CN116199461A - 一种基于选铁后赤泥的混凝土及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于选铁后赤泥的混凝土及其制备方法和用途。所述的混凝土由以下重量份的原料制成：赤泥微粉6‑8，细骨料20‑25，粗骨料45‑50，激发剂10‑15，水6‑8，减水剂0.1‑0.2；其中，所述赤泥微粉为堆积型铝土矿赤泥经选铁后，干燥，粉碎至300目以上的超细粉末；超细粉末中钙铝硅成分的质量分数大于35%。本发明的该混凝土克服上述现有技术的混凝土中使用改性高岭土等成分复杂，赤泥用量少，且混凝土强度低，抗渗等级低，抗磨性差，对赤泥中的碱和重金属的封固差等问题，尤其适合用于路面结构层中面层的施工。
Description
技术领域
本发明涉及新材料技术领域，具体涉及一种基于选铁后赤泥的混凝土及其制备方法和用途。
背景技术
赤泥亦是从铝土矿中提炼氧化铝后排出的工业固体废物，为不溶性残渣，可分为烧结法赤泥、拜尔法赤泥和联合法赤泥。赤泥主要化学成分为SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3等。一般含氧化铁量大，外观与赤色泥土相似。
赤泥矿物成分复杂，主要矿物为文石和方解石，含量为60％～65％，其次是蛋白石、三水铝石、针铁矿，含量最少的是钛矿石、菱铁矿、天然碱、水玻璃、铝酸钠和火碱。赤泥矿物成分复杂，且不符合天然土的矿物组合。在这些矿石中，文石、方解石和菱铁矿，既是骨架，又有一定的胶结作用；而针铁矿、三水铝石、蛋白石、水玻璃起胶结作用和填充作用。赤泥中含有多种微量元素，而放射性主要来自镭、钍、钾，一般内外照射指数均在2.0以上，所以属于危险固体废弃物。
赤泥为碱性物质，随着雨水的冲淋，赤泥中的碱会被溶出，可能污染地表水和地下水。由于赤泥结合的化学碱难以脱除且含量大，又含有氟、铝及其他多种杂质，对于赤泥的无害化利用一直以来难以进行。
目前，主要的无害化利用方向之一为制备建筑材料，例如混凝土等。现有技术公开了一种活性掺和料、活性掺和料的制备方法、应用及混凝土。该活性掺和料包括以下按照重量份计的组分：拜耳法赤泥10～30份、生石灰粉5～15份、石灰石粉80～120份；所述拜耳法赤泥的含水率为15％～35％，所述拜耳法赤泥中氧化铝的质量含量为20％～40％。该技术主要通过以拜耳法赤泥和石灰石粉为主要原料，并利用生石灰与水的剧烈反应的原理来解决拜耳法赤泥脱水难的问题，但制备的混凝土存在赤泥含量少，且混凝土强度低，抗渗等级低，抗磨性差，对赤泥中的碱和重金属的封固差等问题。
现有技术公开了一种绿色高性能混凝土及其制备方法，其包含水泥、煤灰、骨料、高岭土、赤泥、电石渣、减水剂与水。其制备方法为：步骤一：将水泥、粉煤灰与减水剂混合，混合均匀后平均分为2-4份，步骤二：向步骤一中制得的一份混合物质中依次加入骨料、高岭土、赤泥与电石渣，搅拌均匀，制得混合料，步骤三：将水加入步骤一中制得的剩下的混合物质，搅拌1-2min，然后分3-5次将混合料加入混合物质中，再搅拌5-6min，使各物质混合均匀，制得所需混凝土。该技术中仍然以水泥作为胶状物质，还使用骨料协同电石渣与赤泥有效提高混凝土的强度，其中赤泥主要在于提高混凝土中各物质的连接的强度。可见，赤泥仅作为辅料使用，用量占比小，且其强度等主要由水泥等物质产生；且使用改性高岭土等成分复杂。
