陶粒碳酸锰尾矿混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种陶粒碳酸锰尾矿混凝土及其制备方法，陶粒碳酸锰尾矿混凝土包括水、水泥、陶粒、碳酸锰尾矿和天然河砂，以质量比计，水：水泥：陶粒：碳酸锰尾矿：天然河砂＝1：1.78～2.01：0.50～1.32：1.70～3.53：3.12～3.52。本发明专利技术结合广西特色锰矿产尾矿的现状，除水泥和水外，使用陶粒、碳酸锰尾矿作为粗骨料，天然砂作为细骨料，制成陶粒碳酸锰尾矿混凝土，将区域工业废料运用到建筑领域中来，实现了资源的循环利用，并且能够保证砌体结构所需要的强度。本发明专利技术的混凝土环保质轻、具有良好的保温隔热性能，在建筑结构中可以节省能源，有效减轻建筑荷载，提高建筑墙体的保温隔热性能，改善居室的舒适性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于建筑材料
，具体地说，涉及一种陶粒碳酸锰尾矿混凝土及其制备方法。
技术介绍
随着政治经济的全面快速发展，我国建筑业也以不可小觑的势头勇往直前，这就造成了天然骨料的使用量逐年攀升，过去粘土砖在墙体的大量应用，造成了土地的严重破坏，有关部门出台了相关禁止使用粘土砖的规定，但对不可再生原料的大量使用，终究不能解决在实施可持续发展战略中面临的问题，这就迫使大众目光投向资源的循环利用。改革开放以来，我国的水泥与骨料的使用增长幅度分别为21.45倍和15.6倍，据相关报道，优质的天然骨料在某些地区已接近枯竭，为满足建筑碎石的需求，许多山体遭到大规模的开采，这让生态环境遭到严重地破坏，怎样应对资源短缺问题，持续贯彻可持续发展战略，将成为当今寰宇的焦点。从资源循环利用、节约天然骨料，促进生态环境协调发展的角度考虑，研究和利用工业废渣代替天然碎石，使其变废为宝将具有十分重要的现实意义。随着经济和技术的快速发展，人类探索高层与超高层的脚步从未减缓，摩天大楼的高度不断被刷新，假如这些建筑全部使用轻集料空心砌块作为非承重结构，这对于减轻建筑自重，降低对地基承载力的要求，降低生产成本，优化结构设计等将具有非常重要的意义。轻质墙板在国外建筑的墙体材料使用中占有相当大的比例，其中日本为64％，美国为42％，波兰为49％，德国为47％，而我国只有26％，大大低于其他国家。以陶粒、碳酸锰尾矿作为粗骨料制作而成的空心砌块，具有轻骨料混凝土的轻质、造价低，还具有较好的保温隔热性能，在一定程度上响应了节能减排的号召。许多发达国家，因矿产的紧缺或者国家战略的需要，都已将目光投向了品位较低的锰矿，他们通过将先进的技术与实际生产结合起来，使碳酸锰尾矿的回收再利用不再成为空想之谈，通过严格控制成本，将利益最大化，已形成颇具规模的生产线，但在我国，这方面的工作还是相当欠缺的。我国属于锰矿较为富足的国家之一，锰矿储量居世界前列，已探明约有6.4t，仅次于南非、乌克兰和加蓬，位列世界第四。在国内锰矿的分布十分不均匀，主要在集中云南、四川、湖南、湖北、广西等省(自治区)，其中广西约占38.6％、湖南约占18.5％，贵州约占13.1％。我国锰矿资源储量虽多，但高品位锰矿所占比例较小，主要呈贫、细、杂的特点，锰矿石的平均品位约为22％，国际商品级的富矿石中国境内几乎没有，富锰矿也仅占全国储量的6.4％。目前国内炼锰使用较多的是高品位锰矿，低品位的则由于不满足要求而只能作为尾矿被遗弃，由于技术的不成熟以及成本较高，低品位锰矿暂时只能被堆积存放以待未来之需。虽然这个问题已经引起许多学者的关注，但由于技术问题和投入生产的成本问题，碳酸锰尾矿的利用仍然微乎其微，目前的应用主要为回收再提纯，包括利用有关化学方法将低品位锰矿中的金属锰析出以及制备锰酸钾，但还未在建筑领域找到碳酸锰尾矿的有关应用。据考察，随着时间的积累，低品位锰矿早已堆积成山，这势必会带来成本与安全问题，故有效利用低品位锰矿，将会避免资源的浪费，缓解土地以及安全管理的压力。随着土木工程的快速发展，建筑能耗占社会总能耗的比重越来越大，根统计，我国单位建筑面积所需要的采暖供能消耗相当于同等气候条件下发达国家的3～4倍，合理利用资源，减少采暖供热能耗，改进建筑外墙节能技术，将成为我国建筑节能的重要目标。为此，许多学者在建筑外墙材料上进行了相关研究。蒋志平、张茂亮等通过对陶粒混凝土轻质自保温砌块的研究发现，新型材料空心砌块的抗压强度达到MU5.0，且砌块墙体的实测传热系数也满足了中寒地区建筑节能的要求；对于小型空心砌块来说，孔洞率与材料的使用、性能效果密切相关，为此滕超，杨旗，彭红等利用有限溶剂法对空心砌块的耦合传热过程进行模拟，分析了陶粒混凝土孔洞率、孔洞形状、空洞排数以及空洞交错对空心砌块热阻的影响，并提出了优化空洞结构的方法。