[发明专利]一种含拜耳法赤泥的自密实混凝土及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及赤泥的资源有效利用的技术领域，特别是一种含拜耳法赤泥的自密实混凝土及其制备方法。

背景技术

赤泥是生产氧化铝时形成的副产物，其主要成分为CaO、SiO₂、Fe₂O₃和Al₂O₃，并含有少量的氧化钠和氧化钾。赤泥的主要形成方法有拜耳法赤泥、烧结法赤泥和联合法赤泥三种，由于赤泥浆的碱含量较大，其容易对地下资源造成污染，同时赤泥大坝每年的维护费用和场地费用很高，因此解决赤泥的污染问题是本领域技术人员亟待解决的问题。目前赤泥的处理方法主要有以下几种：从赤泥中提取多种金属元素、将赤泥用作塑料填料、利用赤泥作为净水载体、作为水泥原材料生产水泥、生产赤泥砖等。这些利用方法有效的缓解了赤泥对环境造成的污染，具有很高的研究价值。我国赤泥的产生量较大，普通型氧化铝厂，一年赤泥的产生量约在500万吨，因此不断的探索研究赤泥的新的利用途径，且能够大批量消耗赤泥，是目前赤泥利用的主要趋势。

由于拜耳法工艺产生的赤泥其矿物组成没有火山灰活性，因此较难以资源化利用，大多数研究者的研究采用烧结法赤泥而不用拜耳法赤泥，烧结法赤泥的作用机理是：烧结法赤泥+氢氧化钙(水泥水化后形成的一种物质)+水→火山灰胶凝材料。专利《高韧性检查井混凝土及其制备方法》中的技术方案是采用普通硅酸盐水泥、粉煤灰、煅烧赤泥、矿渣粉、异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯、苯丙乳液、秸秆灰、改性橡胶粉、石灰岩碎石、河砂、水、萘系高效减水剂为组分制备混凝土，其中的赤泥为煅烧赤泥，具体是以烧结法工艺生产的赤泥，由于烧结法赤泥矿物组成具有较高的火山灰活性，因此其添加到混凝土中可以少量填料的模式来减少生产成本并且在一定范围内提高混凝土强度。专利《一种寒冷地区抗冻混凝土》中的技术方案是采用聚乳酸纤维、普通硅酸盐水泥、石灰岩碎石、粉煤灰、新型减水剂、赤泥、河砂、黑沙、炉尘、丙酸钙、二水石膏粉、二硬脂酸乙二酯、碱式硫酸镁晶须、水、羧甲基纤维素钠、矿粉和引气剂为组分制备混凝土，其中的赤泥用量很少，与水泥的质量比约为1:5，没有明确表明其是采用烧结法工艺还是拜耳法工艺制得的赤泥产物，其具体起到的作用在文中也未提及。现有技术中，以拜耳法工艺的赤泥副产物为原料进行资源化利用的文献还较少，因此，开发一种含拜耳法赤泥的自密实混凝土及其制备方法是本领域技术人员要研究的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对背景技术中提到的赤泥对环境造成的严重污染及其限制氧化铝厂发展的问题，提供一种将赤泥作为自密实混凝土的细粉掺合料，即一种含拜耳法赤泥的自密实混凝土及其制备方法的技术方案。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种含拜耳法赤泥的自密实混凝土，按照质量份数比，该混凝土包括以下组分：

所述的赤泥是拜耳法工艺生产氧化铝所得的副产物，属于沸石类赤泥，主要成分为CaO、SiO₂、Fe₂O₃和Al₂O₃，其矿物组成主要是水钙沸石、古柱沸石和柱沸石三种沸石组成，无火山灰活性。该赤泥与烧结法和联发法工艺生产的赤泥的本质区别是在矿物组成方面完全不同。

进一步，本发明的上述配方中还可以加入质量份数为3-15的粉煤灰等其它矿物填料，还可以加入质量份数为0-4的羟丙基甲基纤维素HPMC等助剂；所述水泥为普通硅酸盐水泥、矿渣水泥、复合硅酸盐水泥中的一种或几种的复合物，水泥的主要成分为CaO和SiO₂，其在配方中所起的作用主要是发生水化反应，生成胶凝材料。

进一步，所述砂子为粗砂或中砂，具体为机制砂、天然河砂、海砂或山砂中的一种或几种的复合物，其级配符合相应粗砂或中砂的级配。

进一步，所述碎石为粒径大于5mm的人工破碎石子，其级配符合国家标准规定的级配。

进一步，所述减水剂又名塑化剂或超塑化剂，是砂浆或混凝土中所用的外加剂，其主要为羧酸类减水剂或萘系减水剂；所述水为自来水。

一种含拜耳法赤泥的自密实混凝土的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

(1)赤泥预处理

将赤泥在室温下晾干或者在温度为105℃的烘箱中烘干至恒重，将烘干后的赤泥破碎，用0.045mm的筛子过筛，得预处理好的赤泥粉；

(2)称量混合