路面面层是直接通行车和大气相接触的层位，承受行车荷载较大的竖向力、水平力和冲击力的作用，同时又受降水的侵蚀作用和温度变化的影响。路面面层要求具有较高的结构强度、刚度、耐磨、不透水和高低温稳定性，并且其表面层还要求具有良好的平整度和粗糙度。目前，尚无掺入赤泥制成的混凝土能够满足路面面层的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于选铁后赤泥的混凝土及其制备方法和用途，该混凝土克服上述现有技术的混凝土中使用改性高岭土等成分复杂，赤泥用量少，且混凝土强度低，抗渗等级低，抗磨性差，对赤泥中的碱和重金属的封固差等问题，尤其适合用于路面结构层中面层的施工。
本发明的技术方案如下：
基于选铁后赤泥的混凝土，由以下重量份的原料制成：
赤泥微粉6-8，细骨料20-25，粗骨料45-50，激发剂10-15，水6-8，减水剂0.1-0.2；
其中，所述赤泥微粉为堆积型铝土矿赤泥经选铁后，干燥，粉碎至300目以上的超细粉末；超细粉末中钙铝硅成分的质量分数大于35％。
积型铝土矿，如广西平果市的铝土矿即为这种矿物，该铝土矿生产氧化铝后的原生赤泥情况如下：原生赤泥为超细团聚体，含水率20-30％，平均粒径d50＝10微米，d90＝30微米；氧化钠含量5-12％，pH值10.50-12.0，密度2.8-2.85g/cm。
优选的，所述赤泥微粉与激发剂的质量比为0.5-0.7:1。
优选的，基于选铁后赤泥的混凝土，由以下重量份的原料制成：赤泥微粉7.6，细骨料24，粗骨料48，激发剂13.5，水6.7，减水剂0.2。
优选的，所述的激发剂为矿粉、粉煤灰、石灰、脱硫石膏、石粉、水玻璃中的两种或两种以上的混合物。
优选的，所述的激发剂为石灰和脱硫石膏的混合物，混合物中石灰和脱硫石膏的重量比为3-5：5-10。
所述的减水剂为减水率25％以上的聚羧酸减水剂。聚羧酸减水剂是由带有磺酸基、羧基、氨基以及含有聚氧乙烯侧链等的大分子化合物，在水溶液中，通过自由基共聚原理合成的具有梳型结构的高分子表面活性剂。
减水剂的机理为延缓Ca(OH)2形成结晶，延缓水化，起到分散作用。通过氢键形成水膜，起到润滑作用。通过大分子单体的支链，起到空间位阻作用，实现颗粒之间的分散。
所述的赤泥微粉中包含以下质量分数的成分：
氧化铝25-30％、氧化钙12-18％、二氧化硅20-25％、氧化铁15-25％、氧化钠5-10％、氧化肽3-8％。
所述的细骨料为粒径小于5mm的石粉和/或河砂；
所述的粗骨料为粒径10-20mm的碎石和粒径20-40mm的碎石混合物，或者为粒径10-30mm的碎石。
所述的基于选铁后赤泥的混凝土，其制备方法包括以下步骤：
取赤泥微粉、激发剂与减水剂混合均匀，然后依次加入细骨料、粗骨料、水，搅拌使各物质混合均匀，即得。
上述的基于选铁后赤泥的混凝土在铺设路面结构层中面层的用途。
本发明的积极效果：
本发明运用赤泥的碱，实现地聚物的解聚-重组-再聚合，实现潜在活性矿物相的复合激发，将赤泥的自由碱转变为固结碱、低溶度积的碱金属盐等，类似氢氧化钠→氢氧化钙、(Na)-C-A-S-H凝胶，钙矾石等。在本发明中赤泥作为高比表、高细度材料，起到微填充效应，实现混凝土固结体的密实度提高、总孔隙率下降，进而提高了抗渗能力和力学性能。然后配合存在石膏和膨胀性盐等激发剂，随着水化反应，中和了部分早期收缩，抗收缩开裂能力提高。
本发明的基于选铁后的堆积型铝土矿赤泥经过干燥粉碎等工序改性后，能够大大提升掺入量，相比山东赤泥，两者制备的混凝土具有相同强度时，堆积型铝土矿赤泥赤泥的掺量高出1倍以上。山东赤泥的矿源主要是澳洲、印尼、几内亚的，为国外进口矿排放的固废。
