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CN108409250A - 利用尾矿制备绿色透水混凝土的方法 - Google Patents

利用尾矿制备绿色透水混凝土的方法 Download PDF

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CN108409250A CN201810379966.9A CN201810379966A CN108409250A CN 108409250 A CN108409250 A CN 108409250A CN 201810379966 A CN201810379966 A CN 201810379966A CN 108409250 A CN108409250 A CN 108409250A
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赵雅欣
黄晓玲
韦鸣
何泳欢
陈玲玲
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Abstract

本发明涉及一种利用尾矿制备绿色透水混凝土的方法,其特征在于,所述绿色透水混凝土包括以下重量份数的原料:骨料50‑70份、52.5硅酸盐水泥20‑30份、陶粒15‑20份、高效减水剂1‑2份、复合早强剂0.1‑0.5份、复合缓凝剂0.1‑1份、消泡剂0.02‑0.1份、引气剂0.02‑0.1份;所述骨料包括尾矿石和机制砂,所述尾矿石粒径为5‑10mm,所述机制砂粒径为1‑5mm,尾矿石和机制砂的重量比为3‑5:2。本发明绿色透水混凝土采用尾矿石和陶粒作为骨料,调整骨料的级配和外加剂成分及质量,大幅提高了透水混凝土的强度、耐久性能、透水性能及抗冻融性能。

Description

利用尾矿制备绿色透水混凝土的方法
技术领域
本发明属于土木建筑材料技术领域,特别是涉及一种利用尾矿制备绿色透水混凝土的方法。
背景技术
现代城市的地表已被钢筋混凝土的房屋建筑和不透水的路面所覆盖。与自然的土壤路面相比,普通的混凝土路面缺乏呼吸性、吸热性和透水性,随之带来了一系列的环境问题。目前,一般的混凝土透水性极差,给路面的排水系统造成极大压力,不能渗透地下的雨水只能通过排水系统排入河流,给城市河流带来极大的负担。
矿产资源的开发在国家的经济建设中起着重要的作用,但也给环境带来了严重的负面作用,比如矿山开发中产生的尾矿、废石等大量固体废弃物挤占土地,污染、破坏生态环境,引发各种地质灾害。但从另外一个角度来看,尾矿中仍含有大量的有用组分,有着很高的利用价值,由于技术的限制才没有得到很好的利用。因此,合理的利用尾矿资源,对于我国的可持续发展有着重要的意义。尾矿是选矿过程中排弃的数量巨大的固体废弃物,由于其资源化利用途径少,在我国的尾矿综合利用率只有2O%左右。大量尾矿只能采用堆放或填埋的形式来处理,形成大量尾矿坝,不仅占用了土地,而且也给人类生活环境带来了严重的污染和危害,破坏了生态平衡 。
