高硅型铁尾矿多元固废活化混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术属于固废资源化领域，尤其涉及一种高硅型铁尾矿多元固废活化混凝土及其制备方法，混凝土的原料包括水泥360～380kg/m

【技术实现步骤摘要】
高硅型铁尾矿多元固废活化混凝土及其制备方法


[0001]本专利技术属于固废资源化领域，尤其涉及一种高硅型铁尾矿多元固废活化混凝土及其制备方法。

技术介绍

[0002]我国大宗工业固废大掺量应用于混凝土与国外现有研究水平存在一定差距。上世纪九十年代，粉煤灰作为掺合料逐步应用于混凝土中，开始了大宗工业固废在预拌混凝土中的规模应用。本世纪初，粒化高炉矿渣、钢渣等作为掺合料逐步在预拌混凝土中实现了批量应用。2014年《铁尾矿骨料混凝土应用技术规程》正式实施，推动了铁尾矿在混凝土中批量应用。
[0003]当前我国工业固体废物年产生量约33亿吨，历史累计堆存量超过600亿吨，占地超过200万公顷。尾矿废石的大量堆存以及优质天然资源（沙子、石子）的暴力开采，已经造成严重的生态破坏和环境污染风险。结合混凝土在原材料方面的大量需求，围绕大宗工业固废的减量化、资源化、无害化，通过对固废源精细化预处理，变“工业固废”为“再生资源”，推动大宗工业固废的多渠道规模消纳，缓解环保压力。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在克服现有技术的不足之处而提供一种固废总掺量高，水泥用量低，混凝土抗渗性能理想，后期抗压强度高，混凝土拌合物流动性好的高硅型铁尾矿多元固废活化混凝土及其制备方法。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术是这样实现的：一种高硅型铁尾矿多元固废活化混凝土，其原料包括水泥360～380kg/m
³
、粉煤灰30～40kg/m
³
、改性高硅型极细铁尾砂30～40kg/m
³
、尾矿废石930～950kg/m
³
、尾矿细砂870～930kg/m
³
、水160～170kg/m
³
和外加剂4～8kg/m
³
。
[0006]作为一种优选方案，本专利技术所述水泥为P
·
O42.5普通硅酸盐水泥。
[0007]进一步地，本专利技术所述粉煤灰为F类I级粉煤灰，其中：45μm筛余细度8.5～9%，需水量比87%～90%、烧失量0.78～1.21%，含水量0.12～0.52%，三氧化硫0.21～0.51%，密度2.15 ～2.25g/cm3，安定性0.3～0.5mm，28天活性指数76～80%，铵离子含量105～107ppm。
[0008]进一步地，本专利技术所述改性高硅型极细铁尾砂内部二氧化硅质量分数为70～80%。
[0009]进一步地，本专利技术所述改性高硅型极细铁尾砂的制备方法如下：对高硅型极细铁尾砂进行200目筛网筛分，使用XQM-8立式行星球磨机进行机械活化，球磨机正反转间隔10～15分钟，转速为380～395r/min，运行两小时后开罐冷却至室温。
[0010]进一步地，本专利技术所述尾矿废石为5～20mm连续级配；其中：表观密度2630 ～2650 kg/m3、堆积密度1490 ～1520 kg/m3，堆积密度孔隙率40～43%，含泥量0.2～0.3%，针片状颗粒含量2.8～3%，强度压碎指标7～7.4%。
[0011]进一步地，本专利技术所述尾矿细砂细度模数为2.1～2.2，表观密度2580 ～2590 kg/
m3、堆积密度1530～1540 kg/m3，空隙率40～41%，含泥量2.1～2.4%，泥块含量0.6～0.8%。
[0012]进一步地，本专利技术所述外加剂包括减水剂、纤维素醚和糊精；所述减水剂为聚羧酸减水剂，减水率34～36%，泌水率43～45%，含气量3.0～3.2%；所述纤维素醚占减水剂质量的1.4～1.5
‰
；所述糊精占减水剂质量的1.4～1.5%。
[0013]上述高硅型铁尾矿多元固废活化混凝土的制备方法，可按如下步骤实施：（1）将所需原料置于25～35℃环境中干燥保温15～30小时；（2）将步骤（1）所得水泥、粉煤灰及改性高硅型极细铁尾砂以48r/min速度同步搅拌2～3分钟；（3）将步骤（1）所得尾矿废石与尾矿细砂倒入步骤（2）所得产物中，且以48r/min速度同步搅拌2～3分钟；（4）向步骤（3）所得产物中加入50%质量的水，并以48/min速度搅拌1～2分钟，得到混合浆体；（5）将外加剂及剩余50%质量的水加入到步骤（4）所述的混合浆体中，并以48r/min速度搅拌1～2分钟，所得浆体静置1～2min；（6）将步骤（5）所得浆体倒入模具中，在振实台上振捣1～2分钟，将浆体表面覆盖塑料保鲜膜后放入温度为18℃≤t≤22℃,预养护2～3h,程序升温降温养护至脱模，脱模后在标准养护室内养护至对应龄期。