本发明基于选铁后的堆积型铝土矿赤泥制备的混凝土，其强度可达C25-C40、混凝土抗渗等级高达P10。在相同的混凝土强度等级时，本发明的抗渗等级、抗折强度和磨损量均优于普通水泥。同时，本发明制备的混凝土对赤泥的碱和重金属的封固效果更好，达到更高的环保效果。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面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，都属于本发明保护的范围。以下实施例和对比例中使用的原料为市购。
实施例1
基于选铁后赤泥的混凝土，由以下的原料制成：
赤泥微粉76kg，细骨料240kg，粗骨料480kg，激发剂135kg，水67kg，减水剂2kg。
其中，赤泥微粉为堆积型铝土矿赤泥经选铁后，干燥，粉碎至过300目的超细粉末。赤泥微粉中包含以下质量分数的成分：氧化铝25-30％、氧化钙12-18％、二氧化硅20-25％、氧化铁15-25％、氧化钠5-10％、氧化肽3-8％。
堆积型铝土矿，选用广西平果市的铝土矿，该铝土矿的原生赤泥情况如下：原生赤泥为超细团聚体，含水率25％，平均粒径d50＝10微米，d90＝30微米；氧化钠含量11％，pH值11.3，密度2.82g/cm。
所述的激发剂为石灰、脱硫石膏的混合物，混合物中石灰和脱硫石膏的重量比为4-7。
所述的减水剂为减水率25％以上的聚羧酸高效减水剂。
所述的细骨料为粒径小于5mm的石粉和河砂；
所述的粗骨料为粒径10-20mm的碎石和粒径20-40mm的碎石混合物。
制备方法包括以下步骤：
取赤泥微粉、激发剂与减水剂混合均匀，然后依次加入细骨料、粗骨料、水，搅拌使各物质混合均匀，即得。
实施例2
基于选铁后赤泥的混凝土，由以下的原料制成：
赤泥微粉60kg，细骨料239kg，粗骨料500kg，激发剂110kg，水80kg，减水剂1kg；
其中，所述赤泥微粉为堆积型铝土矿赤泥经选铁后，干燥，粉碎至300目以上的超细粉末；赤泥微粉中包含以下质量分数的成分：氧化铝25-30％、氧化钙12-18％、二氧化硅20-25％、氧化铁15-25％、氧化钠5-10％、氧化肽3-8％。
堆积型铝土矿，选用广西平果市的铝土矿，该铝土矿的原生赤泥情况如下：原生赤泥为超细团聚体，含水率21％，平均粒径d50＝10微米，d90＝30微米；氧化钠含量5％，pH值10.50，密度2.80g/cm。
所述的激发剂为石灰、脱硫石膏、石粉的混合物。
所述的减水剂为减水率25％以上的聚羧酸高效减水剂，为以聚羧酸盐为主的固体粉末，密度510±10kg/m3。
所述的细骨料为粒径小于5mm的石粉；
所述的粗骨料为粒径10-20mm的碎石和粒径20-40mm的碎石混合物。
制备方法包括以下步骤：
取赤泥微粉、激发剂与减水剂混合均匀，然后依次加入细骨料、粗骨料、水，搅拌使各物质混合均匀，即得。
实施例3
基于选铁后赤泥的混凝土，由以下的原料制成：
赤泥微粉80kg，细骨料250kg，粗骨料474kg，激发剂114kg，水80kg，减水剂2kg；
其中，所述赤泥微粉为堆积型铝土矿赤泥经选铁后，干燥，粉碎至300目以上的超细粉末；赤泥微粉中包含以下质量分数的成分：氧化铝25-30％、氧化钙12-18％、二氧化硅20-25％、氧化铁15-25％、氧化钠5-10％、氧化肽3-8％。
