一种掺加多元掺合料的混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术属于建筑材料制备领域，特别涉及一种掺加多元掺合料的混凝土及其制备方法。本发明专利技术包括水泥、多元掺合料、铁尾矿砂细骨料、天然砂、碎石、废石和减水剂，每立方米所述的混凝土中包括水泥215kg‑230kg、多元掺合料200kg‑215kg、铁尾矿砂260kg‑300kg、天然砂260kg‑300kg、碎石320kg‑360kg、铁尾矿废石840kg‑880kg；其中多元掺合料重量比组成为铁尾矿：脱硫灰：矿渣：粉煤灰：硅灰=5:2:1:0.5:0.2；本发明专利技术成本低、绿色环保、利用多固废协同搭配缺陷互补和骨料级配优化使结构致密，保证了固废掺量大的同时混凝土早期强度和后期强度提高。

【技术实现步骤摘要】
一种掺加多元掺合料的混凝土及其制备方法
本专利技术属于建筑材料
，特别是涉及一种掺加多元掺合料的混凝土及其制备方法。
技术介绍
“绿色高性能混凝土”是1998年由吴中伟院士首次提出的概念,将代表着未来混凝土发展的方向,也是混凝土发展唯一的必然选择。绿色高性能混凝土的概念中主要包含了有效节约资源以及能源,不破坏现有环境,而更利于环境的可持续发展,以便满足当代以及后代人的发展需求等几点含义。因此,将大量累积堆存的固体废弃物开发为混凝土的原材料将是绿色高性能环保混凝土发展的必然需求。2011-2018年，我国主要大宗工业固体废物利用率如下：尾矿，17.01%～26.04%；赤泥，4.65%～5.05%；钢铁渣，83.23%～96.75%；有色冶炼渣，54.76%～94.12%；煤矸石，62.22%～72.08%；粉煤灰，67.96%～83.27%；工业副产品石膏，46.15%～56.67%。由此可见，尾矿、赤泥、煤矸石和粉煤灰等工业废物的利用率较低，亟待进一步提高。并且尾矿的堆积带来了诸多的不良后果：污染环境、占用大量土地、堆积成本高、造成重大安全事故、资源浪费。铁尾矿因铁矿产地和选矿工艺的不同,其尾矿成分及含量也有差异。但是铁尾矿化学成分主要有硅、铝、钙、镁的氧化物和少量钾、钠、铁、硫的氧化物,主要矿物是石英和长石类矿物,大体上与天然砂矿物成分相同,这就为尾矿在建材业的广泛应用提供了前提条件。在之前的研究中，铁尾矿在制备混凝土方面的研究主要集中在“作为活性粉末应用于混凝土”、“作为细骨料应用于混凝土”或“作为粗骨料应用于混凝土”，应用单一且掺入量较低，作为活性掺合料掺量大会引起早期强度下降的问题，当掺量大于40%时后期强度明显下降，作为细骨料时由于天然级配较差，会引起混凝土强度和耐久性较差的问题。混凝土当中掺入不同矿物掺合料,所起到的效应是不同的,并且每种矿物掺合料也存在各自的缺陷。
技术实现思路
为了解决上述存在的技术问题，本专利技术提供一种掺加多元掺合料的混凝土及其制备方法，原料组成包括水泥、多元掺合料、铁尾矿砂细骨料、天然砂、碎石、废石和减水剂，每立方米所述的混凝土中包括水泥215kg-230kg、多元掺合料200kg-215kg、铁尾矿砂260kg-300kg、天然砂260kg-300kg、碎石320kg-360kg、铁尾矿废石840kg-880kg；其中多元掺合料组成为铁尾矿：脱硫灰：矿渣：粉煤灰：硅灰=5:2:1:0.5:0.2。本专利技术成本低、绿色环保、利用多固废协同搭配缺陷互补和骨料级配优化使结构致密，保证了固废掺量大的同时混凝土早期强度和后期强度提高。本专利技术采用的技术方案如下：一种掺加多元掺合料的混凝土及其制备方法，所述混凝土的原料包括水泥、多元掺合料、铁尾矿砂细骨料、天然砂、碎石、废石和减水剂，每立方米所述的混凝土中包括水泥215kg-230kg、多元掺合料200kg-215kg、铁尾矿砂260kg-300kg、天然砂260kg-300kg、碎石320kg-360kg、铁尾矿废石840kg-880kg；其中多元掺合料组成为铁尾矿：脱硫灰：矿渣：粉煤灰：硅灰=5:2:1:0.5:0.2，所述的混凝土制备流程为：1）利用0.08mm方孔筛对铁尾矿进行筛分分级，筛上部分作为混凝土细骨料，筛下部分用于制作掺合料2）将筛下部分铁尾矿与脱硫灰、矿渣、粉煤灰和硅灰按比例混合，并利用球磨机粉磨两小时，制备成多元掺合料3）将水泥、多元掺合料、铁尾矿砂细骨料、天然砂按配比混合，搅拌均匀4）将减水剂与水混合，搅拌均匀5）将减水剂与水的混合液加入到步骤3）制备的混合物中，利用搅拌机搅拌2-3min6）将铁尾矿废石和碎石按配比混合后加入到步骤5）制成的浆体中，搅拌均匀制得掺加多元掺合料的混凝土进一步地，所述铁矿砂细骨料最大粒径为4.75mm，石粉含量小于1.5%，适量石粉作为惰性填充料可以起到提高强度的作用进一步地，所述混凝土的水胶比为0.28-0.32。