專利名稱：一種鐵礦尾礦自密實(shí)混凝土及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，尤其是涉及一種利用工業(yè)固體廢物鐵礦尾礦、粉煤灰等為原料制備的自密實(shí)混凝土。
背景技術(shù)：
礦產(chǎn)資源是人類社會(huì)賴以生存的重要自然資源，礦產(chǎn)資源的開發(fā)與利用為社會(huì)進(jìn)步提供了巨大動(dòng)力，同時(shí)也丟棄了大量的廢石和尾礦等礦產(chǎn)廢棄物；礦產(chǎn)廢棄物的持續(xù)增長(zhǎng)所帶來(lái)的環(huán)境污染壓力已成為影響我國(guó)建設(shè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)社會(huì)、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)的棘手難題，急需研究和解決。我國(guó)是個(gè)礦業(yè)大國(guó)，但大多數(shù)礦山資源的品位較低，在選礦流程中排出大量的尾礦，隨著礦產(chǎn)資源利用程度的提高，礦石的可開采品位相應(yīng)降低，尾礦產(chǎn)生量也在增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2000年以后，我國(guó)礦山每年尾礦產(chǎn)生量達(dá)到6億噸以上，按此推算，現(xiàn)有尾礦的總堆存量約在80億噸左右。這些尾礦不僅要侵占大量的土地，污染礦區(qū)與周邊地區(qū)的環(huán)境，形成安全隱患，而且每年還需要投入大量資金維護(hù)尾礦庫(kù)的正常運(yùn)行。因此，開展尾礦循環(huán)利用和減排的工作，使之變廢為寶，化害為利，可有效緩解資源和環(huán)境得雙重壓力，可謂一舉多得。尾礦作為礦山廢棄物是一個(gè)相對(duì)的概念，是一種潛在的二次資源。換言之，尾礦具有二次資源與環(huán)境污染雙重特性。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，礦山廢棄物成為資源的觀念逐漸被人們接受，資源的二次利用日益被人們所重視。鐵礦尾礦現(xiàn)在的主要利用途徑是生產(chǎn)建筑中砂。建筑中砂生產(chǎn)過(guò)程是將鐵礦尾礦中的粗顆粒篩選出來(lái)作為建筑中砂，然后將剩下的細(xì)顆粒再排放到尾礦庫(kù)中，由于鐵礦尾礦粒徑大部分在Imm以下，符合建筑中砂范圍的粗顆粒很少，大部分鐵礦尾礦仍然要排放到尾礦庫(kù)中存放。另外，生產(chǎn)空心砌塊、彩色陶粒、 琉璃瓦等產(chǎn)品國(guó)內(nèi)雖有成熟技術(shù)，但由于生產(chǎn)過(guò)程需要燒結(jié)或高溫、高壓養(yǎng)護(hù)，能耗較高， 廣泛推廣遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。目前，我國(guó)鐵礦尾礦利用率不到10% ；如果把鐵礦尾礦利用與大規(guī)模的自密實(shí)混凝土生產(chǎn)結(jié)合起來(lái)，直接利用或與機(jī)制砂、天然砂混合制成混合砂，可以實(shí)現(xiàn)鐵礦尾礦逐步消納、有效降低庫(kù)存量的目標(biāo)，既解決了鐵礦尾礦的綜合利用問(wèn)題，又解決了建設(shè)用砂資源問(wèn)題，則是一舉兩得的好事。自密實(shí)混凝土、高性能混凝土技術(shù)就是為了適應(yīng)建筑業(yè)的飛速發(fā)展而提出來(lái)的， 它不但可解決混凝土施工難度，而且還可以消除人為因素而造成的混凝土工程質(zhì)量事故， 同時(shí)也大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了勞動(dòng)環(huán)境，加快了工程進(jìn)度，大大提高了工程質(zhì)量，為解決配筋過(guò)密、薄壁、形狀復(fù)雜、振搗困難等施工帶來(lái)了福音。有些結(jié)構(gòu)物鋼筋密集、 斷面狹窄；有的待澆筑混凝土處于已有結(jié)構(gòu)的下方，難以用傳統(tǒng)方法有效澆筑，這些結(jié)構(gòu)混凝土常常不易得到完全搗實(shí)而形成缺陷，應(yīng)用自密實(shí)混凝土可以很好地解決這一問(wèn)題。此外，應(yīng)用自密實(shí)混凝土還有許多優(yōu)點(diǎn)，如加快施工速度、節(jié)省勞動(dòng)力、提高混凝土質(zhì)量、減少噪音污染、降低綜合造價(jià)等。