堆积型铝土矿，选用广西平果市的铝土矿，该铝土矿的原生赤泥情况如下：原生赤泥为超细团聚体，含水率28％，平均粒径d50＝10微米，d90＝30微米；氧化钠含量9％，pH值10.50-12.0，密度2.85g/cm。
所述的激发剂为脱硫石膏、矿粉、粉煤灰、石灰的混合物。
所述的减水剂为减水率25％以上的聚羧酸高效减水剂，为以聚羧酸盐为主的固体粉末，密度510±10kg/m3。
所述的细骨料为粒径小于5mm的河砂；
所述的粗骨料为粒径10-30mm的碎石。
制备方法包括以下步骤：
取赤泥微粉、激发剂与减水剂混合均匀，然后依次加入细骨料、粗骨料、水，搅拌使各物质混合均匀，即得。
实施例4
基于选铁后赤泥的混凝土，由以下的原料制成：
赤泥微粉70kg，细骨料230kg，粗骨料450kg，激发剂120kg，水70kg，减水剂1.5kg；
其中，所述赤泥微粉为堆积型铝土矿赤泥经选铁后，干燥，粉碎至300目以上的超细粉末；赤泥微粉中包含以下质量分数的成分：氧化铝25-30％、氧化钙12-18％、二氧化硅20-25％、氧化铁15-25％、氧化钠5-10％、氧化肽3-8％。
堆积型铝土矿，选用广西平果市的铝土矿，该铝土矿的原生赤泥情况如下：原生赤泥为超细团聚体，含水率27％，平均粒径d50＝10微米，d90＝30微米；氧化钠含量11％，pH值11.6，密度2.82g/cm。
所述的激发剂为矿粉、粉煤灰、石灰、脱硫石膏、石粉的混合物.
所述的减水剂为减水率25％以上的聚羧酸高效减水剂，为以聚羧酸盐为主的固体粉末，密度510±10kg/m3。
所述的细骨料为粒径小于5mm的石粉和河砂；
所述的粗骨料为粒径10-30mm的碎石。
制备方法包括以下步骤：
取赤泥微粉、激发剂与减水剂混合均匀，然后依次加入细骨料、粗骨料、水，搅拌使各物质混合均匀，即得。
实施例5
基于选铁后赤泥的混凝土，由以下的原料制成：
赤泥微粉60kg，细骨料200kg，粗骨料450kg，激发剂100kg，水60kg，减水剂1kg；
其中，所述赤泥微粉为堆积型铝土矿赤泥经选铁后，干燥，粉碎至300目以上的超细粉末；赤泥微粉中包含以下质量分数的成分：氧化铝25-30％、氧化钙12-18％、二氧化硅20-25％、氧化铁15-25％、氧化钠5-10％、氧化肽3-8％。
堆积型铝土矿，选用广西平果市的铝土矿，该铝土矿的原生赤泥情况如下：原生赤泥为超细团聚体，含水率20％，平均粒径d50＝10微米，d90＝30微米；氧化钠含量8％，pH值12.0，密度2.85g/cm。
所述的激发剂为矿粉、粉煤灰的混合物。
所述的减水剂为减水率25％以上的聚羧酸高效减水剂，为以聚羧酸盐为主的固体粉末，密度510±10kg/m3。
所述的细骨料为粒径小于5mm的河砂；
所述的粗骨料为粒径10-20mm的碎石和粒径20-40mm的碎石混合物。
制备方法包括以下步骤：
取赤泥微粉、激发剂与减水剂混合均匀，然后依次加入细骨料、粗骨料、水，搅拌使各物质混合均匀，即得。
实施例6
基于选铁后赤泥的混凝土，由以下的原料制成：
赤泥微粉70kg，细骨料240kg，粗骨料490kg，激发剂120kg，水60kg，减水剂1.8kg；
其中，所述赤泥微粉为堆积型铝土矿赤泥经选铁后，干燥，粉碎至300目以上的超细粉末；赤泥微粉中包含以下质量分数的成分：氧化铝25-30％、氧化钙12-18％、二氧化硅20-25％、氧化铁15-25％、氧化钠5-10％、氧化肽3-8％。
堆积型铝土矿，如广西平果市的铝土矿即为这种矿物，该铝土矿生产氧化铝后的原生赤泥情况如下：原生赤泥为超细团聚体，含水率27％，平均粒径d50＝10微米，d90＝30微米；氧化钠含量11％，pH值10.80，密度2.80g/cm。