进一步地，所述水泥为P·42.5普通硅酸盐水泥。进一步地，所述碎石和铁尾矿废石粗骨料的粒径分布为4.75-25mm。进一步地，所述减水剂为聚羧酸系高性能减水剂，掺量为混凝土重量的1%。进一步地，所述铁尾矿主要成分为二氧化硅75%-85%、氧化铁5%-10%、氧化铝0.2%-0.8%、氧化钙0.5%-0.6%。进一步地，所述脱硫灰的主要成分为氯化钙4.2%-5.1%、三氧化硫32.3%-35%、三氧化二铁0.5%-1.2%、氧化钙35.6%-38%、氧化镁2%-3%、氧化铝0.1%-0.3%、二氧化硅0.5%-1%。进一步地，所述矿渣的主要成分为氧化钙40%-45%、二氧化硅35%-40%、氧化铝8%-12%、氧化铁1%-2%、氧化镁5%-8%。进一步地，所述粉煤灰的主要成分为二氧化硅40%-45%，氧化铝45%-50%、氧化铁5%-8%、氧化钙1%-2%、氧化镁1%-2%。进一步地，所述硅灰的主要成分为二氧化硅90%-95%、氧化钙0.1%-1%、氧化铝0.1%-1%、氧化铁1%-2%、氧化镁1%-2%。本专利技术的有益效果：1）混凝土结构更加密实，耐久性提高。铁尾矿本身吸水率较高，在内部会形成小范围的储水区，有利于后期水化的进行，水化产物对孔隙的填充会使结构密实，粉煤灰的掺入会起到减小用水量的作用，在水泥水化过程中，粉煤灰会均匀分布在水泥颗粒中，防止水泥颗粒聚集，使水化反应更加充分，进一步提高混凝土的密实性。2）早期强度和后期强度提高，界面过渡区明显改善。掺合料中矿渣的加入为水泥水化空间的提高创造了条件，矿渣的火山灰活性使水化产物中氢氧化钙减水，促进水泥前期水化的同时，有利于混凝土后期强度的增长。除此之外，矿渣二次水化后产生的凝胶会提高混凝土的密实度和均匀性，在粉煤灰的协同下，粉煤灰中活性二氧化硅和氧化铝也会产生大量凝胶，对界面过渡区改善作用进一步增强。硅灰的掺入则会更进一步增强上述反应，减小界面过渡区平均尺寸，令基体与骨料之间的结合更加致密。3）固废替换率高，保证性能、绿色环保且经济。掺合料全部由固废制作，且替代水泥用量可达40%-50%，缓解因生产水泥带来的能源消耗和自然资源消耗的问题，成本降低。骨料同样利用铁尾矿替换，铁尾矿砂细骨料和天然砂搭配，优化了铁尾矿砂天然级配不良的问题，保证了混凝土工作性能和力学性能，总体替换率可达60%。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术进行详细描述。实施例1一种掺加多元掺合料的混凝土及其制备方法，所述混凝土的原料包括水泥、多元掺合料、铁尾矿砂细骨料、天然砂、碎石、废石和减水剂，每立方米所述的混凝土中包括水泥230kg、多元掺合料200kg、铁尾矿砂280kg、天然砂280kg、碎石360kg、铁尾矿废石840kg；其中多元掺合料组成为铁尾矿：脱硫灰：矿渣：粉煤灰：硅灰=5:2:1:0.5:0.2，所述的混凝土制备流程为：1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种掺加多元掺合料的混凝土及其制备方法，其特征在于，所述混凝土的原料包括水泥、多元掺合料、铁尾矿砂细骨料、天然砂、碎石、废石和减水剂，每立方米所述的混凝土中包括水泥215kg-230kg、多元掺合料200kg-215kg、铁尾矿砂260kg-300kg、天然砂260kg-300kg、碎石320kg-360kg、铁尾矿废石840kg-880kg；其中多元掺合料重量比组成为铁尾矿：脱硫灰：矿渣：粉煤灰：硅灰=5:2:1:0.5:0.2，所述的混凝土制备流程为：/n1）利用0.08mm方孔筛对铁尾矿进行筛分分级，筛上部分作为混凝土细骨料，筛下部分用于制作掺合料；/n2）将筛下部分铁尾矿与脱硫灰、矿渣、粉煤灰和硅灰按比例混合，并利用球磨机粉磨两小时，制备成多元掺合料；/n3）将水泥、多元掺合料、铁尾矿砂细骨料、天然砂按配比混合，搅拌均匀；/n4）将减水剂与水混合，搅拌均匀；/n5）将减水剂与水的混合液加入到步骤3）制备的混合物中，利用搅拌机搅拌2-3min；/n6）将铁尾矿废石和碎石按配比混合后加入到步骤5）制成的浆体中，搅拌均匀制得掺加多元掺合料的混凝土。/n

