CN110615662A - 预制件用混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及混凝土预制件技术领域，具体来说，是一种预制件用混凝土及其制备方法。本发明一种预制件用混凝土，以重量分数计，由以下原料组成：水泥为11％‑13％，骨料为35‑47％，粉煤灰为5％‑7％，硅灰为5％‑7％，焦宝石尾矿为15％‑25％，粘接剂为0.1％‑2％，减水剂为0.1％‑2％，余量为水；还提供制备方法。在硅灰和粘接剂的协同作用下得到预制件用混凝土，处理了焦宝石尾矿和粉煤灰等工业废弃物，达到了协同治理，以废治废的目的，实现了焦宝石尾矿的资源化利用。

Description

预制件用混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土预制件技术领域，具体来说，是一种预制件用混凝土及其 制备方法。
背景技术
预制件(PC构件)是指在工厂中通过标准化、机械化方式加工生产的混凝 土制品，应用广泛，在国民经济中扮演重要的角色。现有的混凝土主要原料为水 泥、粗骨料、细骨料、外加剂和水，其中的粗骨料和细骨料起骨架作用，抑制水 泥的收缩，水泥和水包裹在粗细骨料表面并填充骨料间的空隙，硬化后水泥浆和 粗细骨料胶结在一起，形成坚强的整体。然而，水泥生产过程中消耗了大量的能 源，生成大量的废气(CO2、SO2等)，带来污染以及成本问题；同时粗骨料开 采带来不容小觑的环境破坏；上述问题制约着预制件行业的可持续发展。
焦宝石是一种硅酸盐矿物，煅烧后氧化铝含量在40％-50％，结构致密、断 面光滑，是制造耐火材料的优质首选物质，在我省境内储量丰富。然而，焦宝石 在开采过程中会产生大量的焦宝石尾矿，其堆存占用了大量的土地，浪费资源且 破坏生态环境。经调查发现，尾矿是矿山企业在提炼冶金主要原料过程中所排弃 的固体废弃物，一般堆存于尾矿库中，我国是全球尾矿和废石堆存量最大的国家， 总量超过610亿吨，相当于满载的的重载列车绕地球200圈，解决尾矿的大量堆 问题刻不容缓。尾矿联盟副***倪文教授曾表示，通过科技创新，要减少开山 炸石及其带来的严重污染，同时将庞大的“尾矿和废石山”利用起来，典型地区铁 尾矿与优质建材原料协同优化清洁生产技术成为发展趋势。
目前，国内焦宝石尾矿的综合利用技术仍然存在经济效益低，所消耗的数量 有限等问题，因此，充分利用焦宝石尾矿是我国矿业可持续发展的必需之路，利 用焦宝石尾矿生产预制件用混凝土也符合目前生态文明建设的要求。
发明内容
针对现有技术中预制件混凝土传统用料和制备方法消耗大量能源带来 污染问题以及焦宝石尾矿综合利用率低，本发明提供一种预制件用混凝土及 其制备方法，以期达到以废治废的目的。
本发明的技术方案为：
一种预制件用混凝土，以重量分数计，由以下原料组成：水泥为11％-13％， 骨料为35-47％，粉煤灰为5％-7％，硅灰为5％-7％，焦宝石尾矿为15％-25％， 粘接剂为0.1％-2％，减水剂为0.1％-2％，余量为水。
其中：
所述焦宝石尾矿的主要成分质量含量为SiO2为50％-65％，Al2O3为25％-30％ 和Fe2O3为5％-15％。利用焦宝石尾矿为混凝土体系提供可解聚和再聚合的硅(铝) 氧四面体，是降低水泥用量、制备高耐久性绿色混凝土的关键。
所述骨料为尾矿砂、废石、卵石、石灰岩或陶粒中的一种或多种。骨料在混 凝土中不仅仅是起到骨架作用，而且其本身的材质、强度、吸水率、以及不同的 形成条件(表面特征)和不同的生产工艺(空隙率、颗粒形状等)都对混凝土性 能有较大的影响。
所述粘结剂为聚丙烯酸钠、聚丙烯酸铵、柠檬酸钠、水玻璃、三聚磷酸钠、 碳酸钠中的一种或者多种。粘结剂可配入混凝土浆之中，混凝土在搅拌或后期浇 筑成型时损伤率很大，为了满足产品性能和强度需要加入粘接剂。粘结剂过少， 强度提高较小，加入量过多，会对气孔的形成、尾矿利用率以及产本造成影响。 加入合适量的粘结剂，达到强度提高，后期脱模容易的目的。
所述减水剂为木质素磺酸钠、单宁或糖钙中的一种或多种。减水剂能够增 加水化效率，减少单位用水量，增加强度，节省水泥用量；改善尚未凝固的 混凝土的和易性，防止混凝土成分的离析；提高抗渗性，减水透水性，减水 剂的选择并不仅限于上述限定的范围，只要能够满足上述性能即可。
粉煤灰的活性主要来自活性SiO2(玻璃体SiO2)和活性Al2O3(玻璃体 Al2O3)在一定碱性条件下的水化作用。因此，粉煤灰中活性SiO2、活性Al2O3和游离氧化钙都是活性的有利成分，掺入粉煤灰，可以减少水泥用量，提高 混凝土后期强度和改善混凝土施工和易性，同时也有利于降低水泥的水化 热，减少预制件的表面裂纹，成为一种增加强度和耐久性的材料。
硅灰掺入混凝土，有利于充填混凝土的空隙，提高混凝土的密实度，从 而提高混凝土的强度以及抗折、抗磨性能，同时也有利于减少混凝土碱骨料 反应，提高混凝土的抗腐蚀性能和耐久性。
本发明还提供一种预制件用混凝土的制备方法，包括如下步骤：
(1)将焦宝石尾矿、适量硅灰和适量水混合均匀，加入到研磨机中球磨， 得到浆料；
(2)水泥、骨料、余量硅灰、粘结剂、减水剂和余量水加入到搅拌机中搅 拌均匀，调整拌合物的稠度，得到混合物浆体；
(3)将浆料加入到混合物浆体中不断搅拌，即可得预制件用混凝土。
其中，步骤(1)中硅灰与步骤(2)中硅灰的质量比为1:(1.5～2.0)。硅灰 按比例分批加入，保证了混凝土的合理级配，同时又消除了碱骨料反应，由此混 凝土的密实度更高，抗压强度更高。
本发明的有益效果在于：