所述的激发剂为矿粉、石粉的混合物。
所述的减水剂为减水率25％以上的聚羧酸高效减水剂，为以聚羧酸盐为主的固体粉末，密度510±10kg/m3。
所述的细骨料为粒径小于5mm的石粉和/或河砂；
所述的粗骨料为粒径10-20mm的碎石和粒径20-40mm的碎石混合物。
制备方法包括以下步骤：
取赤泥微粉、激发剂与减水剂混合均匀，然后依次加入细骨料、粗骨料、水，搅拌使各物质混合均匀，即得。
实施例7
基于选铁后赤泥的混凝土，由以下的原料制成：
赤泥微粉80kg，细骨料240kg，粗骨料460kg，激发剂110kg，水80kg，减水剂2kg；
其中，所述赤泥微粉为堆积型铝土矿赤泥经选铁后，干燥，粉碎至300目以上的超细粉末；赤泥微粉中包含以下质量分数的成分：氧化铝25-30％、氧化钙12-18％、二氧化硅20-25％、氧化铁15-25％、氧化钠5-10％、氧化肽3-8％。
堆积型铝土矿，如广西平果市的铝土矿即为这种矿物，该铝土矿生产氧化铝后的原生赤泥情况如下：原生赤泥为超细团聚体，含水率23％，平均粒径d50＝10微米，d90＝30微米；氧化钠含量7％，pH值11.7，密度2.83g/cm。
所述的激发剂为石灰和脱硫石膏的混合物，混合物中石灰和脱硫石膏的重量比为3：5。
所述的减水剂为减水率25％以上的聚羧酸高效减水剂，为以聚羧酸盐为主的固体粉末，密度510±10kg/m3。
所述的细骨料为粒径小于5mm的石粉和/或河砂；
所述的粗骨料为粒径10-30mm的碎石。
制备方法包括以下步骤：
取赤泥微粉、激发剂与减水剂混合均匀，然后依次加入细骨料、粗骨料、水，搅拌使各物质混合均匀，即得。
实施例8
基于选铁后赤泥的混凝土，由以下的原料制成：
赤泥微粉60kg，细骨料210kg，粗骨料460kg，激发剂140kg，水80kg，减水剂1.8kg；
其中，所述赤泥微粉为堆积型铝土矿赤泥经选铁后，干燥，粉碎至300目以上的超细粉末；赤泥微粉中包含以下质量分数的成分：氧氧化铝25-30％、氧化钙12-18％、二氧化硅20-25％、氧化铁15-25％、氧化钠5-10％、氧化肽3-8％。
堆积型铝土矿，如广西平果市的铝土矿即为这种矿物，该铝土矿生产氧化铝后的原生赤泥情况如下：原生赤泥为超细团聚体，含水率24％，平均粒径d50＝10微米，d90＝30微米；氧化钠含量8％，pH值11.3，密度2.83g/cm。
所述的激发剂为石灰、石粉的混合物。
所述的减水剂为减水率25％以上的聚羧酸高效减水剂，为以聚羧酸盐为主的固体粉末，密度510±10kg/m3。
所述的细骨料为粒径小于5mm的石粉；
所述的粗骨料为粒径10-20mm的碎石和粒径20-40mm的碎石混合物。
制备方法包括以下步骤：
取赤泥微粉、激发剂与减水剂混合均匀，然后依次加入细骨料、粗骨料、水，搅拌使各物质混合均匀，即得。
实施例9
基于选铁后赤泥的混凝土，由以下的原料制成：
赤泥微粉80kg，细骨料240kg，粗骨料460kg，激发剂150kg，水60kg，减水剂1.3kg；
其中，所述赤泥微粉为堆积型铝土矿赤泥经选铁后，干燥，粉碎至300目以上的超细粉末；赤泥微粉中包含以下质量分数的成分：氧化铝25-30％、氧化钙12-18％、二氧化硅20-25％、氧化铁15-25％、氧化钠5-10％、氧化肽3-8％。
