锂基复合掺和料及制备方法、锂基早强混凝土和地铁管片技术

本发明专利技术提供一种锂基复合掺和料及其制备方法，锂基复合掺和料按质量份数计包括以下组分：锂云母渣27～60份；纳米海泡石0.3～1.4份；活性氧化铝0.3～1.4份；表面活性剂0.009～0.07份；助磨增强剂0.015～0.07份；粉煤灰20～40份；超细矿粉10～30份。本发明专利技术还提供了一种原料包括上述锂基复合掺和料的锂基早强混凝土，以及一种由该锂基早强混凝土制作得到的地铁管片。本发明专利技术提供的新型锂基复合掺和料能够调控水泥的早期水化进程，改善混凝土工作性能，提高混凝土的早期强度，减少管片模具周转时间；此外，本发明专利技术通过混凝土配合比优化加大锂基复合掺合料用量，显著的降低了管片混凝土生产成本，为锂云母渣固废消纳提供了新的途径，减缓了锂盐企业环保方面的压力，具有显著的经济效益和环境效益。的经济效益和环境效益。的经济效益和环境效益。

【技术实现步骤摘要】
锂基复合掺和料及制备方法、锂基早强混凝土和地铁管片


[0001]本专利技术属于混凝土
，具体涉及一种锂基复合掺和料及其制备方法，还涉及一种锂基早强混凝土，还涉及一种地铁管片。

技术介绍

[0002]随着我国经济建设的高速发展，全国各地地铁均大量修建，已经正式踏入快速发展阶段，而地铁隧道施工方法中最常见的就是盾构法，盾构机所挖掘的通道以地铁管片作为支撑主体。管片由于其在工厂中预制生产，其尺寸规整，基本无缺陷，所以质量可控。制备地铁管片的混凝土流动性一般不太大，但需要较高的早期强度来保障脱模强度，一般而言地铁管片脱模强度要＞15Mpa。另外，地铁管片混凝土的特点为胶材用量大、水胶比低、坍落度小，不易浇筑，因而需要具备良好的和易性、触变性。为提升管片生产效率，管片混凝土在强度符合要求的同时必须有良好的工作性能，现阶段主要是通过优化化学外加剂和掺入掺合料的方式对管片混凝土的工作性进行，但是化学外加剂受价格限制，掺量较低，所发挥的功效受限制，无法达到保障管片质量的同时加快生产节奏的目的；而管片混凝土标号较高，一般在C50以上，对早期强度要求也较高，故而在传统配合比设计时，一般水泥用量较大，矿物掺合料用量相对较少，而传统矿物掺合料功能单一、早期活性不高，亦无法平衡管片生产效率与产品质量之间的平衡。
[0003]通过在管片混凝土中添加新型掺合料是解决管片混凝土工作性与产品质量矛盾的途经之一。掺合料中主要成分是各类工业废渣，有必要选取一种与管片混凝土相匹配的工业废渣。当前“双碳”、“环保”背景下，新能源汽车蓬勃发展使得锂盐工业得到迅速发展，导致产生了大量工业副产品锂渣。锂渣中存在LiCO3能够缩短水化诱导期，加速C3S、C2S的水化进程，促进AFt、AFm的生成，从而加速整体水化反应，提高早期强度，同时其多孔比表面积能够锁住水分，在蒸养过程中缓慢释放，起到弱化蒸养所带来的热损伤弊端。其与管片混凝土的要求具有高度契合性。
[0004]基于此，以工业固废锂渣作为主要原料，通过添加各类改性物质及与其他工业固废复合制得一种新型锂基复合掺合料，并将其应用于预制地铁管片中制得早强型管片混凝土，将会对工业固废企业环保压力的减轻及预制构件企业经济压力的降低起到非常重要的作用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的之一在于提供一种新型的锂基复合掺合料及其制备方法。
[0006]本专利技术的目的之二在于提供一种适用于地铁管片的锂基早强混凝土。
[0007]本专利技术的目的之三在于提供一种浇筑时间和蒸养时间短、管片模具周转时间短、生产效率高、综合成本低的地铁管片。
[0008]本专利技术实现目的之一采用的技术方案是：提供一种锂基复合掺合料，按质量份数计，包括以下组分：
[0009]锂云母渣27～60份；纳米海泡石0.3～1.4份；活性氧化铝0.3～1.4份；表面活性剂0.009～0.07份；助磨增强剂0.015～0.07份；粉煤灰20～40份；超细矿粉10～30份。
[0010]本专利技术提供的新型锂基复合掺合料，以锂云母渣为主要成分：一方面，锂云母渣中较高硫含量能够在水泥水化过程中与铝酸盐反应生成Aft，产生一定的膨胀性，有效的防止管片混凝土侧壁开裂；另一方面，锂云母渣中有可溶性氟离子和磷酸根离子，两者能够与水泥水化生成的Ca
2+
离子形成不溶物附着在水泥颗粒表面，阻碍水泥的水化，宏观表现为延长水泥的凝结时间。
[0011]针对复合掺合料中锂云母渣渣引入导致水泥凝结时间延长的问题，本专利技术的锂基复合掺合料中还加入了一定比例的纳米海泡石和活性氧化铝。其中，纳米海泡石具有颗粒小、比表面积大、吸附能力强等优势，在新型锂基复合掺合料与水混合后，能够快速吸附其中的可溶性氟离子和磷酸根离子，阻止其与Ca