透水混凝土是一种通过严格的材料优选,经过特定的制备工艺,制备得到的具有连续孔隙的混凝土。透水混凝土既有一定的强度,又具备一定的透水性。透水混凝土的孔隙能够创造其与自然环境的衔接点,改善城市环境。因此,透水混凝土能够极好的改善地面环境的地面硬化材料。现有透水混凝土路面材料普遍是以水泥为胶凝材料,添加大量碎石作为粗骨料拌制。施工时通常是先放入水泥、粗骨料,再加入一半的水搅拌,然后加入添加剂搅拌,最后加入剩余水量搅拌制得。现有透水混凝土由于材料和制备工艺的原因造成混凝土和易性差、孔隙分布不均匀、强度低,抗冻融能力低,容易产生冻融破坏,透水系数较低,无法满足铺设高性能路面的要求,也无法满足雨水季节排水的要求,影响了透水混凝土产品的使用和推广。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用尾矿制备绿色透水混凝土的方法,该方法制备采用尾矿石和陶粒作为骨料,调整骨料的级配和外加剂成分及质量,大幅提高了透水混凝土的强度、耐久性能、透水性能及抗冻融性能,透水混凝土的抗压强度可以达到40MPa以上,透水系数大于2mm/s,抗冻融等级等于或大于F150,可广泛用于广场、人行道、道路隔离带、停车场及承载性道路等工程。
本发明是这样实现的:
一种利用尾矿制备绿色透水混凝土的方法,其特征在于,所述绿色透水混凝土包括以下重量份数的原料:骨料50-70份、52.5硅酸盐水泥20-30份、陶粒15-20份、高效减水剂1-2份、复合早强剂0.1-0.5份、复合缓凝剂0.1-1份、消泡剂0.02-0.1份、引气剂0.02-0.1份;所述骨料包括尾矿石和机制砂,所述尾矿石粒径为5-10mm,所述机制砂粒径为1-5mm,尾矿石和机制砂的重量比为3-5:2;
绿色透水混凝土的制备方法包括如下步骤:
S1、首先将骨料、52.5硅酸盐水泥、陶粒、高效减水剂、消泡剂与适量水加入搅拌机中搅拌2-3分钟,然后加入复合早强剂、复合缓凝剂和引气剂继续搅拌3-5分钟,用适量的水调整拌和物稠度,将搅拌好的混凝土装入模具中静压成型,24小时后脱模,得到透水混凝土坯体,所述压力为1-2MPa,静压时间15-20s;
S2、养护时先在透水混凝土坯体喷洒养护剂水溶液,养护剂与水按照体积比为1:100,然后对透水混凝土坯体覆膜,并在覆盖好的薄膜上喷水湿润,以人工或机械喷洒方式每天1-2次的频率进行喷水,养护20-25天后得到绿色透水混凝土。
进一步优选,所述建筑垃圾再生骨料包括粗骨料和细骨料,所述粗骨料粒径为5-10mm,细骨料粒径为1-5mm,粗骨料和细骨料的重量比为2-3:1-2。
进一步优选,所述陶粒的制备方法为将污泥、粉煤灰和高岭土研磨、搅拌均匀、造粒、烘干后,先在750℃-800℃预热5min,然后在1050℃-1100℃烧结15-20min,制得的陶粒粒径为4-6mm,所述污泥、粉煤灰和高岭土的质量比为5:3:2。
进一步优选,所述复合早强剂由硫酸锂、无水硫酸钠、三乙醇胺和纳米二氧化硅混合而成,所述硫酸锂、无水硫酸钠、三乙醇胺和纳米二氧化硅的质量比为1:2:0.5:0.8。
进一步优选,所述高效减水剂由聚氧乙烯醚、甲基丙烯酸、叔碳酸酯、十二烷基苯磺酸钠、N-酰基肌氨酸和顺丁烯二酸酐合成,所述聚氧乙烯醚、甲基丙烯酸、叔碳酸酯、十二烷基苯磺酸钠、N-酰基肌氨酸和顺丁烯二酸酐的质量比为8-10:2:1:0.5:0.3:0.05。
进一步优选,所述消泡剂由复合硅油、聚醚、纳米二氧化硅、非离子表面活性剂和增稠剂合成,所述复合硅油、聚醚、纳米二氧化硅、非离子表面活性剂和增稠剂的质量比为3:5:2:1:0.2;所述复合硅油包含二甲基硅油、含氢硅油和高沸硅油,所述二甲基硅油、含氢硅油和高沸硅油的质量比为3:1:0.5。
进一步优选,所述引气剂的制备方法为将十二烷基苯磺酸钠、酒石酸、高锰酸钾、二异丙醇胺和椰油二乙醇酰胺放入搅拌器中,经70℃-80℃加热搅拌反应而成,所述十二烷基苯磺酸钠、酒石酸、高锰酸钾、二异丙醇胺和椰油二乙醇酰胺的质量比为3-4:2:0.3:0.5:0.1。
