[发明专利]一种利用冶金固废制备抗裂纳米砂浆及其方法

说明书

本发明公开了一种利用冶金固废制备的抗裂纳米砂浆及其方法，砂浆各组分质量份数为：胶凝材料100份，细骨料900～500份，纳米硅灰石粉0.1～3份；所述胶凝材料包括水泥75～90份，矿渣微粉23～9.9份，转炉二次除尘灰2～0.1份；制备方法为：按上述配比先将纳米硅灰石粉与胶凝材料通过球磨机混磨20min以上，使胶凝材料的比表面积≥700m²/kg；再按上述配比将细骨料与混磨后的胶凝材料和纳米硅灰石粉混合均匀。本发明的砂浆具有制造成本低、强度高且不易开裂等特点，砂浆中冶金固废掺量≥83％，实现冶金固废的高值化利用，减少CO₂排放。

技术领域

本发明属于建筑材料领域，特别涉及一种利用冶金固废制备抗裂纳米砂浆及其方法。

背景技术

水泥干混砂浆(D)、湿拌砂浆(W)在抹灰砂浆(DP、WP)、砌筑砂浆(DM、WM)和地面砂浆(DS、WS)应用广泛，市场用量大。

利用纳米材料量子尺寸效应等性质，将冶金固废大量应用于砂浆中降低成本，将较小掺量的纳米材料添加到砂浆制品中，可以显著提高砂浆强度指标及耐久性等各项技术指标，改善拌合物性能，使得砂浆的粘聚性好，性能增强。

1、“利用铁尾矿细砂制备的石膏基自流平砂浆及其制备方法”(申请号：CN106220115A)专利公布的将铁尾矿细砂100％替代河砂或者石英砂，该发明需采用高强石膏、高效聚羧酸减水剂、可再分散性乳胶粉、石膏缓凝剂、保水剂、消泡剂等组分。

2、一种泵送的全铁尾矿砂浆及其制备方法(申请号：CN 111205038 A)，采用铁尾矿粉、铁尾矿砂、铁尾矿石等配制砂浆。

上述专利所制备的砂浆采用铁尾矿细砂或粉，凝固后期容易开裂，强度低。

发明内容

本发明目的是提供一种利用冶金固废制备抗裂纳米砂浆及其方法，使用时利用经磁选除铁处理后的转炉二次除尘灰水化反应微膨胀效应、纳米硅灰石粉参与的水化反应，以及与其他冶金固废的协同效应，增强砂浆抗压强度，抵消砂浆凝固过程收缩，满足砂浆抗裂的应用要求，同时提高矿山废石、铁尾矿砂、转炉二次干法除尘灰、纳米硅灰石粉的再利用，减少CO₂的排放，有效降低生产成本。

本发明制备的砂浆所用砂石料可完全使用冶金固废，砂浆中冶金固废掺量≥83％。

为了实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种利用冶金固废制备抗裂纳米砂浆，各组分的质量份数为：胶凝材料100份，细骨料900～500份，纳米硅灰石粉0.1～3份；所述胶凝材料包括水泥75～90份，矿渣微粉23～9.9份，转炉二次除尘灰2～0.1份。

水泥采用硅酸盐水泥(P.Ⅰ，P.Ⅱ)、普通硅酸盐水泥(P.O)、复合硅酸盐水泥(P.C)，42.5。矿渣微粉细度在400目以上，推荐使用S75及以上级别。所用水泥、矿渣微粉具有水硬活性，均参与或促进水化产物形成，增强砂浆的抗压强度。

进一步的，所述细骨料由矿山废石人工砂和铁尾矿砂组成，废石人工砂占比90％～10％，铁尾矿占比10％～90％，二者混合形成连续级配，粒径≤2.36mm；粗铁尾矿砂细度模数在2.1～3.5之间，细铁尾矿砂细度模数在0.7～1.8。用于干混砂浆时水分≤0.1％。

矿山废石为矿山开采过程排放的剥岩和矿石加工处理后废弃的石块，莫氏硬度为5～7，碎石强度达到石灰岩和玄武岩硬度，强度高，在砂浆中起到骨架和支撑作用。将矿山废石加工粉碎成20mm及以下尺寸，其中≤2.36mm的废石人工砂作细骨料，废石人工砂压碎值≤25％，粒径d≤0.16mm占比≤10％。