷酸改性剂、15份柠檬酸钠改性剂、25.12份草酸改性剂和30-150份粉煤灰。

2.根据权利要求1所述的高掺比赤泥建筑材料，其特征在于，当所述改性剂为磷酸改性剂时：按质量份数计还包括，20-100份硅粉。

3.根据权利要求1所述的高掺比赤泥建筑材料，其特征在于，所述改性剂为磷酸改性剂、柠檬酸钠改性剂及草酸改性剂时：按质量份数计还包括，4.98份磷酸改性剂、15份柠檬酸钠改性剂、25.12份草酸改性剂和60份粉煤灰。

4.根据权利要求3所述的高掺比赤泥建筑材料，其特征在于，轻烧镁粉采用水合法测得活性为56.375％。

5.根据权利要求4所述的高掺比赤泥建筑材料，其特征在于，所述轻烧氧化镁中活性氧化镁与氯化镁的摩尔比为5:1。

6.根据权利要求5所述的高掺比赤泥建筑材料，其特征在于，赤泥的pH值为12.23。