[发明专利]一种掺加多元掺合料的混凝土及其制备方法

说明书

本发明属于建筑材料制备领域，特别涉及一种掺加多元掺合料的混凝土及其制备方法。本发明包括水泥、多元掺合料、铁尾矿砂细骨料、天然砂、碎石、废石和减水剂，每立方米所述的混凝土中包括水泥215kg‑230kg、多元掺合料200kg‑215kg、铁尾矿砂260kg‑300kg、天然砂260kg‑300kg、碎石320kg‑360kg、铁尾矿废石840kg‑880kg；其中多元掺合料重量比组成为铁尾矿：脱硫灰：矿渣：粉煤灰：硅灰=5:2:1:0.5:0.2；本发明成本低、绿色环保、利用多固废协同搭配缺陷互补和骨料级配优化使结构致密，保证了固废掺量大的同时混凝土早期强度和后期强度提高。

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，特别是涉及一种掺加多元掺合料的混凝土及其制备方法。

背景技术

“绿色高性能混凝土”是1998年由吴中伟院士首次提出的概念,将代表着未来混凝土发展的方向,也是混凝土发展唯一的必然选择。绿色高性能混凝土的概念中主要包含了有效节约资源以及能源,不破坏现有环境,而更利于环境的可持续发展,以便满足当代以及后代人的发展需求等几点含义。因此,将大量累积堆存的固体废弃物开发为混凝土的原材料将是绿色高性能环保混凝土发展的必然需求。

2011-2018年，我国主要大宗工业固体废物利用率如下：尾矿，17.01%～26.04%；赤泥，4.65%～5.05%；钢铁渣，83.23%～96.75%；有色冶炼渣，54.76%～94.12%；煤矸石，62.22%～72.08%；粉煤灰，67.96%～83.27%；工业副产品石膏，46.15%～56.67%。由此可见，尾矿、赤泥、煤矸石和粉煤灰等工业废物的利用率较低，亟待进一步提高。并且尾矿的堆积带来了诸多的不良后果：污染环境、占用大量土地、堆积成本高、造成重大安全事故、资源浪费。

铁尾矿因铁矿产地和选矿工艺的不同, 其尾矿成分及含量也有差异。但是铁尾矿化学成分主要有硅、铝、钙、镁的氧化物和少量钾、钠、铁、硫的氧化物, 主要矿物是石英和长石类矿物, 大体上与天然砂矿物成分相同, 这就为尾矿在建材业的广泛应用提供了前提条件。在之前的研究中，铁尾矿在制备混凝土方面的研究主要集中在“作为活性粉末应用于混凝土”、“作为细骨料应用于混凝土”或“作为粗骨料应用于混凝土”，应用单一且掺入量较低，作为活性掺合料掺量大会引起早期强度下降的问题，当掺量大于40%时后期强度明显下降，作为细骨料时由于天然级配较差，会引起混凝土强度和耐久性较差的问题。混凝土当中掺入不同矿物掺合料,所起到的效应是不同的,并且每种矿物掺合料也存在各自的缺陷。

发明内容

为了解决上述存在的技术问题，本发明提供一种掺加多元掺合料的混凝土及其制备方法，原料组成包括水泥、多元掺合料、铁尾矿砂细骨料、天然砂、碎石、废石和减水剂，每立方米所述的混凝土中包括水泥215kg-230kg、多元掺合料200kg-215kg、铁尾矿砂260kg-300kg、天然砂260kg-300kg、碎石320kg-360kg、铁尾矿废石840kg-880kg；其中多元掺合料组成为铁尾矿：脱硫灰：矿渣：粉煤灰：硅灰=5:2:1:0.5:0.2。本发明成本低、绿色环保、利用多固废协同搭配缺陷互补和骨料级配优化使结构致密，保证了固废掺量大的同时混凝土早期强度和后期强度提高。

本发明采用的技术方案如下：

一种掺加多元掺合料的混凝土及其制备方法，所述混凝土的原料包括水泥、多元掺合料、铁尾矿砂细骨料、天然砂、碎石、废石和减水剂，每立方米所述的混凝土中包括水泥215kg-230kg、多元掺合料200kg-215kg、铁尾矿砂260kg-300kg、天然砂260kg-300kg、碎石320kg-360kg、铁尾矿废石840kg-880kg；其中多元掺合料组成为铁尾矿：脱硫灰：矿渣：粉煤灰：硅灰=5:2:1:0.5:0.2，所述的混凝土制备流程为：

1）利用0.08mm方孔筛对铁尾矿进行筛分分级，筛上部分作为混凝土细骨料，筛下部分用于制作掺合料

2）将筛下部分铁尾矿与脱硫灰、矿渣、粉煤灰和硅灰按比例混合，并利用球磨机粉磨两小时，制备成多元掺合料