2+
离子形成不溶物，消除其对凝结时间的影响。活性氧化铝(无定形氧化铝)可以提供大量Al
3+
，当无定形氧化铝掺入到水泥浆体中，会电离出大量Al
3+
，在水泥的碱性环境中，Al
3+
会发生化学反应生成[Al(OH)4]‑
，然后[Al(OH)4]‑
继续与水泥液相中的Ca
2+
和SO
42
‑
发生反应生成大量AFt，从而促进了水泥的水化速率，缩短了水泥凝结硬化的时间。上述两种成分不仅能够与锂渣共同利用其多孔结构锁住水分，在蒸养过程中缓慢释放，起到弱化蒸养所带来的热损伤弊端的作用，而且能够为水泥水化提供纳米晶种，降低水化产物成核位垒，促进早期水化产物的生产，进一步提高早期强度。
[0012]进一步的，活性氧化铝的掺入量需要进行控制，其掺量不宜过高，如果掺量过高溶液中Al
3+
浓度过高，非常容易导致Al
3+
发生水解生成Al(OH)3，从而失去其促进水泥凝结硬化的功效。因此，本专利技术将活性氧化铝在掺合料中的加入量控制为原料总重量的0.3～1.4％。
[0013]此外，考虑到锂基复合矿物掺合料中锂云母渣表面由于酸性物质腐蚀，有大量孔隙，导致其需水量较大的问题，本专利技术在掺合料中加入一定该比例的表面活性剂。表面活性剂能够通过吸附的方式(物理、化学)与粉体颗粒表面作用，改变粉体颗粒表面接触角，降低粉体颗粒的亲水性，提高粉体在溶液中的分散性，进而有效的解决锂云母渣需水量高的问题。
[0014]优选地，所述锂基复合掺合料，按质量份数计，包括以下组分：锂云母渣35～58份；纳米海泡石0.4～1.3份；活性氧化铝0.4～1.3份；表面活性剂0.01～0.065份；助磨增强剂0.025～0.065份；粉煤灰25～35份；超细矿粉10～25份。
[0015]更优选地，所述锂基复合掺合料，按质量份数计，包括以下组分：锂云母渣45～55份；纳米海泡石0.45～1.2份；活性氧化铝0.45～1.2份；表面活性剂0.015～0.06份；助磨增强剂0.035～0.06份；粉煤灰28～32份；超细矿粉10～20份。
[0016]进一步的，所述锂云母渣的化学成分按重量分数计包括：CaO 14％～15％、MgO 0.5％～1％、Fe2O
3 1％～1.6％、Al2O
3 10％～15％、SiO
2 30％～40％、SO
3 15％～20％。
[0017]优选地，所述纳米海泡石的粒径为40～50nm，其烧失量小于30％。
[0018]优选地，所述活性氧化铝Al2O3含量不低于50％，60目筛网通过率95％～98％。
[0019]优选地，所述表面活性剂为十二烷基三甲基氯化铵(DTAC)与烷基酚聚氧乙基醚(APE)的按照质量比1:1混合而成的混合物。
[0020]优选地，所述助磨剂以质量份数计，由以下原料混合而成：25份三乙醇胺、30份三
异丙醇胺、10份二乙二醇、5份二乙醇单异丙醇胺、5份硫氰酸钠与25份水。在本专利技术中，助磨剂的加入方式采用在物料入口通过滴加泵计量滴加的方式进行。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂基复合掺合料，其特征在于，按质量份数计，包括以下组分：锂云母渣27～60份；纳米海泡石0.3～1.4份；活性氧化铝0.3～1.4份；表面活性剂0.009～0.07份；助磨增强剂0.015～0.07份；粉煤灰20～40份；超细矿粉10～30份。2.根据权利要求1所述的锂基复合掺合料，其特征在于，所述锂云母渣的化学成分按重量分数计包括：CaO 14％～15％、MgO 0.5％～1％、Fe2O
3 1％～1.6％、Al2O
3 10％～15％、SiO
2 30％～40％、SO
3 15％～20％。3.根据权利要求1所述的锂基复合掺合料，其特征在于，所述纳米海泡石的粒径为40～50nm，烧失量小于30％。4.根据权利要求1所述的锂基复合掺合料，其特征在于，所述活性氧化铝中Al2O3含量不低于50％，60目筛网通过率为95％～98％。5.根据权利要求1所述的锂基复合掺合料，其特征在于，所述表面活性剂为十二烷基三甲基氯化铵与烷基酚聚氧乙基醚按照质量比1:1混合而成的混合物。6.根据权利要求1所述的锂基复合掺合料，其特征在于，所述助磨增强剂按质量份数计，由以下原料混合而成：...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱本谦，朱修昆，徐东阳，杨泽波，刘勇，涂博，杨恒，陈清蓉，唐金爽，纪宪坤，
申请(专利权)人：武汉三源特种建材有限责任公司，
类型：发明
国别省市：