近20年來(lái)，由于自密實(shí)混凝土的優(yōu)越性，自密實(shí)混凝土的研究與應(yīng)用實(shí)踐在世界范圍內(nèi)廣泛展開。但把鐵礦尾礦應(yīng)用到自密實(shí)混凝土中，國(guó)內(nèi)尚無(wú)報(bào)導(dǎo)，中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng) 200910184993 “一種鐵礦尾礦預(yù)拌混凝土及其制備方法”所公開的技術(shù)是用鐵礦尾礦代替天然中砂配制C 1 O C 4 O預(yù)拌混凝土，沒(méi)有涉及到在自密實(shí)混凝土中的應(yīng)用技術(shù)，而且本發(fā)明不僅可以用鐵礦尾礦代替天然中砂，還可以和機(jī)制砂、天然砂制成混合砂應(yīng)用到自密實(shí)混凝土中，所以本明的實(shí)施具有明顯的創(chuàng)新意識(shí)和競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，而提供一種尾礦利用率高、 可以大大降低混凝土成本的鐵礦尾礦自密實(shí)混凝土，以實(shí)現(xiàn)大量消耗鐵礦尾礦和降低混凝土造價(jià)的雙重目的。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明一種鐵礦尾礦自密實(shí)混凝土采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明一種鐵礦尾礦自密實(shí)混凝土是粗集料、細(xì)集料、膠凝材料、外加劑加水制備而成，單方混凝土中各組分質(zhì)量含量范圍為
粗集料38. 00% 46. 00%,采用5 20mm級(jí)配碎石；
細(xì)集料23. 00% 37. 00%，采用鐵礦尾礦與機(jī)制砂或天然砂制成的混合砂，混合砂滿足II區(qū)中砂的技術(shù)要求；其中鐵礦尾礦與機(jī)制砂或天然砂的質(zhì)量之比為3 :7 7 :3為佳； 膠凝材料15. 00% 24. 00%，采用水泥、粉煤灰、磨細(xì)礦渣粉三種的混合物，其中水泥占膠凝材料總質(zhì)量的50% 65%，以51% 55%為宜，以51% 53%為佳；
外加劑0. 30% 0. 48%，采用減水劑、增粘劑的混合物，其中減水劑占外加劑總質(zhì)量的 60% 90%。所述的減水劑優(yōu)先選擇聚羧酸系高性能減水劑，增粘劑采用纖維素、酰胺類聚合物，用于增加混凝土拌合物粘度，提高抗離析性能； 其余為水，水膠比為0. 30 0. 50。所述的粗集料也可以采用5 IOmm碎石、10 20mm碎石兩種碎石混合組成，二者的質(zhì)量之比為1/3 1/20，以1/5 1/10為優(yōu)。所述的聚羧酸減水劑采取先消后引的工藝，通常引入混凝土的含氣量宜控制在 3% 4%之間。本發(fā)明鐵礦尾礦自密實(shí)混凝土的制備方法是
1.對(duì)鐵礦尾礦原材料進(jìn)行化學(xué)成份分析、物理試驗(yàn)和放射性等指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，性能指標(biāo)應(yīng)符合國(guó)標(biāo)GB/T14684-2001《建筑用砂》、建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ52-2006《普通混凝土用砂、 石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》和GB6566-2001《建筑材料放射性核素限量》中的各項(xiàng)指標(biāo)要求。2.配合比設(shè)計(jì)中采用鐵礦尾礦與機(jī)制砂或天然砂制成混合砂組成細(xì)集料，應(yīng)使混合砂滿足II區(qū)中砂的技術(shù)要求；采用5 IOmm碎石、10 20mm碎石兩種碎石組成粗集料，應(yīng)用最大容重理論確定粗集料的各組分最佳組成。3.選用聚羧酸系高性能減水劑為主的復(fù)合型多功能外加劑，其中減水劑優(yōu)先選擇聚羧酸系高性能減水劑，聚羧酸減水劑采取先消后引的工藝，通常引入混凝土的含氣量宜控制在3% 4%之間；增粘劑采用纖維素、酰胺類聚合物，用于增加混凝土拌合物粘度，提高抗離析性能；