进一步优选,所述复合缓凝剂的制备方法为将磷酸钠、钛酸钙、膦丁烷三羧酸、氨基三甲叉膦酸、衣康酸、交联抑制剂和水放入搅拌器中,在80℃-90℃温度下搅拌反应1-2h得到;所述磷酸钠、钛酸钙、膦丁烷三羧酸、氨基三甲叉膦酸、衣康酸、交联抑制剂和水的质量比为4:2:1:0.1:0.5:0.2:0.5-2。
进一步优选,所述养护剂由苯丙乳液、硅酸钠和有机硅水溶性表面活性剂混合而成,所述苯丙乳液、硅酸钠和有机硅水溶性表面活性剂的质量比为3:1:0.5。
绿色透水混凝土是一种新型资源材料,也是人类与自然相接处,获得深呼吸的新型环保能源,它给人类带来了绿色环保、减少了人类出行的安全、同时达到了符合海绵城市的建设和大力发展。《海绵城市》的建设,在各方面要求要具有真实依据且符合环保型,达到高标准、高要求、高质量、高性能、具有良好的透水透气性能等。本发明研制的绿色透水混凝土。在环保上,它能够在紧急强降雨的情况下顺利且迅速将雨水通过混凝土内部结构孔隙之间排入排水管道或迅速渗入地下,及时有效能够解决路面积水问题;在真实依据上,符合国家标准及要求,质量安全可靠,有保障;在性能上,符合技术规范,性能质量高,耐久性好、耐高温、耐磨、不易破损。
未来将会在各个城市中不断扩大和发展,在道路、园林、公共场所等都有利于使用我们的绿色透水混凝土去建设、去发展我们的海绵城市,因为它符合建设的适用型、绿色环保型、质量好、性能高、原材料来源广泛、价格低廉,可以引领世界潮流,建设美丽海绵城市的好资源,相信它能给每位消费者带来益处。
本发明突出的实质性特点和显著的进步是:
1、本发明采用尾矿石和陶粒作为骨料,通过调整骨料的级配和外加剂种类及成分,大幅提高了透水混凝土的强度、耐久性能、透水性能及抗冻融性能,透水混凝土的抗压强度可以达到40MPa以上,透水系数大于2mm/s,抗冻融等级等于或大于F150,可广泛用于广场、人行道、道路隔离带、停车场及承载性道路等工程。并且利用尾矿石和陶粒作为骨料,变废为宝,实现尾矿石的资源化,改善生态环境,节约资源,发展低碳经济的目的。
2、本发明采用复合早强剂和复合缓凝剂,在改善混凝土塑性,能有效提高混凝土抗压强度、抗裂性能和减小体积收缩。
3、复掺硫酸锂、无水硫酸钠、三乙醇胺和纳米二氧化硅的早强剂比单一早强剂具有较高早强效果,且对混凝土后期强度和流动度影响较小,具有显著叠加效应。
4、先掺入消泡剂,再掺引气剂,可获得尺寸均匀的微小气孔,又能克服单纯使用引气剂容易产生的外观缺陷啕,并且混凝土在拌制过程中掺入引气剂,能在混凝土中产生大量分布均匀,且封闭的微小气泡,从而改善混凝土的和易性,同时也大大减小混凝土的泌水和离析。增强透水混凝土的抗冻融性能,从而提高透水混凝土的耐久性。
5、向透水混凝土坯体中喷洒入养护剂,提高保水率,并且能有效改善降低微细颗粒物在透水混凝土孔隙中的附着能力,延长透水混凝土的使用寿命,保障透水混凝土的透水能力。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作以下说明。
实施例1
原料(按重量份数计):
骨料50份、52.5硅酸盐水泥20份、陶粒15份、高效减水剂1份、复合早强剂0.1份、复合缓凝剂0.1份、消泡剂0.02份、引气剂0.02份;
绿色透水混凝土的制备方法包括如下步骤:
S1、首先将骨料、52.5硅酸盐水泥、陶粒、高效减水剂、消泡剂与适量水加入搅拌机中搅拌2-3分钟,然后加入复合早强剂、复合缓凝剂和引气剂继续搅拌3-5分钟,用适量的水调整拌和物稠度,将搅拌好的混凝土装入模具中静压成型,24小时后脱模,得到透水混凝土坯体,所述压力为1-2MPa,静压时间15-20s;
