技术领域
[0001] 本
发明属于
建筑材料领域或
基础工程建设领域,具体涉及尾砂在制备绿色环保、高性能
水泥基复合材料方面的应用,为尾砂的综合而高效利用开辟了方向,其制备的高性能水泥基复合材料主要用于建筑工程、
铁路、公路、
桥梁等
土木工程材料领域。
背景技术
[0002] 1993年法国Bouygues公司以Pierre Richard为首的研究小组研制成功一种新型超高性能
混凝土:Reactive Powder Concrete,它由细砂、水泥、
石英粉、
硅灰、高效
减水剂、微
钢纤维组成,硬化过程中采用预压和热养护工艺,提高密实性、改善微结构和提高强度。Bouygues公司发展了RPC200及RPC800两种配比。1998年8月在加拿大Sherbrooke市召开了HPC和RPC国际会议,专家对RPC的评估为完全可以与金属材料媲美,与高分子材料抗衡的跨世纪新材料。RPC虽然因其卓越的性能而得到青睐,但是由于其采用的超细粉体材料价格昂贵、要经过超磨细而导致能耗大,国外微细金属纤维价格高,从而性价比低,不仅RPC800、RPC400难以在工程中推广应用,即使RPC200在工程中大规模应用也十分艰难。
[0003] 据不完全统计,我国尾砂
排放量0.8~1亿吨/年,尾砂占全国固体废料的1/3左右,但尾砂综合利用率仅为8.2%左右,这些尾砂存在大气中,不仅占用农田,特别还会造成严重的环境污染,尾砂排入河道、沟谷、低地,污染水土大气,破坏环境,乃至造成灾害,成为社会可持续发展的严重威胁。
[0004] 因此,在目前提倡绿色环保、节能减排、低
碳生活的国际大环境下,如何利用尾砂研制并生产出低成本、低能耗、绿色环保的高性能水泥基复合材料,具有重要的现实意义和的巨大的实际应用价值。发明内容:
[0005] 技术问题:本发明的目的在于针对
现有技术中存在的不足和
缺陷,并利用尾砂作为增强填充料,提供一种绿色环保、强度高的水泥基复合材料,并为尾砂的综合利用开拓方向。
[0006] 技术方案:本发明的绿色环保、强度高的水泥基复合材料,是由六大组分组成,其重量配合比为:
[0007] 水泥 16.8%~25.2%
[0008] 工业废渣 16.8%~25.2%
[0009] 高效外加剂 0.7%~1.0%
[0010] 普通河砂 20.2%~30.2%
[0011] 尾砂 20.2%~30.3%
[0013] 其余为水。
[0014] 1、水泥:水泥是强度等级52.5的
硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。
[0015] 2、工业废渣:是由超细
粉煤灰、磨细矿粉、硅灰中两种或三种组成的胶凝材料体系。
[0016] 其中,超细粉煤灰要求需水量比≤95%,烧失量≤5%,
比表面积≥500m2/kg;磨2 2
细矿粉要求比表面积≥500m/kg;硅灰要求SiO2含量≥90%,比表面积≥20000m/kg。
[0017] 3、高效外加剂:减水率≥35%的聚
羧酸外加剂,固含量≥28%。
[0018] 4、普通河砂:要求最大粒径3mm,连续级配。
[0019] 5、尾砂:铁矿尾砂或铜矿尾砂,要求最大粒径≤0.8mm,体积平均粒径为150~350μm,连续级配。
[0020] 6、超细镀铜钢纤维:国产平直型镀铜钢纤维,直径d≤0.2mm、长度l≤15mm。
[0022] 8、本发明提出的绿色环保、强度高的水泥基复合材料的制备方法,具体步骤如下:
[0023] (1)按按配方比例称取所需的水泥、工业废渣、普通河砂、尾砂、钢纤维,干搅拌1-2分钟,使其混合均匀;(2)按配方比例称取高效外加剂和水,将其在容器中混合均匀;
(3)将水剂缓慢大加入到混合均匀的干料中,在
搅拌机中搅拌2-3分钟,使其搅拌成大流动性的浆体;(4)将浆体浇入钢模,进行振动成型;(5)1天后
