一種鐵礦廢石自密實(shí)混凝土的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鐵礦廢石資源綜合利用領(lǐng)域，具體涉及一種鐵礦廢石作為粗集料制備 的自密實(shí)混凝土。
【背景技術(shù)】
[0002] 國(guó)內(nèi)地區(qū)礦山資源豐富，礦山開(kāi)采為同內(nèi)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供了大量的礦產(chǎn)能源，同 時(shí)礦山開(kāi)采遺留下的尾礦、廢石也是逐年遞增，這些礦山固體廢棄物主要包括鐵礦廢石、石 灰石廢石、鐵尾礦、煤矸石和黃金尾礦五種固體廢棄物，這些廢棄物不僅占?jí)捍罅客恋亍⑽?染土壤和水體，還會(huì)引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，是國(guó)內(nèi)城市發(fā)展的一個(gè)巨大隱患，礦山泥石流的形成與 發(fā)生主要是因山區(qū)礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)過(guò)程中廢石棄土不合理堆排造成的。我國(guó)對(duì)于礦山的廢棄 物治理及利用，近年剛開(kāi)始重視，但是較之其它廢棄物重視程度要低得多，尤其是廢石。因 此，政府高度關(guān)注礦山廢棄物綜合利用工作，并把尾礦、廢石的綜合利用列為一項(xiàng)重點(diǎn)工 作。
[0003] 通過(guò)近年的不斷努力，國(guó)內(nèi)礦山固體廢棄物綜合利用取得了較大的進(jìn)展，特別是 將石灰石廢石和鐵礦廢石破碎篩分后用作預(yù)拌混凝土、瀝青混合料等建筑材料的粗骨料， 這些技術(shù)已在國(guó)內(nèi)某些地區(qū)得到大規(guī)模應(yīng)用。鐵礦廢石的回收利用是礦山實(shí)現(xiàn)尾礦資源 化、無(wú)害化的發(fā)展方向。開(kāi)發(fā)利用鐵尾礦不僅可以使礦產(chǎn)資源得到充分利用，解決環(huán)境污染 問(wèn)題，還可以使企業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展、產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
[0004] 近年來(lái)，已有廢石整體加工利用為各種產(chǎn)品，如用作混凝土粗骨料、鐵路道渣、水 泥原料、鑄石生產(chǎn)原料、生產(chǎn)礦物棉的原料、冶煉熔劑、地下深部開(kāi)采礦山采空區(qū)的充填料 和耐火粘土等，近期本發(fā)明人采用廢棄材料鐵尾礦、機(jī)制砂組成混合砂替代天然砂配制混 凝土、以鐵尾礦泥為原料配制陶粒輕質(zhì)混凝土的技術(shù)，但國(guó)內(nèi)尚無(wú)將鐵礦廢石作為粗集料 制備自密實(shí)混凝土的報(bào)道。申請(qǐng)?zhí)?00910070563.7，名稱"鐵尾礦混凝土"的發(fā)明專利提供 了一種鐵尾礦混凝土，該鐵尾礦混凝土的成份有水泥、選礦廢石與碎肩、摻合料及混凝土用 栗送劑，該發(fā)明是將選礦廢石用于普通混凝土中，而非本發(fā)明用于自密實(shí)混凝土中，配合比 也完全不同。申請(qǐng)?zhí)?01110267513.5，名稱"一種鐵礦尾礦自密實(shí)混凝土及其制備方法"的 發(fā)明專利中采用鐵礦尾礦與機(jī)制砂或天然砂制成的混合砂制備自密實(shí)混凝土，將鐵尾礦作 為細(xì)集料制備混凝土，而非本發(fā)明將鐵礦廢石作為粗集料制備自密實(shí)混凝土，與本發(fā)明有 本質(zhì)的區(qū)別。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種鐵礦廢石自密實(shí)混凝土，采用鐵礦廢石作為粗集料，與 砂、水泥和摻合料合理搭配構(gòu)成的膠凝材料體系再加上外加劑，通過(guò)調(diào)整混凝土體系空隙 率和拌合物粘度配制自密實(shí)混凝土。
[0006] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案為： 一種鐵礦廢石自密實(shí)混凝土，所述混凝土由以下質(zhì)量百分比組分物質(zhì)經(jīng)過(guò)混合攪拌制 備而成： 鐵礦廢石 42%~46%， 水泥 8.5%~11.5%， 砂 25%~37%， 摻合料 3.5%~10.5%， 水 6.6%~7.8%， 外加劑 0.2%~0.5%。
[0007] 所述鐵礦廢石是鐵礦石開(kāi)采下的不含礦的圍巖和夾石，經(jīng)機(jī)械破碎、篩選成粒徑5 ~20mm連續(xù)級(jí)配的碎石，碎石含泥量< 1.0%，泥塊含量< 0.2%，針片狀顆粒總含量< 5.0，吸 水率< 1 .〇%，壓碎指標(biāo)< 15%，硫化物及硫酸鹽含量< 0.5%，堿集料反應(yīng)膨脹率< 0.2%，內(nèi)、 外照射指數(shù)< 1.0。
[0008] 所述外加劑為聚羧酸系高效減水劑、引氣劑和增粘劑復(fù)合而成的復(fù)合型外加劑， 其中聚羧酸系高效減水劑減水率2 20%，增粘劑采用纖維素或酰胺類聚合物。