S2、养护时先在透水混凝土坯体喷洒养护剂水溶液,养护剂与水按照体积比为1:100,然后对透水混凝土坯体覆膜,并在覆盖好的薄膜上喷水湿润,以人工或机械喷洒方式每天1-2次的频率进行喷水,养护20-25天后得到绿色透水混凝土。
实施例2
原料(按重量份数计):
骨料60份、52.5硅酸盐水泥25份、陶粒16份、高效减水剂1.5份、复合早强剂0.2份、复合缓凝剂0.4份、消泡剂0.05份、引气剂0.05份;
绿色透水混凝土的制备方法包括如下步骤:
S1、首先将骨料、52.5硅酸盐水泥、陶粒、高效减水剂、消泡剂与适量水加入搅拌机中搅拌2-3分钟,然后加入复合早强剂、复合缓凝剂和引气剂继续搅拌3-5分钟,用适量的水调整拌和物稠度,将搅拌好的混凝土装入模具中静压成型,24小时后脱模,得到透水混凝土坯体,所述压力为1-2MPa,静压时间15-20s;
S2、养护时先在透水混凝土坯体喷洒养护剂水溶液,养护剂与水按照体积比为1:100,然后对透水混凝土坯体覆膜,并在覆盖好的薄膜上喷水湿润,以人工或机械喷洒方式每天1-2次的频率进行喷水,养护20-25天后得到绿色透水混凝土。
实施例3
原料(按重量份数计):
骨料65份、52.5硅酸盐水泥28份、陶粒18份、高效减水剂1.8份、复合早强剂0.4份、复合缓凝剂0.8份、消泡剂0.08份、引气剂0.08份;
绿色透水混凝土的制备方法包括如下步骤:
S1、首先将骨料、52.5硅酸盐水泥、陶粒、高效减水剂、消泡剂与适量水加入搅拌机中搅拌2-3分钟,然后加入复合早强剂、复合缓凝剂和引气剂继续搅拌3-5分钟,用适量的水调整拌和物稠度,将搅拌好的混凝土装入模具中静压成型,24小时后脱模,得到透水混凝土坯体,所述压力为1-2MPa,静压时间15-20s;
S2、养护时先在透水混凝土坯体喷洒养护剂水溶液,养护剂与水按照体积比为1:100,然后对透水混凝土坯体覆膜,并在覆盖好的薄膜上喷水湿润,以人工或机械喷洒方式每天1-2次的频率进行喷水,养护20-25天后得到绿色透水混凝土。
实施例4
原料(按重量份数计):
骨料70份、52.5硅酸盐水泥30份、陶粒20份、高效减水剂2份、复合早强剂0.5份、复合缓凝剂1份、消泡剂0.1份、引气剂0.1份;
绿色透水混凝土的制备方法包括如下步骤:
S1、首先将骨料、52.5硅酸盐水泥、陶粒、高效减水剂、消泡剂与适量水加入搅拌机中搅拌2-3分钟,然后加入复合早强剂、复合缓凝剂和引气剂继续搅拌3-5分钟,用适量的水调整拌和物稠度,将搅拌好的混凝土装入模具中静压成型,24小时后脱模,得到透水混凝土坯体,所述压力为1-2MPa,静压时间15-20s;
S2、养护时先在透水混凝土坯体喷洒养护剂水溶液,养护剂与水按照体积比为1:100,然后对透水混凝土坯体覆膜,并在覆盖好的薄膜上喷水湿润,以人工或机械喷洒方式每天1-2次的频率进行喷水,养护20-25天后得到绿色透水混凝土。
本发明绿色透水混凝土实施例1-4性能参数如下:
表1按照GB/T25993―2010的要求进行性能测定,结果如下:
由上表说明本发明的绿色透水混凝土具有优异的抗压强度、抗冻融、透水性能等性能。

Claims (9)

1.一种利用尾矿制备绿色透水混凝土的方法,其特征在于,所述绿色透水混凝土包括以下重量份数的原料:骨料50-70份、52.5硅酸盐水泥20-30份、陶粒15-20份、高效减水剂1-2份、复合早强剂0.1-0.5份、复合缓凝剂0.1-1份、消泡剂0.02-0.1份、引气剂0.02-0.1份;所述骨料包括尾矿石和机制砂,所述尾矿石粒径为5-10mm,所述机制砂粒径为1-5mm,尾矿石和机制砂的重量比为3-5:2;
