一种基于煤矸石的透水混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于煤矸石的透水混凝土，由以下质量分数的原料混合组成：处理煤矸石65%～70%、煅烧煤矸石16%～24%，水玻璃4%～8%、氢氧化钠2%～5%，减水剂0.5%～1%，水4%～6%，其中处理煤矸石是以氢氟酸和醋酸的混合水溶液活化处理得到的粒径5mm～10mm的煤矸石颗粒，煅烧煤矸石是煅烧处理的粒径小于2mm的煤矸石颗粒。本发明专利技术透水混凝土全部使用固废煤矸石作为骨料和胶凝材料，在保证混凝土高透水率的同时，实现了透水混凝土的高强。

【技术实现步骤摘要】
一种基于煤矸石的透水混凝土及其制备方法
本专利技术属于建筑材料
，涉及一种透水混凝土，特别是涉及一种利用煤矸石作为骨料制备的透水混凝土。
技术介绍
透水混凝土是海绵城市建设的重要组成部分，其具有孔隙多、透水和透气的特点，可以在人行步道、大型广场使用，避免下雨时地面积水。目前常见的透水混凝土是以水泥作为胶凝材料，碎石作为骨料，配以一定的外加剂制备而成。但透水混凝土需要大量消耗天然砂石和水泥，不利于国家的节能减排和天然砂石资源的节约，而且砂石开采与水泥生产也不利于生态环境保护。煤矸石是一种煤炭开采与洗选加工过程中被筛分出来的固体废弃物，其产量约占煤炭开采量的10%～15%，利用率较小，大量堆存的煤矸石严重污染环境。虽然近年来为了达到环保要求，煤矸石正在被逐渐广泛利用，但其利用率仍然小于30%，大部分处于露天堆放状态，容易造成土壤污染、矸石山自燃爆炸、空气污染等环境问题。尽管由于所在环境和产出条件不同，不同地区、不同类型的煤矸石在矿物组成和化学组成上有较大区别，但其的主要成分均为高岭石和α-SiO2，部分煤矸石不仅具有一定的强度，而且具有一定的潜在活性，经过适当处理后，具有替代天然碎石或替代水泥的潜在功效，可以实现煤矸石固废的充分利用。目前尚没有同时利用煤矸石作为胶凝材料和骨料，用于制备透水混凝土，避免使用水泥和天然砂石的相关报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是分别以破碎并活化的煤矸石作为骨料替代天然碎石，以煅烧煤矸石作为胶凝材料取代水泥，提供一种基于煤矸石的透水混凝土，以及所述透水混凝土的制备方法。本专利技术所述的基于煤矸石的透水混凝土是由以下质量分数的原料混合组成的：处理煤矸石65%～70%、煅烧煤矸石16%～24%，水玻璃4%～8%、氢氧化钠2%～5%，减水剂0.5%～1%，水4%～6%。其中，所述的处理煤矸石是将破碎的煤矸石以氢氟酸和醋酸的混合水溶液进行活化处理后得到的、粒径5mm～10mm的煤矸石颗粒。所述的煅烧煤矸石是经煅烧处理后的、粒径小于2mm的煤矸石颗粒。本专利技术的透水混凝土是以煤矸石作为主要原料，将传统透水混凝土中的碎石由破碎活化处理的处理煤矸石所替代，并使用破碎时产生的煤矸石粉末进行粉磨和煅烧制备煅烧煤矸石取代水泥。本专利技术的透水混凝土在保证混凝土性能的同时，有效利用了固废资源煤矸石，节省了天然碎石和水泥资源，降低了透水混凝土的制备成本，具有较高的经济效益和环保效益。其中，具体地，所述处理煤矸石的制备方法是将煤矸石破碎，筛分出5mm～10mm的煤矸石颗粒，置于氢氟酸和醋酸的混合水溶液中混合搅拌后，取出晾干，制备得到处理煤矸石。优选地，所述氢氟酸和醋酸的混合水溶液是按照氢氟酸与醋酸的质量比为1:1加水制备的水溶液。更优选地，所述氢氟酸和醋酸的混合水溶液的质量浓度为30%。本专利技术是将所述筛分出的煤矸石颗粒按照1:9的质量比置于氢氟酸和醋酸的混合水溶液中进行混合搅拌，优选地，所述混合搅拌时间不少于20min。其中，具体地，所述煅烧煤矸石的制备方法是将煤矸石破碎为小于2mm的颗粒，加热至720℃保温不少于1h，冷却后制备得到煅烧煤矸石。进一步地，所述的减水剂为萘系减水剂或聚羧酸减水剂。本专利技术还提供了所述基于煤矸石的透水混凝土的制备方法，是将所述质量分数的处理煤矸石、煅烧煤矸石、水玻璃、氢氧化钠、减水剂以及所述质量分数一半的水混合搅拌均匀，再加入剩余质量分数的水，继续搅拌均匀，制备得到透水混凝土。其中，所述搅拌时间不少于60s。更优选地，加入剩余质量分数的水后，继续搅拌不少于180s。本专利技术的透水混凝土全部使用固废煤矸石作为骨料和胶凝材料，减少了天然砂石资源和水泥的消耗，避免了资源浪费。本专利技术采用氢氟酸和醋酸对煤矸石颗粒进行活化处理，增加了其表面与胶凝材料的结合能力，在保证混凝土高透水率的同时，实现了透水混凝土的高强。