堆积型铝土矿，如广西平果市的铝土矿即为这种矿物，该铝土矿生产氧化铝后的原生赤泥情况如下：原生赤泥为超细团聚体，含水率27％，平均粒径d50＝10微米，d90＝30微米；氧化钠含量8％，pH值10.60，密度2.80g/cm。
所述的激发剂为石灰和脱硫石膏的混合物，混合物中石灰和脱硫石膏的重量比为5：10。
所述的减水剂为减水率25％以上的聚羧酸高效减水剂，为以聚羧酸盐为主的固体粉末，密度510±10kg/m3。
所述的细骨料为粒径小于5mm的石粉和/或河砂；
所述的粗骨料为粒径10-30mm的碎石。
制备方法包括以下步骤：
取赤泥微粉、激发剂与减水剂混合均匀，然后依次加入细骨料、粗骨料、水，搅拌使各物质混合均匀，即得。
实施例10不同原料制备混凝土的理化性质评价
一、对比例制备
对比例1
本对比例1与实施例1的方案相似，不同之处在于：
采用原生赤泥制备混凝土，该混凝土由以下的原料制成：原生赤泥微粉76kg，细骨料240kg，粗骨料480kg，激发剂135kg，水67kg，减水剂2kg。
其中，原生赤泥微粉为堆积型铝土矿赤泥经选铁后，干燥，粉碎至过300目的超细粉末。原生赤泥微粉中包含以下质量分数的成分：氧化铝26％、氧化钙15％、二氧化硅23％、氧化铁19％、氧化钠8％、氧化肽4％，其余为杂质；
堆积型铝土矿，选用广西平果市的铝土矿，该铝土矿的原生赤泥情况如下：原生赤泥为超细团聚体，含水率25％，平均粒径d50＝10微米，d90＝30微米；氧化钠含量11％，pH值11.3，密度2.82g/cm。
对比例2
本对比例2与实施例1的方案相似，不同之处在于：
采用山东赤泥制备混凝土，该混凝土由以下的原料制备得到：山东赤泥微粉76kg，细骨料240kg，粗骨料480kg，激发剂135kg，水67kg，减水剂2kg；
其中，山东赤泥微粉为山东赤泥经干燥，粉碎至300目以上的超细粉末；
山东赤泥的成分包括16-18wt.％氧化铝、12-18wt.％氧化钙、10-12wt.％二氧化硅、28-35wt.％氧化铁、4-6wt.％氧化钠。
山东赤泥的矿源主要是澳洲、印尼、几内亚的，为国外进口矿排放的固废。
对比例3
本对比例3与实施例1的方案相似，不同之处在于激发剂；
基于堆积型铝土矿赤泥的选铁后赤泥基混凝土，由以下原料制备得到：赤泥微粉76kg，细骨料240kg，粗骨料480kg，激发剂135kg，水67kg，减水剂2kg；
其中，所述赤泥微粉为堆积型铝土矿赤泥经选铁后，干燥，粉碎至300目以上的超细粉末；赤泥微粉中包含以下质量分数的成分：氧化铝26％、氧化钙15％、二氧化硅23％、氧化铁19％、氧化钠8％、氧化肽4％，其余为杂质；
堆积型铝土矿，选用广西平果市的铝土矿，该铝土矿的原生赤泥情况如下：原生赤泥为超细团聚体，含水率28％，平均粒径d50＝10微米，d90＝30微米；氧化钠含量9％，pH值10.50-12.0，密度2.85g/cm。
激发剂为普通硅酸盐水泥。
减水剂为聚羧酸高效减水剂，减水率25％以上。
二、检测与评价
(1)本发明实施例1-3、对比例1-3制备混凝土的理化性质评价，根据行业相关标准进行检测，其中，抗压强度、抗折强度参考GB/T 50081-2019混凝土物理力学性能试验方法标准；抗渗等级参考GB 50164 -2011混凝土质量控制标准；耐磨性实验参考JTG 3420-2020公路水泥混凝土路面施工技术准则，评判参考JTG F30-2014公路水泥混凝土施工技术细则。具体情况见下表1：
表1混凝土的理化性质评价
| 项目 | 抗压强度(MPa) | 抗折强度(MPa) | 抗渗等级 | 磨损量 |