拆模,将试件进行标准养护。
[0024] 有益效果:本发明利用我国资源丰富的工业废渣(粉煤灰、矿渣、硅灰)大掺量取代水泥,同时利用尾砂部分取代普通河砂作填充细集料,同时使用减水率35%以上的高效外加剂及国产的超细镀铜钢纤维,通过矿物掺和料、化学外加剂、钢纤维及其多元复合技术的有效和高效利用,大大促进了混凝土材料组成与结构的优化,诸组分间扬其长、避其短、优势
叠加与成份互补,同时尾砂的掺入填充了普通河砂之间的空隙,使得结构更加致密,充分发挥了骨架增强作用,在简单成型工艺及标准养护条件下,成功制备出了抗压强度在120MPa~200MPa,抗折强度20MPa~60MPa的高与超高性能水泥基复合材料。
[0025] 本发明与同类技术相比具有如下特点:(1)性价比高。本发明所用的原材料取材广泛,价格低廉。(2)绿色环保、节能减排。本发明所用的工业废渣为
发电厂、炼铁厂等工业副产品,尾砂为提炼铜、铁等金属后的废弃物,本发明利用了这些材料制备高性能水泥基复合材料,不仅保护了生态环境,而且为尾砂的综合利用开拓了方向。(3)施工方便。本发明采用通普通纤维混凝土相同的成型工艺及标准养护工艺,并未增加任何辅助设备或工序,而且制备的水泥基复合材料流动性好,在实际工程的复杂结构中也能得到广泛应用。
具体实施方式
[0026] 绿色环保、强度高、韧性好、阻裂能
力强的水泥基复合材料是由水泥、工业废渣、高效外加剂、普通河砂、尾砂、超细镀铜钢纤维和水按一定比例混合均匀而成,根据应用需要,通过调整配方,可愿意获得所需要的性能。
[0028] 以下按重量百分比计:
[0029] 实施例1:
[0030] 水泥 16.8%
[0031] 工业废渣 25.2%
[0032] 高效外加剂 0.8%
[0033] 普通河砂 25.2%
[0034] 尾砂 25.2%
[0035] 超细镀铜钢纤维 2.7%
[0036] 其中,工业废渣是由50%的硅灰和50%的粉煤灰组成,拌合水量为水泥与工业废渣总
质量的17%,采用标准养护。上述组分按前述工艺制备得到的高性能水泥基复合材料,测得其力学性能如下:
[0037] 抗压强度(90d)135.8MPa,抗折强度(90d)20.3MPa。
[0038] 以下按重量百分比计:
[0039] 实施例2:
[0040] 水泥 21%
[0041] 工业废渣 21%
[0042] 高效外加剂 0.8%
[0043] 普通河砂 22.7%
[0044] 尾砂 27.7%
[0045] 超细镀铜钢纤维 5.4%
[0046] 其中,工业废渣是由33.3%的硅灰和66.7%的粉煤灰组成,拌合水量为水泥与工业废渣总质量的17%,采用标准养护。上述组分按前述工艺制备得到的高性能水泥基复合材料,测得其力学性能如下:
[0047] 抗压强度(90d)155.6,抗折强度(90d)35.4MPa。
[0048] 以下按重量百分比计:
[0049] 实施例3:
[0050] 水泥 25.2%
[0051] 工业废渣 16.8%
[0052] 高效外加剂 0.8%
[0053] 普通河砂 25.2%
[0054] 尾砂 25.2%
[0055] 超细镀铜钢纤维 5.4%
[0056] 其中,工业废渣是由40%的硅灰和60%的粉煤灰组成,拌合水量为水泥与工业废渣总质量的17%,采用标准养护。上述组分按前述工艺制备得到的高性能水泥基复合材料,测得其力学性能如下:
[0057] 抗压强度(90d)162.4,抗着强度(90d)38.6MPa。
[0058] 以下按重量百分比计:
[0059] 实施例4:
[0060] 水泥 25.2%
[0061] 工业废渣 16.8%
[0062] 高效外加剂 1%
[0063] 普通河砂 30.2%
[0064] 尾砂 20.2%