4.通過(guò)摻加優(yōu)質(zhì)的礦物摻合料和多級(jí)配的鐵礦尾礦、機(jī)制砂或天然砂、二級(jí)配碎石來(lái)調(diào)節(jié)混凝土塑性粘度等流變性能，同時(shí)優(yōu)化漿固比，改善混凝土和易性，提高混凝土粘聚性能和填充性能。5.通過(guò)選用優(yōu)質(zhì)的水泥、粉煤灰、磨細(xì)礦渣粉等膠凝材料，采取鐵礦尾礦、機(jī)制砂或天然砂、5 20mm級(jí)配碎石合理搭配優(yōu)化組合，選用聚羧酸系高性能減水劑為主的復(fù)合型多功能外加劑降低用水量，降低膠凝材料用量，從而增加粗細(xì)集料用量，增加自密實(shí)混凝土的體積穩(wěn)定性和耐久性能。6.檢測(cè)自密實(shí)混凝土工作性能主要包括流動(dòng)性、抗離析性和填充性。每種性能均可采用坍落擴(kuò)展度試驗(yàn)、V漏斗試驗(yàn)(或T500試驗(yàn))和U型箱試驗(yàn)等方法檢測(cè)。經(jīng)過(guò)試配試驗(yàn)和調(diào)整，使配制的自密實(shí)混凝土工作性能和配合比設(shè)計(jì)符合標(biāo)準(zhǔn)CECS203:2006《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》中的要求。、
7.檢測(cè)自密實(shí)混凝土的力學(xué)性能。力學(xué)性能試驗(yàn)方法按照GB/T50081-2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行試驗(yàn)，檢測(cè)指標(biāo)要求滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。8.檢測(cè)自密實(shí)混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)，包括碳化試驗(yàn)、抗氯離子滲透試驗(yàn)、抗凍試驗(yàn)、收縮試驗(yàn)和堿-骨料反應(yīng)試驗(yàn)等長(zhǎng)期耐久性能試驗(yàn)，保證各項(xiàng)基本性能指標(biāo)滿足混凝土耐久性的檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明一種鐵礦尾礦自密實(shí)混凝土及其制備方法采用以上技術(shù)方案后，其優(yōu)點(diǎn)或積極效果為
1.開發(fā)利用鐵礦尾礦不僅減少了開采天然砂對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞，而且減少了鐵礦尾礦本身對(duì)環(huán)境的破壞，變廢為寶，實(shí)現(xiàn)資源二次利用，完全符合可持續(xù)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的基本國(guó)策，具有顯著的社會(huì)效益。2.開發(fā)利用鐵礦尾礦還可以大大降低混凝土成本，產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益。3.按國(guó)家對(duì)資源綜合利用的稅收政策，使用采礦廢石、選礦尾礦達(dá)到30%的企業(yè)， 還可以享受免收增值稅的優(yōu)惠政策，效益更加明顯。
具體實(shí)施例方式為進(jìn)一步描述本發(fā)明，下面結(jié)合附圖
和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明一種鐵礦尾礦自密實(shí)混凝土及其制備方法作進(jìn)一步的描述。實(shí)施例1一4
表1列示了本發(fā)明鐵礦尾礦自密實(shí)混凝土單方中各組分含量。表2列示了本發(fā)明鐵礦尾礦自密實(shí)混凝土工作性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)。表3列示了本發(fā)明鐵礦尾礦自密實(shí)混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
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權(quán)利要求