通过将焦宝石尾矿、粉煤灰、硅灰和粘结剂等混合制备得到混凝土，利 用焦宝石尾矿其主要成分与粉煤灰相近的特性，在硅灰和粘接剂的协同作用 下得到预制件用混凝土，处理了焦宝石尾矿和粉煤灰等工业废弃物，达到了 协同治理，以废治废的目的，实现了焦宝石尾矿的资源化利用；同时也避免 了混凝土传统制备过程中出现的能源消耗，废气污染等问题。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将对本 发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅 仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施 例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
一种预制件用混凝土，以重量分数计，由以下原料组成：水泥：17％， 骨料37％，粉煤灰为7％，硅灰为6％，焦宝石尾矿为25％，粘结剂为0.15％， 减水剂为2％，余量为水。
预制件用混凝土的制备方法，包括如下步骤：
(1)将焦宝石尾矿25％、硅灰2％和水5％混合均匀，加入到研磨机中 球磨，得到浆料；
(2)水泥17％、骨料37％、硅灰4％、粘结剂0.15％和余量水加入到搅 拌机中搅拌均匀，调整拌合物的稠度，得到混合物浆体；
(3)将浆料加入到混合物浆体中不断搅拌，即可到预制件混凝土。 制成的凝土试件标准养护28天抗折抗压强度见表1。
实施例2
一种预制件用混凝土，以重量分数计，由以下原料组成：水泥：23％， 骨料41％，粉煤灰为6％，硅灰为5％，焦宝石尾矿为15％，粘结剂为0.1％， 减水剂为0.15％，余量为水。
预制件用混凝土的制备方法，包括如下步骤：
(1)将焦宝石尾矿15％、硅灰2％和水3％混合均匀，加入到研磨机中 球磨，得到浆料；
(2)水泥23％、骨料41％、硅灰3％、粘结剂0.1％和余量水加入到搅 拌机中搅拌均匀，调整拌合物的稠度，得到混合物浆体；
(3)将浆料加入到混合物浆体中不断搅拌，即可到预制件混凝土。
制成的凝土试件标准养护28天抗折抗压强度见表1。
实施例3
一种预制件用混凝土，以重量分数计，由以下原料组成：水泥：11％， 骨料35％，粉煤灰为7％，硅灰为7％，焦宝石尾矿为20％，粘结剂为0.2％， 减水剂为2％，余量为水。
预制件用混凝土的制备方法，包括如下步骤：
(1)将焦宝石尾矿20％、硅灰3％和水7％混合均匀，加入到研磨机中 球磨，得到浆料；
(2)水泥13％、骨料35％、硅灰4％、粘结剂0.15％和余量水加入到搅 拌机中搅拌均匀，调整拌合物的稠度，得到混合物浆体；
(3)将浆料加入到混合物浆体中不断搅拌，即可到预制件混凝土。
制成的凝土试件标准养护28天抗折抗压强度见表1。
表1
项目 28天抗压强度(Mpa)
实施例1 89.7
实施例2 75.8
实施例3 80.6
尽管通过优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限 于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对 本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发 明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围 内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本 发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种预制件用混凝土，其特征在于，以重量分数计，由以下原料组成：水泥为11％-13％，骨料为35-47％，粉煤灰为5％-7％，硅灰为5％-7％，焦宝石尾矿为15％-25％，粘接剂为0.1％-2％，减水剂为0.1％-2％，余量为水。
2.根据权利要求1所述的预制件用混凝土，其特征在于，以重量分数计，焦宝石尾矿的含量为SiO2为50％-65％，Al2O3为25％-30％和Fe2O3为5％-15％。
3.根据权利要求1所述的预制件用混凝土，其特征在于，所述骨料为尾矿砂、废石、卵石、石灰岩或陶粒中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的预制件用混凝土，其特征在于，所述减水剂为木质素磺酸钠、单宁或糖钙中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的预制件用混凝土，其特征在于，所述粘结剂为聚丙烯酸钠、聚丙烯酸铵、柠檬酸钠、水玻璃、三聚磷酸钠或碳酸钠中的一种或者多种。
6.一种权利要求1-5任一所述的预制件用混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将焦宝石尾矿、适量硅灰和适量水混合均匀，加入到研磨机中球磨，得到浆料；
(2)水泥、骨料、余量硅灰、粘结剂、减水剂和余量水加入到搅拌机中搅拌均匀，调整拌合物的稠度，得到混合物浆体；
(3)将浆料加入到混合物浆体中不断搅拌，即可得预制件用混凝土。
7.根据权利要求6所述的预制件用混凝土的制备方法，其特征在于，步骤(1)中硅灰与步骤(2)中硅灰的质量比为1:(1.5～2.0)。
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