| 实施例1 | 45.4 | 6.7 | P10 | 2.1kg/m2 |
| 实施例2 | 39.6 | 5.3 | P8 | 2.3 |
| 实施例3 | 35.4 | 4.8 | P8 | 2.5kg/m2 |
| 对比例1 | 28.6 | 3.2 | 不达标 | 2.9kg/m2 |
| 对比例2 | 30.8 | 3.4 | 不达标 | 4.5kg/m2 |
| 对比例3 | 33.4 | 3.7 | P6 | 2.6kg/m2 |
从表2可知，与实施例1相比，对比例1采用原生赤泥中的含水率、粒径和成分等差异，导致制得的混凝土强度、抗渗等级和磨损量等都显著变差。更具体的，原生赤泥中组分内潜在活性未激发，活性组分未匹配。原生赤泥中含水率高、颗粒团聚，直接使用容易成为混凝土中的薄弱环节，显著影响强度。原生赤泥中缺少诱导水化进行的晶种，反应程度不高。
与实施例1相比，对比例2采用山东赤泥，因其含水率、粒径和成分等差异，导致制得的混凝土强度、抗渗等级和磨损量等都显著变差。更具体的，山东赤泥中Fe含量较高，阻碍了协同激发的效果；山东赤泥的持水能力更强，搅拌混凝土需要更多得水，导致水灰比提高，强度下降；山东赤泥的活性成分不匹配。
与实施例1相比，对比例3采用激发剂为普通硅酸盐水泥，导致制得的混凝土强度、抗渗等级和磨损量等都显著变差。更具体的，对比例3采用普通硅酸盐水泥，使得胶凝体系不一样，固化后水泥产物的密实度较低，有害孔数量更多；对比例3没有利用赤泥自由碱；对比例3中没有实现Na+的固封，缺少钠长石、(Na)-A-S-H凝胶等产物，钠离子仍然以离子状态存在内部环境，导致强度没有进一步提高。
实施例11山东赤泥和本发明赤泥制备混凝土对比
本实施例以山东赤泥微粉和本发明赤泥微粉，参考实施例1所用的其他原料组成和制备方法，通过调整其他原料赤泥和其他原料配比，分别制备不同强度等级的混凝土，以评价掺比。具体见下表2。
掺比指：赤泥在胶凝材料(赤泥与激发剂)的质量分数。
表2掺比评价
| 混凝土强度等级 | 赤泥微粉掺比 | 山东赤泥掺比 |
| C25 | 50％ | 25％ |
| C30 | 40％ | 22％ |
| C35 | 38％ | 20％ |
| C40 | 35％ | 15％ |
从表1可知，在相同的强度等级时，混凝土中的赤泥在胶凝材料的质量分数更多，即赤泥在混凝土中的用量更多，能更多的利用赤泥变废为宝。
实施例12普通混凝土和赤泥微粉制备混凝土对比
以普通混凝土和赤泥微粉制备混凝土做对比实验，参考实施例1所用的其他原料组成和制备方法，通过调整其他原料赤泥和其他原料配比，分别制备不同强度等级的混凝土，以评价混凝土的物理性能。具体见下表3：
表3通混凝土和赤泥微粉制备混凝土性能对比
| 赤泥微粉： | 混凝土强度等级 | 抗渗等级 | 磨损量 | 抗折强度(MPa) |
| 1# | C25 | P6 | 2.8kg/m2 | 5.5 |
| 2# | C30 | P8 | 2.6kg/m2 | 6.0 |
| 3# | C35 | P10 | 2.3kg/m2 | 6.5 |
| 4# | C40 | P10 | 2.1kg/m2 | 6.8 |
| 普通水泥混凝土： | ||||
| 1# | C25 | 不达标 | 2.9kg/m2 | 5.0 |
| 2# | C30 | P6 | 2.65kg/m2 | 5.8 |
| 3# | C35 | P6 | 2.3kg/m2 | 6.1 |
| 4# | C40 | P8 | 2.15kg/m2 | 6.5 |
