CN110183132A - 赤泥改性水泥混凝土骨料的方法 - Google Patents

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CN110183132A CN201910636778.4A CN201910636778A CN110183132A CN 110183132 A CN110183132 A CN 110183132A CN 201910636778 A CN201910636778 A CN 201910636778A CN 110183132 A CN110183132 A CN 110183132A
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李先海
张覃
卯松
陈前林
李显波
程伟
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    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/10—Coating or impregnating
    • C04B20/1055—Coating or impregnating with inorganic materials

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  • Inorganic Chemistry (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种赤泥改性水泥混凝土骨料的方法，该方法主要工艺流程为：采用一般工业用水将赤泥调浆至质量固液比为2:1～1:1的浆体，将浆体浇筑至表面洁净的骨料群中，搅动骨料群与赤泥浆体至骨料表面粘附一层赤泥浆，采用筛网分离剩余浆体，获得骨料改性前驱体，将骨料改性前驱体晾干或低温烘干至水分低于1％即获得赤泥改性的水泥混凝土骨料。本发明采用对环境有潜在危害的赤泥作为改性剂制备性能优良的改性水泥混凝土骨料，既可以提高水泥混凝土力学性能，又可以大规模消纳目前大量堆存并持续产生的赤泥，实现资源综合利用的同时减轻赤泥对环境造成的不利影响，该发明具有环境友好、工艺简单、前景广阔等优点。