【技术特征摘要】
1.一种掺加多元掺合料的混凝土及其制备方法，其特征在于，所述混凝土的原料包括水泥、多元掺合料、铁尾矿砂细骨料、天然砂、碎石、废石和减水剂，每立方米所述的混凝土中包括水泥215kg-230kg、多元掺合料200kg-215kg、铁尾矿砂260kg-300kg、天然砂260kg-300kg、碎石320kg-360kg、铁尾矿废石840kg-880kg；其中多元掺合料重量比组成为铁尾矿：脱硫灰：矿渣：粉煤灰：硅灰=5:2:1:0.5:0.2，所述的混凝土制备流程为：
1）利用0.08mm方孔筛对铁尾矿进行筛分分级，筛上部分作为混凝土细骨料，筛下部分用于制作掺合料；
2）将筛下部分铁尾矿与脱硫灰、矿渣、粉煤灰和硅灰按比例混合，并利用球磨机粉磨两小时，制备成多元掺合料；
3）将水泥、多元掺合料、铁尾矿砂细骨料、天然砂按配比混合，搅拌均匀；
4）将减水剂与水混合，搅拌均匀；
5）将减水剂与水的混合液加入到步骤3）制备的混合物中，利用搅拌机搅拌2-3min；
6）将铁尾矿废石和碎石按配比混合后加入到步骤5）制成的浆体中，搅拌均匀制得掺加多元掺合料的混凝土。


2.根据权利要求1所述的一种掺加多元掺合料的混凝土，其特征在于：所述铁矿砂细骨料最大粒径为4.75mm，石粉含量小于1.5%。


3.根据权利要求1所述的一种掺加多元掺合料的混凝土，其特征在于：所述混凝土的水胶比为0.28-0.32。


4.根据权利要求1所述的一种掺加多元掺...

【专利技术属性】
技术研发人员：张延年，李志军，顾晓薇，
申请(专利权)人：张延年，
类型：发明
国别省市：辽宁;21