[0009] 所述摻合料為粉煤灰、?；郀t礦渣粉、硅灰、石粉中的任一種或兩種以上的復(fù)合 料。
[0010] 所述砂采用Π 區(qū)天然中砂或混合中砂，砂率36%~47%。
[0011] 所述水泥優(yōu)選42.5級(jí)硅酸鹽水泥。
[0012]所述砂、水泥與摻合料共同構(gòu)成混凝土中的膠凝材料，膠凝材料與混凝土的質(zhì)量 體積比280~520kg/m3，水與混凝土的質(zhì)量體積比為156~185kg/ m3，水和膠凝材料質(zhì)量比 為0.30~0.66:1。
[0013 ]所述膠凝材料與混凝土的質(zhì)量體積比優(yōu)選400~500kg/m3。
[0014] 本發(fā)明的有益效果： (1)開(kāi)發(fā)利用鐵礦廢石不僅減少了開(kāi)采天然鐵礦石對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞，降低天然鐵礦 石的開(kāi)采量和開(kāi)采能耗，而且減少了鐵礦廢石本身對(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。
[0015] (2)開(kāi)發(fā)利用鐵礦廢石可以大大降低混凝土的生產(chǎn)成本，產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益。
[0016] (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)， 可以享受免收增值稅的優(yōu)惠政策，增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
[0017]
【具體實(shí)施方式】： 以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。 實(shí)施例
[0018] 一種鐵礦廢石自密實(shí)混凝土，所述混凝土由表1的質(zhì)量份數(shù)組分物質(zhì)經(jīng)過(guò)混合攪 拌制備而成： 表1自密實(shí)混凝土基準(zhǔn)配合比（份）
所述鐵礦廢石是鐵礦石開(kāi)采下的不含礦的圍巖和夾石，經(jīng)機(jī)械破碎、篩選成粒徑5~ 20_連續(xù)級(jí)配的碎石，碎石含泥量< 1.0%，泥塊含量< 0.2%，針片狀顆?？偤?lt; 5.0，吸水 率< 1.0%，壓碎指標(biāo)< 15%，硫化物及硫酸鹽含量< 0.5%，堿集料反應(yīng)膨脹率< 0.2%，內(nèi)、外 照射指數(shù)<1.0。
[0019] 所述外加劑為聚羧酸系高效減水劑、引氣劑和增粘劑復(fù)合而成的復(fù)合型外加劑， 其中聚羧酸系高效減水劑減水率2 20%，增粘劑采用纖維素或酰胺類聚合物。
[0020] 所述摻合料為粉煤灰、?；郀t礦渣粉、硅灰、石粉中的任一種或兩種以上的復(fù)合 料。
[0021 ] 所述砂采用Π 區(qū)天然中砂或混合中砂，砂率36%~47%。
[0022]所述水泥優(yōu)選42.5級(jí)硅酸鹽水泥。
[0023] 本發(fā)明各組分的配合比設(shè)計(jì)思路： 自密實(shí)混凝土要求高流動(dòng)性和高抗離析性能，實(shí)現(xiàn)高流動(dòng)性主要依靠減水劑對(duì)混凝土 顆粒體系的表面活性作用，通常通過(guò)高效減水劑即可實(shí)現(xiàn);對(duì)于高流動(dòng)性的混凝土的高抗 離析性能，則要求混凝土拌合物具有足夠的粘度，粗、細(xì)集料與各粒級(jí)粉體材料、水分子組 成結(jié)合緊密的穩(wěn)定體系，一般要求在混凝土流動(dòng)過(guò)程中粗集料能被砂漿挾裹移動(dòng)到最外邊 緣處，當(dāng)混凝土拌合物堆積到一定高度，粗骨料不能下沉，出現(xiàn)離析泌水等和易性不良的狀 ??τ 〇
[0024] 在配制表1的自密實(shí)混凝土過(guò)程中主要采取以下措施： (1)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;根據(jù)季節(jié)和氣溫情況，輔以適量的保塑劑和緩凝劑。
[0025] ( 2)通過(guò)摻加優(yōu)質(zhì)的礦物摻合料和多級(jí)配鐵礦廢石、混合砂來(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。 [0026] (3)增加砂率可以增加混凝土拌合物粘聚性能，但是可能會(huì)對(duì)混凝土力學(xué)性能產(chǎn) 生比例影響，因此采取5~20mm鐵礦廢石、Π 區(qū)混合中砂合理搭配優(yōu)化組合，實(shí)現(xiàn)盡可能低 的砂率配制自密實(shí)混凝土。
[0027] (4)通過(guò)選用優(yōu)質(zhì)的粉煤灰、磨細(xì)礦渣粉、磨細(xì)石粉等搭配組合，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。