[0014]进一步地，本专利技术所述步骤（6）中，在程序升温降温养护中，以10℃/h的升温速率，4～5h将温度升到50～60℃，持续10～12h保持温度50～60℃养护，然后再以10℃/h的降温速率经4～5h降温至20℃，最后在温度为18℃≤t≤22℃养护2～3h。
[0015]本专利技术通过对各固废源精细化预处理，优选骨料，并应用多元复配的化学外加剂，使固废总掺量高达78～80%，可以有效解决大宗工业固废堆积量巨大、利用率低、无法大规模消纳的问题。本专利技术利用经精细化预处理后的尾矿废石作为粗细骨料，实现混凝土中粗细骨料的全部替代，固废骨料替代率高达75～77%。
[0016]一、对于骨料，本专利技术利用经精细化预处理后的尾矿废石作为粗细骨料，实现混凝土中粗细骨料的全部替代，固废骨料替代率高达75～77%。
[0017]粗骨料：粗骨料精细化预处理包括对粗骨料粒形粒级以及各级配区间的严格优选，粗骨料粒径区间为5～20mm连续级配。
[0018]石子的粒径越大，比表面积越小，所需的水泥浆量越少，在一定的和易性和水泥用量的条件下，可以减少用水量进而提高混凝土强度。但并不是粒径越大越好，粒径越大，一是颗粒内部缺陷存在的机率越大;二是颗粒在混凝土拌合中下沉速度越快，造成混凝土内部颗粒分布不均匀，进而使硬化后的混凝土强度降低。
[0019]石子的粒径越小，比表面积越大，空隙率增大，势必要增加水泥用量，提高成本，否则会影响混凝土的强度。同时，石子粒径越小粘附在石子表面上的粉尘越多，给施工冲洗带来困难，一旦冲洗不干净，会大大削弱骨料界面的粘结力，进而降低混凝土的强度。因此，本专利技术针对粗骨料的各部分级配占比严格优选控制。
[0020]针对粗骨料粒形，卵石表面光滑，少棱角，空隙与比表面积较小，拌制混凝土时水泥用量较少，和易性较好，但与水泥浆的粘结力较差；碎石颗粒粗糙有棱角，空隙和比表面积较大，需水量较多，但与水泥浆的粘结力较强。本专利技术利用露天矿剥离的尾矿废石经精细
化预处理后石子表面粗糙多棱角的特点，使骨料与水泥浆间界面有较强的粘结力。虽然多棱角会使石子比表面积增加，增大需水量，但本专利技术通过多元复配新化学外加剂有效解决此问题，最终既保证了混凝土良好的工作性能又提高了强度。
[0021]细骨料：精细化预处理细骨料包括严格进行破碎后的收粉、控粉，保证所得到的尾矿细砂不会因为过细造成对混凝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高硅型铁尾矿多元固废活化混凝土，其特征在于，所述混凝土的原料包括水泥360～380kg/m
³
、粉煤灰30～40kg/m
³
、改性高硅型极细铁尾砂30～40kg/m
³
、尾矿废石930～950kg/m
³
、尾矿细砂870～930kg/m
³
、水160～170kg/m
³
和外加剂4～8kg/m
³
。2.根据权利要求1所述的高硅型铁尾矿多元固废活化混凝土，其特征在于：所述水泥为P
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O42.5普通硅酸盐水泥。3.根据权利要求1所述的高硅型铁尾矿多元固废活化混凝土，其特征在于：所述粉煤灰为F类I级粉煤灰，其中：45μm筛余细度8.5～9%，需水量比87%～90%、烧失量0.78～1.21%，含水量0.12～0.52%，三氧化硫0.21～0.51%，密度2.15 ～2.25g/cm3，安定性0.3～0.5mm，28天活性指数76～80%，铵离子含量105～107ppm。4.根据权利要求3所述的高硅型铁尾矿多元固废活化混凝土，其特征在于：所述改性高硅型极细铁尾砂内部二氧化硅质量分数为70～80%。5.根据权利要求4所述的高硅型铁尾矿多元固废活化混凝土，其特征在于：所述改性高硅型极细铁尾砂的制备方法如下：对高硅型极细铁尾砂进行200目筛网筛分，使用XQM-8立式行星球磨机进行机械活化，球磨机正反转间隔10～15分钟，转速为380～395r/min，运行两小时后开罐冷却至室温。6.根据权利要求5所述的高硅型铁尾矿多元固废活化混凝土，其特征在于：所述尾矿废石为5～20mm连续级配；其中：表观密度2630～2650 kg/m3、堆积密度1490～1520 kg/m3，堆积密度孔隙率40～43%，含泥量0.2～0.3%，针片状颗粒含量2.8～3%，强度压碎指标7～7.4%。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾晓薇，张伟峰，李晓慧，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：