绿色透水混凝土的制备方法包括如下步骤:
S1、首先将骨料、52.5硅酸盐水泥、陶粒、高效减水剂、消泡剂与适量水加入搅拌机中搅拌2-3分钟,然后加入复合早强剂、复合缓凝剂和引气剂继续搅拌3-5分钟,用适量的水调整拌和物稠度,将搅拌好的混凝土装入模具中静压成型,24小时后脱模,得到透水混凝土坯体,所述压力为1-2MPa,静压时间15-20s;
S2、养护时先在透水混凝土坯体喷洒养护剂水溶液,养护剂与水按照体积比为1:100,然后对透水混凝土坯体覆膜,并在覆盖好的薄膜上喷水湿润,以人工或机械喷洒方式每天1-2次的频率进行喷水,养护20-25天后得到绿色透水混凝土。
2.根据权利要求1所述的利用尾矿制备绿色透水混凝土的方法,其特征在于:所述建筑垃圾再生骨料包括粗骨料和细骨料,所述粗骨料粒径为5-10mm,细骨料粒径为1-5mm,粗骨料和细骨料的重量比为2-3:1-2。
3.根据权利要求1所述的利用尾矿制备绿色透水混凝土的方法,其特征在于:所述陶粒的制备方法为将污泥、粉煤灰和高岭土研磨、搅拌均匀、造粒、烘干后,先在750℃-800℃预热5min,然后在1050℃-1100℃烧结15-20min,制得的陶粒粒径为4-6mm,所述污泥、粉煤灰和高岭土的质量比为5:3:2。
4.根据权利要求1所述的利用尾矿制备绿色透水混凝土的方法,其特征在于:所述复合早强剂由硫酸锂、无水硫酸钠、三乙醇胺和纳米二氧化硅混合而成,所述硫酸锂、无水硫酸钠、三乙醇胺和纳米二氧化硅的质量比为1:2:0.5:0.8。
5.根据权利要求1所述的利用尾矿制备绿色透水混凝土的方法,其特征在于:所述高效减水剂由聚氧乙烯醚、甲基丙烯酸、叔碳酸酯、十二烷基苯磺酸钠、N-酰基肌氨酸和顺丁烯二酸酐合成,所述聚氧乙烯醚、甲基丙烯酸、叔碳酸酯、十二烷基苯磺酸钠、N-酰基肌氨酸和顺丁烯二酸酐的质量比为8-10:2:1:0.5:0.3:0.05。
6.根据权利要求1所述的利用尾矿制备绿色透水混凝土的方法,其特征在于:所述消泡剂由复合硅油、聚醚、纳米二氧化硅、非离子表面活性剂和增稠剂合成,所述复合硅油、聚醚、纳米二氧化硅、非离子表面活性剂和增稠剂的质量比为3:5:2:1:0.2;所述复合硅油包含二甲基硅油、含氢硅油和高沸硅油,所述二甲基硅油、含氢硅油和高沸硅油的质量比为3:1:0.5。
7.根据权利要求1所述的利用尾矿制备绿色透水混凝土的方法,其特征在于:所述引气剂的制备方法为将十二烷基苯磺酸钠、酒石酸、高锰酸钾、二异丙醇胺和椰油二乙醇酰胺放入搅拌器中,经70℃-80℃加热搅拌反应而成,所述十二烷基苯磺酸钠、酒石酸、高锰酸钾、二异丙醇胺和椰油二乙醇酰胺的质量比为3-4:2:0.3:0.5:0.1。
8.根据权利要求1所述的利用尾矿制备绿色透水混凝土的方法,其特征在于:所述复合缓凝剂的制备方法为将磷酸钠、钛酸钙、膦丁烷三羧酸、氨基三甲叉膦酸、衣康酸、交联抑制剂和水放入搅拌器中,在80℃-90℃温度下搅拌反应1-2h得到;所述磷酸钠、钛酸钙、膦丁烷三羧酸、氨基三甲叉膦酸、衣康酸、交联抑制剂和水的质量比为4:2:1:0.1:0.5:0.2:0.5-2。
9.根据权利要求1所述的利用尾矿制备绿色透水混凝土的方法,其特征在于:所述养护剂由苯丙乳液、硅酸钠和有机硅水溶性表面活性剂混合而成,所述苯丙乳液、硅酸钠和有机硅水溶性表面活性剂的质量比为3:1:0.5。
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