从上表可知，赤泥基混凝土抗渗性能远比普通水泥混凝土高，抗折性能要好，因此耐久性要好。
实施例13赤泥制备混凝土前后有害物质浸出物对比
实施例1制备的混凝土与平果铝选铁后赤泥中有害物质浸出浓度对比，如下表可知，本发明制备的混凝土对赤泥的碱和重金属的封固效果更好，达到更高的环保效果。具体见下表4：
表4赤泥制备混凝土前后有害物质浸出物对比
| 检测项目 | 平果铝选铁后赤泥的浸出浓度(mg/L) | 实施例1混凝土的浸出浓度(mg/L) | 降低比(％) |
| 总铬 | 1.6 | 1.19 | 25.63％ |
| 砷化物 | 0.013 | 0.0034 | 73.85％ |
| 硒化物 | 0.012 | 0.008 | 33.33％ |
| 钼 | 0.18 | 0.09 | 50.00％ |
| 锑 | 0.04 | 0.0015 | 96.25％ |
| 钒 | 1.35 | 0.27 | 80.00％ |
| 六价铬 | 1.28 | 0.05 | 96.09％ |
| 氟化物 | 14.3 | 1.68 | 88.25％ |
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于选铁后赤泥的混凝土，其特征在于，由以下重量份的原料制成：
赤泥微粉6-8，细骨料20-25，粗骨料45-50，激发剂10-15，水6-8，减水剂0.1-0.2；
其中，所述赤泥微粉为堆积型铝土矿赤泥经选铁后，干燥，粉碎至300目以上的超细粉末；超细粉末中钙铝硅成分的质量分数大于35%。
2.如权利要求1或2所述的基于选铁后赤泥的混凝土，其特征在于：所述赤泥微粉与激发剂的质量比为0.5-0.7:1。
3.如权利要求1所述的基于选铁后赤泥的混凝土，其特征在于，由以下重量份的原料制成：赤泥微粉7.6，细骨料24，粗骨料48，激发剂13.5，水6.7，减水剂0.2。
4.如权利要求1所述的基于选铁后赤泥的混凝土，其特征在于：所述的激发剂为矿粉、粉煤灰、石灰、脱硫石膏、石粉、水玻璃中的两种或两种以上的混合物。
5.如权利要求4所述的基于选铁后赤泥的混凝土，其特征在于：所述的激发剂为石灰和脱硫石膏的混合物，混合物中石灰和脱硫石膏的重量比为3-5：5-10。
6.如权利要求1所述的基于选铁后赤泥的混凝土，其特征在于：所述的减水剂为减水率25%以上的聚羧酸高效减水剂。
7.如权利要求1所述的基于选铁后赤泥的混凝土，其特征在于：所述的赤泥微粉中包含以下质量分数的成分：氧化铝25-30%、氧化钙12-18%、二氧化硅20-25%、氧化铁15-25%、氧化钠5-10%、氧化肽3-8%。
8.如权利要求1所述的基于选铁后赤泥的混凝土，其特征在于：所述的细骨料为粒径小于5mm的石粉和/或河砂；所述的粗骨料为粒径10-20mm的碎石和粒径20-40mm的碎石混合物，或者为粒径10-30mm的碎石。
9.如权利要求1所述的基于选铁后赤泥的混凝土，其特征在于，其制备方法包括以下步骤：
取赤泥微粉、激发剂与减水剂混合均匀，然后依次加入细骨料、粗骨料、水，搅拌使各物质混合均匀，即得。
10.如权利要求1-9任何一项所述的基于选铁后赤泥的混凝土在铺设路面结构层中面层的用途。
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2023
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