[发明专利]一种基于煤矸石的透水混凝土及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于煤矸石的透水混凝土，由以下质量分数的原料混合组成：处理煤矸石65%～70%、煅烧煤矸石16%～24%，水玻璃4%～8%、氢氧化钠2%～5%，减水剂0.5%～1%，水4%～6%，其中处理煤矸石是以氢氟酸和醋酸的混合水溶液活化处理得到的粒径5mm～10mm的煤矸石颗粒，煅烧煤矸石是煅烧处理的粒径小于2mm的煤矸石颗粒。本发明透水混凝土全部使用固废煤矸石作为骨料和胶凝材料，在保证混凝土高透水率的同时，实现了透水混凝土的高强。

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种透水混凝土，特别是涉及一种利用煤矸石作为骨料制备的透水混凝土。

背景技术

透水混凝土是海绵城市建设的重要组成部分，其具有孔隙多、透水和透气的特点，可以在人行步道、大型广场使用，避免下雨时地面积水。

目前常见的透水混凝土是以水泥作为胶凝材料，碎石作为骨料，配以一定的外加剂制备而成。但透水混凝土需要大量消耗天然砂石和水泥，不利于国家的节能减排和天然砂石资源的节约，而且砂石开采与水泥生产也不利于生态环境保护。

煤矸石是一种煤炭开采与洗选加工过程中被筛分出来的固体废弃物，其产量约占煤炭开采量的10%～15%，利用率较小，大量堆存的煤矸石严重污染环境。虽然近年来为了达到环保要求，煤矸石正在被逐渐广泛利用，但其利用率仍然小于30%，大部分处于露天堆放状态，容易造成土壤污染、矸石山自燃爆炸、空气污染等环境问题。

尽管由于所在环境和产出条件不同，不同地区、不同类型的煤矸石在矿物组成和化学组成上有较大区别，但其的主要成分均为高岭石和α-SiO₂，部分煤矸石不仅具有一定的强度，而且具有一定的潜在活性，经过适当处理后，具有替代天然碎石或替代水泥的潜在功效，可以实现煤矸石固废的充分利用。

目前尚没有同时利用煤矸石作为胶凝材料和骨料，用于制备透水混凝土，避免使用水泥和天然砂石的相关报道。

发明内容

本发明的目的是分别以破碎并活化的煤矸石作为骨料替代天然碎石，以煅烧煤矸石作为胶凝材料取代水泥，提供一种基于煤矸石的透水混凝土，以及所述透水混凝土的制备方法。

本发明所述的基于煤矸石的透水混凝土是由以下质量分数的原料混合组成的：处理煤矸石65%～70%、煅烧煤矸石16%～24%，水玻璃4%～8%、氢氧化钠2%～5%，减水剂0.5%～1%，水4%～6%。

其中，所述的处理煤矸石是将破碎的煤矸石以氢氟酸和醋酸的混合水溶液进行活化处理后得到的、粒径5mm～10mm的煤矸石颗粒。

所述的煅烧煤矸石是经煅烧处理后的、粒径小于2mm的煤矸石颗粒。

本发明的透水混凝土是以煤矸石作为主要原料，将传统透水混凝土中的碎石由破碎活化处理的处理煤矸石所替代，并使用破碎时产生的煤矸石粉末进行粉磨和煅烧制备煅烧煤矸石取代水泥。本发明的透水混凝土在保证混凝土性能的同时，有效利用了固废资源煤矸石，节省了天然碎石和水泥资源，降低了透水混凝土的制备成本，具有较高的经济效益和环保效益。

其中，具体地，所述处理煤矸石的制备方法是将煤矸石破碎，筛分出5mm～10mm的煤矸石颗粒，置于氢氟酸和醋酸的混合水溶液中混合搅拌后，取出晾干，制备得到处理煤矸石。

优选地，所述氢氟酸和醋酸的混合水溶液是按照氢氟酸与醋酸的质量比为1:1加水制备的水溶液。

更优选地，所述氢氟酸和醋酸的混合水溶液的质量浓度为30%。

本发明是将所述筛分出的煤矸石颗粒按照1:9的质量比置于氢氟酸和醋酸的混合水溶液中进行混合搅拌，优选地，所述混合搅拌时间不少于20min。

其中，具体地，所述煅烧煤矸石的制备方法是将煤矸石破碎为小于2mm的颗粒，加热至720℃保温不少于1h，冷却后制备得到煅烧煤矸石。