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，从而使本领域技术人员能很好地理解和利用本专利技术，而不是限制本专利技术的保护范围。本专利技术说明书中所引用的诸如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本专利技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本专利技术可实施的范畴。本专利技术实施例中所使用的原材料，除非特别说明，并没有来源上的特殊限制。即使是购买于市场上的材料，也可以按照本领域技术人员熟知的常规方法进行制备。本专利技术所采用的工艺及设备，其名称和简称均属于领域内常规的名称，每个名称在相关用途的领域内均非常清楚明确，本领域内的技术人员能够根据名称理解常规工艺步骤并应用相应的设备。本专利技术实施例中的透水混凝土具体是按照以下方法进行制备的：S1：取煤矸石，用破碎机进行破碎。S2：将破碎后的煤矸石进行筛分，得到粒径小于5mm的煤矸石颗粒和粒径5mm～10mm的煤矸石颗粒。S3：对S2中粒径小于5mm的煤矸石颗粒进一步破碎，使其粒径小于2mm，送入窑炉中，加热至750℃保温1h，自然冷却至室温，取出得到煅烧煤矸石。S4：取氢氟酸和醋酸，以1:1的质量比混合，加水稀释得到30%的溶液。S5：将S2中粒径5mm～10mm的煤矸石颗粒与S4中的溶液按90%和10%的质量比混合，搅拌20min，晾干，得到处理煤矸石。S6：取S3中的煅烧煤矸石，S5中的处理煤矸石，与水玻璃、氢氧化钠和减水剂按照各实施例的用量加入搅拌机中，加入用量50%的水搅拌混合60s，再加入剩余50%的水继续搅拌180s，制备得到透水混凝土。将各实施例制备的透水混凝土入模成型制成试块，经标准养护28天后，测试硬化体的抗折强度、抗压强度和透水系数。实施例1～5本专利技术实施例1～5中用于制备透水混凝土的原料配比如表1所示。经测试，实施例1～5制备透水混凝土试块标准养护28天后的抗折强度、抗压强度和透水系数测定数据见表2。通过表2可以看出，本专利技术实施例1～5制备的透水混凝土与建筑用透水混凝土标准值相比，抗折强度、抗压强度、透水系数均在标准值范围内，符合建筑用标准。本专利技术以上实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制本专利技术仅为以上所述实施例。本领域普通技术人员在不脱离本专利技术原理和宗旨的情况下，针对这些实施例进行的各种变化、修改、替换和变型，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于煤矸石的透水混凝土，是由以下质量分数的原料混合组成：处理煤矸石65%～70%、煅烧煤矸石16%～24%，水玻璃4%～8%、氢氧化钠2%～5%，减水剂0.5%～1%，水4%～6%，/n其中，所述的处理煤矸石是将破碎的煤矸石以氢氟酸和醋酸的混合水溶液进行活化处理后得到的、粒径5mm～10mm的煤矸石颗粒；/n所述的煅烧煤矸石是经煅烧处理后的、粒径小于2mm的煤矸石颗粒。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于煤矸石的透水混凝土，是由以下质量分数的原料混合组成：处理煤矸石65%～70%、煅烧煤矸石16%～24%，水玻璃4%～8%、氢氧化钠2%～5%，减水剂0.5%～1%，水4%～6%，
其中，所述的处理煤矸石是将破碎的煤矸石以氢氟酸和醋酸的混合水溶液进行活化处理后得到的、粒径5mm～10mm的煤矸石颗粒；
所述的煅烧煤矸石是经煅烧处理后的、粒径小于2mm的煤矸石颗粒。


2.根据权利要求1所述的透水混凝土，其特征是将煤矸石破碎，筛分出5mm～10mm的煤矸石颗粒，置于氢氟酸和醋酸的混合水溶液中混合搅拌后，取出晾干，制备得到处理煤矸石。


3.根据权利要求1或2所述的透水混凝土，其特征是所述氢氟酸和醋酸的混合水溶液中，氢氟酸与醋酸的质量比为1:1。


4.根据权利要求3所述的透水混凝土，其特征是所述氢氟酸和醋酸的混合水溶液的质量浓度为30%。

【专利技术属性】
技术研发人员：芦志刚，王菲，张红鸟，李小凯，李晓军，焦利波，刘强，黄伦杰，张志勇，
申请(专利权)人：山西潞安环保能源开发股份有限公司常村煤矿，
类型：发明
国别省市：山西;14