Description

赤泥改性水泥混凝土骨料的方法
技术领域
本发明涉及固体废弃物资源化利用技术领域，具体地说是涉及一种采用氧化铝工业中产生的固体废渣赤泥改性水泥混凝土骨料的方法，以达到大规模消纳赤泥和提高混凝土强度的目的。
背景技术
混凝土是一种典型的非均质复合材料，是目前土木工程领域使用量大，应用范围广的结构工程材料，混凝土的抗压性，抗折性在实际的工程应用中对建筑有着非常大的影响。通常将混凝土看作为由骨料，水泥砂浆和界面过渡区组成的三相非均质复合材料。混凝土的性质决定于各组分性质相互间关系和体系均匀性，基质和骨料颗粒之间的界面过渡区被认为是混凝土中最薄弱的部分。界面过渡区具有特殊的空间结构，厚度较小，晶体尺寸较小，组分复杂，表现出较强的微观结构非均质性，且在混凝土中的比重不高，但它对混凝土的强度，耐久性和机械性能具有重要影响。矿物质和水泥浆中的孔隙溶液之间可以发生离子交换，导致界面过渡区的改变。寻找一个种价格低廉、成熟稳定的改性剂，对骨料表面进行改性处理，改变界面过度区的性质，从而达到优化混凝土的力学性能的目具有重要意义。
赤泥是氧化铝工业中产生的固体废渣，主要含有石英、氧化钙、赤铁矿及氧化铝等物质。因矿石品位、生产方法和技术水平的不同，大约每生产1t氧化铝要排放1.0～1.8t的赤泥。赤泥是呈灰色和暗红色粉状物，颜色会随含铁量的不同发生变化，它是一种具有较大内表面积多孔结构，其比重2840～2870g/m3，赤泥的含水量86.01％～89.97％，饱和度94.4％～99.1％，持水量79.03％～
93.23％；塑性指数17.0～30.0；粒径d＝0.075～0.005mm的粒级含量在90％左右；比表面积64.09～186.9m2/g，孔隙比2.53～2.95。随着氧化铝工业的发展，每年排放的赤泥越来越多，堆放赤泥占用大量耕地，污染地下水及土壤，对生态环境造成了极大的破坏，因此急需对赤泥进行处理与利用。
目前赤泥作为混凝土掺合料的研究主要集中在基体一侧，即将赤泥按照一定比例单独添加到混凝土中，或将赤泥掺合料、其他掺合料、添加剂按照一定比例添加到混凝土中，而采用赤泥改性混凝土骨料的研究鲜见报告。赤泥中含有的大量Fe2O3、碱性物质等对混凝土内骨料与基体之间的界面过渡区结构和物质组成具有一定优化作用，从而提升混凝土力学性能。因此研发一种适应性广、技术稳定、操作方便的赤泥改性水泥混凝土骨料的制备工艺对制备性能优良的赤泥-水泥混凝土具有重要意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题：提供一种利用赤泥改性水泥混凝土骨料的方法，既可以提高水泥混凝土力学性能，又可以大规模消纳目前大量堆存并持续产生的赤泥，实现资源综合利用的同时减轻赤泥对环境造成的不利影响。
本发明的技术方案：采用一般工业用水(包括自来水、井水、雨水、河水、工业循环水等)将赤泥调浆至质量固液比为2:1～1:1的浆体，将浆体浇筑至表面洁净的骨料群中，搅动骨料群与赤泥浆体至骨料表面粘附一层0.1～1mm以内的赤泥浆，采用筛网分离剩余浆体，获得骨料改性前驱体，将骨料改性前驱体晾干或低温烘干至水分低于1％即获得赤泥改性的水泥混凝土骨料。
前述的一种赤泥改性水泥混凝土骨料的方法中，所述骨料包括碳酸盐类骨料、硅酸盐类骨料等土木工程领域常用骨料。
前述的一种赤泥改性水泥混凝土骨料的方法中，所述赤泥为氧化铝工业产生的固体废渣，含有20％左右的Fe2O3，呈红色，呈强碱性，主要矿物为石英、氧化钙、赤铁矿及氧化铝等。
前述的一种赤泥改性水泥混凝土骨料的方法中，所述改性骨料的使用方法与常规混凝土骨料使用方法相同，即按照国标将普通硅酸盐水泥与改性骨料、水和其他添加剂等搅拌混匀、浇筑、振实，养护至规定龄期，60天龄期的改性骨料混凝土可比不改性骨料混凝土抗压强度提高10％以上。
前述的一种赤泥改性水泥混凝土骨料的方法中，所述改性骨料可应用于建筑、公路、桥梁等涉及使用混凝土的土木工程领域。
由于采用上述技术方案，本发明的优点在于：采用对环境有危害的赤泥作为改性剂制备性能优良的改性水泥混凝土骨料，既可以提高水泥混凝土力学性能，又可以大规模消纳目前大量堆存并持续产生的赤泥，实现资源综合利用的同时减轻赤泥对环境造成的不利影响，该发明具有环境友好、工艺简单、前景广阔等优点。
附图说明
图1本发明的工艺流程图；
图2赤泥X射线衍射分析(XRD)图；
图3赤泥颗粒粒度组成；
图4本发明改性的骨料制备的水泥混凝土截面示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明实施例：赤泥改性水泥混凝土骨料的工艺流程如图1所示，所述赤泥为氧化铝工业产生的固体废渣，赤泥X射线衍射分析(XRD)如图2所示，赤泥主要含有石英、氧化钙、赤铁矿及氧化铝等物质，还含有少量的斜绿泥石和石榴石；主要化学成分为SiO2、CaO、Fe2O3、Al2O3、MgO、K2O、Na2O等；赤泥颗粒粒径见图3，颗粒平均尺寸一般为78μm。将一定质量的赤泥转移至盛装有一定量水(包括自来水、井水、雨水、河水、工业循环水等)的容器中，质量固液比为2:1～1:1，采用搅拌器让赤泥颗粒充分分散到水中，形成稳定的浆体。将调制好的赤泥浆体浇筑至表面洁净的骨料群中，所述骨料包括碳酸盐类骨料、硅酸盐类骨料在内的土木工程领域常用骨料，搅动骨料群与赤泥浆体至骨料表面粘附一层0.1～1mm的赤泥浆，采用筛网分离剩余浆体获得骨料改性前驱体，将骨料改性前驱体晾干或低温烘干至水分低于1％，赤泥与骨料表面粘附稳定，赤泥层不脱落，即获得赤泥改性的水泥混凝土骨料。
赤泥改性的水泥混凝土骨料的使用方法与常规混凝土骨料使用方法相同，即按照国标将普通硅酸盐水泥与改性骨料、水和其他添加剂等搅拌混匀、浇筑、振实，养护至规定龄期，制备的水泥混凝土截面示意图如图4所示，60天龄期的改性骨料混凝土可比不改性骨料混凝土抗压强度可提高10％以上。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种赤泥改性水泥混凝土骨料的方法，其特征在于包括如下步骤：首先，将赤泥调浆至质量固液比为2:1～1:1的浆体；其次，将浆体浇筑至表面洁净的骨料群中，搅动骨料群与赤泥浆体至骨料表面粘附一层厚度为0.1～1mm的赤泥；再次，采用筛网分离剩余浆体，获得骨料改性前驱体；最后，将骨料改性前驱体晾干或低温烘干至水分低于1％即获得赤泥改性的水泥混凝土骨料。
2.根据权利要求1所述的赤泥改性水泥混凝土骨料的方法，其特征在于：赤泥调浆所用水为一般工业用水，包括自来水、井水、雨水、河水或工业循环水。
3.根据权利要求1所述的赤泥改性水泥混凝土骨料的方法，其特征在于：所述骨料包括碳酸盐类骨料、硅酸盐类骨料在内的土木工程领域常用骨料。
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