1.一種鐵礦尾礦自密實(shí)混凝土，其特征在于它是粗集料、細(xì)集料、膠凝材料、外加劑加水制備而成，單方混凝土中各組分質(zhì)量含量范圍為粗集料38. 00% 46. 00%,采用5 20mm級(jí)配碎石；細(xì)集料23. 00% 37. 00%，采用鐵礦尾礦與機(jī)制砂或天然砂制成的混合砂，混合砂滿足II區(qū)中砂的技術(shù)要求；膠凝材料膠凝材料15. 00% 24. 00%,采用水泥、粉煤灰、磨細(xì)礦渣粉三種的混合物， 其中水泥占膠凝材料總質(zhì)量的50% 65% ；外加劑0. 30% 0. 48%，采用減水劑、增粘劑的混合物，其中減水劑占外加劑總質(zhì)量的 60% 90%ο
2.如權(quán)利要求1所述的一種鐵礦尾礦自密實(shí)混凝土，其特征在于所述的細(xì)骨料中鐵礦尾礦與機(jī)制砂或天然砂的質(zhì)量之比為3 :7 7 :3。
3.如權(quán)利要求2所述的一種鐵礦尾礦自密實(shí)混凝土，其特征在于所述的水泥占膠凝材料總質(zhì)量的51% 55%。
4.如權(quán)利要求3所述的一種鐵礦尾礦自密實(shí)混凝土，其特征在于所述的水泥占膠凝材料總質(zhì)量的51% 53%。
5.如權(quán)利要求1、2、3或4所述的一種鐵礦尾礦自密實(shí)混凝土，其特征在于所述的減水劑采用聚羧酸系高性能減水劑，增粘劑采用纖維素、酰胺類聚合物。
6.一種鐵礦尾礦自密實(shí)混凝土，其特征在于它是粗集料、細(xì)集料、膠凝材料、外加劑加水制備而成，單方混凝土中各組分質(zhì)量含量范圍為粗集料38. 00% 46. 00%，采用5 IOmm碎石、10 20mm碎石兩種碎石混合組成， 二者的質(zhì)量之比為1/3 1/20;細(xì)集料23. 00% 37. 00%，采用鐵礦尾礦與機(jī)制砂或天然砂制成的混合砂，混合砂滿足II區(qū)中砂的技術(shù)要求；膠凝材料膠凝材料15. 00% 24. 00%,采用水泥、粉煤灰、磨細(xì)礦渣粉三種的混合物， 其中水泥占膠凝材料總質(zhì)量的50% 65% ；外加劑0. 30% 0. 48%，采用減水劑、增粘劑的混合物，其中減水劑占外加劑總質(zhì)量的 60% 90%ο
7.如權(quán)利要求6所述的一種鐵礦尾礦自密實(shí)混凝土，其特征在于所述的5 IOmm碎石、10 20mm碎石的質(zhì)量之比為1/5 1/10 ；所述的細(xì)骨料中鐵礦尾礦與機(jī)制砂或天然砂的質(zhì)量之比為3 :7 7 :3 ；所述的水泥占膠凝材料總質(zhì)量的51% 55% ；所述的減水劑采用聚羧酸系高性能減水劑，增粘劑采用纖維素、酰胺類聚合物。
8.如權(quán)利要求5所述的一種鐵礦尾礦自密實(shí)混凝土的制備方法，其特征在于加水量控制為水膠比在0. 30 0. 50范圍；所述的聚羧酸減水劑采取先消后引的工藝，引入混凝土的含氣量控制在3% 4%之間。
9.如權(quán)利要求7所述的一種鐵礦尾礦自密實(shí)混凝土的制備方法，其特征在于加水量控制為水膠比在0. 30 0. 50范圍；所述的聚羧酸減水劑采取先消后引的工藝，引入混凝土的含氣量控制在3% 4%之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鐵礦尾礦自密實(shí)混凝土及其制備方法，它是粗集料、細(xì)集料、水泥、膠凝材料、外加劑加水制備而成，其中粗集料38.00%～46.00%，采用5～20mm級(jí)配碎石；細(xì)集料23.00%～37.00%，采用鐵礦尾礦與機(jī)制砂或天然砂制成的混合砂，混合砂滿足Ⅱ區(qū)中砂的技術(shù)要求，其中鐵礦尾礦與機(jī)制砂或天然砂的質(zhì)量之比為3∶7～7∶3為佳；膠凝材料15.00%～24.00%，采用水泥、粉煤灰、磨細(xì)礦渣粉三種的混合物；水膠比0.30～0.50；外加劑0.30%～0.48%，采用減水劑、增粘劑的混合物；所述的減水劑為聚羧酸系高性能減水劑，增粘劑采用纖維素、酰胺類聚合物。本發(fā)明不僅減少了開采天然砂對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞，而且減少了鐵礦尾礦本身對(duì)環(huán)境的破壞，變廢為寶，實(shí)現(xiàn)資源二次利用，采用鐵礦尾礦還可以大大降低混凝土成本，具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)C04B28/08GK102320803SQ20111026751
公開日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月10日
發(fā)明者何兆芳, 崔遜斌 申請(qǐng)人:中國(guó)十七冶集團(tuán)有限公司