[0028] 混凝土試配及調(diào)整：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)大 量試配試驗(yàn)和調(diào)整，對(duì)表1配制的自密實(shí)混凝土最佳工作性能測(cè)試見(jiàn)表2。
[0029]表2自密實(shí)混凝土工作性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)
根據(jù)相關(guān)測(cè)試方法對(duì)表1配制的自密實(shí)混凝土抗壓強(qiáng)度性能進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如表3所 7Jn 〇
[0030]表3自密實(shí)混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種鐵礦廢石自密實(shí)混凝土，其特征在于，所述混凝土由以下質(zhì)量百分比組分物質(zhì) 經(jīng)過(guò)混合攪拌制備而成： 鐵礦廢石 42%~46%， 水泥 8.5%~11.5%， 砂 25%~37%， 摻合料 3.5%~10.5%， 水 6.6%~7.8%， 外加劑 0.2%~0.5%。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鐵礦廢石自密實(shí)混凝土，其特征在于，所述鐵礦廢石是鐵 礦石開(kāi)采下的不含礦的圍巖和夾石，經(jīng)機(jī)械破碎、篩選成粒徑5~20mm連續(xù)級(jí)配的碎石，碎石 含泥量< 1. 〇%，泥塊含量< 0.2%，針片狀顆?？偤?lt; 5.0，吸水率< 1.0%，壓碎指標(biāo)< 15%， 硫化物及硫酸鹽含量< 0.5%，堿集料反應(yīng)膨脹率< 0.2%，內(nèi)、外照射指數(shù)< 1.0。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鐵礦廢石自密實(shí)混凝土，其特征在于，所述外加劑為聚羧 酸系高效減水劑、引氣劑和增粘劑復(fù)合而成的復(fù)合型外加劑，其中聚羧酸系高效減水劑減 水率2 20%，增粘劑采用纖維素或酰胺類聚合物。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鐵礦廢石自密實(shí)混凝土，其特征在于，所述摻合料為粉煤 灰、?；郀t礦渣粉、硅灰、石粉中的任一種或兩種以上的復(fù)合料。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鐵礦廢石自密實(shí)混凝土，其特征在于，所述砂采用Π 區(qū)天 然中砂或混合中砂，砂率36%~47%。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鐵礦廢石自密實(shí)混凝土，其特征在于，所述水泥優(yōu)選42.5 級(jí)硅酸鹽水泥。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鐵礦廢石自密實(shí)混凝土，其特征在于，所述砂、水泥與摻 合料共同構(gòu)成混凝土中的膠凝材料，膠凝材料與混凝土的質(zhì)量體積比280~520kg/m 3，水與 混凝土的質(zhì)量體積比為156~185kg/ m3，水和膠凝材料質(zhì)量比為0.30~0.66:1。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種鐵礦廢石自密實(shí)混凝土，其特征在于，所述膠凝材料與混 凝土的質(zhì)量體積比優(yōu)選400~500kg/m 3。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種鐵礦廢石自密實(shí)混凝土，所述混凝土由鐵礦廢石、水泥、砂、摻合料、水和外加劑經(jīng)過(guò)混合攪拌制備而成，所述鐵礦廢石是鐵礦石開(kāi)采下的不含礦的圍巖和夾石，經(jīng)機(jī)械破碎、篩選成粒徑5~20mm連續(xù)級(jí)配的碎石，所述外加劑為聚羧酸系高效減水劑、引氣劑和增粘劑復(fù)合而成的復(fù)合型外加劑，所述摻合料為粉煤灰、粒化高爐礦渣粉、硅灰、石粉中的任一種或兩種以上的復(fù)合料，所述砂采用Ⅱ區(qū)天然中砂或混合中砂。本發(fā)明提供的鐵礦廢石開(kāi)發(fā)利用鐵礦廢石不僅降低了天然鐵礦石的開(kāi)采量和開(kāi)采能耗，而且減少了鐵礦廢石本身對(duì)環(huán)境的破壞，具有顯著的社會(huì)效益，另外開(kāi)發(fā)利用鐵礦廢石可以大大降低混凝土的生產(chǎn)成本，產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益。
【IPC分類】C04B18/12, C04B28/04
【公開(kāi)號(hào)】CN105601206
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610077977
【發(fā)明人】何兆芳, 尹萬(wàn)云, 金仁才, 王學(xué)友
【申請(qǐng)人】中國(guó)十七冶集團(tuán)有限公司
【公開(kāi)日】2016年5月25日
【申請(qǐng)日】2016年2月1日