《民用建筑热工设计规范》中只涉及了单一材料的热工计算参数，而关于复合材料多排孔混凝土空心砌块的相关热工计算参数则为空白，陈利群，杨伟军采用根据复合材料划分孔道的方法，将复合材料划分为单一材料，计算多排孔空心砌块的相关热工性能参数，为这种新材料在往后的设计提供一定程度上的参考。为追求轻骨料混凝土更低的传热系数，达到更优的保温隔热性能，许多学者会在陶粒混凝土中添加更为轻质的材料，例如王庆轩，石云兴，屈铁军等在陶粒混凝土中添加了泡沫，通过计算值与实际值的比较，得出两者较为吻合，仅仅相差2.1％，证明了新型材料的保温性能明显优于传统材料，另外给出了考虑几何修正系数的热阻计算公式，此公式参考了复合平壁时的状况，并考虑了砌块的传热效应的多维性；王金燕以再生骨料代替天然骨料研究陶粒混凝土及其空心砌块砌体的相关性能，得到再生骨料取代率为70％、100％的空心砌块满足传热系数K≤1.5W/(m2·k)、D≥3.0的建筑节能要求，可归为自保温材料；王文杰在陶粒混凝土中添加了聚苯颗粒、再生砂，并将其制成空心砌块，研究该材料的力学性能与保温隔热性能，取得了较好的效果。利用轻质环保型陶粒、碳酸锰尾矿粗骨料研制成一种新型混凝土，并将其制作成表观密度较小、保温隔热性能良好的新型空心砌块，符合我国建筑节能与墙体材料改革办公室的有关规定，顺应了当今绿色建筑的潮流。碳酸锰尾矿系碳酸锰炼锰后剩下的工业废渣，将尾矿应用于建筑领域，取代天然碎石作为粗骨料，达到了保护山体、节约天然资源和资源回收再利用的目的，符合可持续发展战略。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术所要解决混凝土需求量不断增高，而现有工业废渣不易处理，难以循环利用，污染环境的问题，提供了一种陶粒碳酸锰尾矿混凝土及其制备方法。为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种陶粒碳酸锰尾矿混凝土，包括水、水泥、陶粒、碳酸锰尾矿和天然河砂，以质量比计，水：水泥：陶粒：碳酸锰尾矿：天然河砂＝1：1.78～2.01：0.50～1.32：1.70～3.53：3.12～3.52。优选的，所述陶粒碳酸锰尾矿混凝土，以质量比计，水：水泥：陶粒：碳酸锰尾矿：天然河砂＝1：1.89：0.89：2.67：3.31。本专利技术还公开了上述陶粒碳酸锰尾矿混凝土的制备方法，包括以下步骤：(1)陶粒预湿：将陶粒进行粒径筛分、清洗表面杂质、晾干后，浸泡24h，然后将陶粒摊开自然风干至表面无明显流动水的存在；(2)混合：将预湿处理后的陶粒和二分之一的水泥混合搅拌30秒，使得陶粒表面吸附足量水泥，然后均匀渗入二分之一水，搅拌一分钟，以致水泥水化且陶粒表面均匀覆盖着水泥砂浆，此过程注意始终维持搅拌机在同一方向转动，切忌反转，否则将加大陶粒破碎之现象；然后倒入碳酸锰尾矿、天然河砂和另二分之一水泥，搅拌30秒，再边加剩余二分之一水边搅拌两分钟，得到混凝土拌合物；(3)成型：将所述混凝土拌合物注入模具成型；(4)养护：对成型后的所述混凝土进行保潮养护。进一步的，所述成型步骤采用二次装模的方法，具体包括：(1)第一次装模，将所述混凝土拌合物装至模具高度的三分之二处，振捣5s，用镘刀沿模具四周插捣，使试件四周不存在蜂窝麻面的状况，保证拌合物和模具交界处密实；(2)第二次装模，使所述混凝土拌合物高出所述模具，振捣5s，用镘刀在模具上表面来回抹平，并稍施压力使突出的陶粒不超过模具高度；(3)装模1h后，用镘本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种陶粒碳酸锰尾矿混凝土，其特征在于，包括水、水泥、陶粒、碳酸锰尾矿和天然河砂，以质量比计，所述水：水泥：陶粒：碳酸锰尾矿：天然河砂＝1：1.78～2.01：0.50～1.32：1.70～3.53：3.12～3.52。

【技术特征摘要】
1.一种陶粒碳酸锰尾矿混凝土，其特征在于，包括水、水泥、陶粒、碳酸锰尾矿和天然河砂，以质量比计，所述水：水泥：陶粒：碳酸锰尾矿：天然河砂＝1：1.78～2.01：0.50～1.32：1.70～3.53：3.12～3.52。2.如权利要求1所述的陶粒碳酸锰尾矿混凝土，其特征在于，以质量比计，所述水：水泥：陶粒：碳酸锰尾矿：天然河砂＝1：1.89：0.89：2.67：3.31。3.一种陶粒碳酸锰尾矿混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)陶粒预湿：将陶粒进行粒径筛分、清洗表面杂质、晾干后，浸泡24h，然后将所述陶粒摊开自然风干至表面无明显流动水的存在；(2)混合：将预湿处理后的所述陶粒和二分之一的水泥混合搅拌30秒，然后均匀渗入二分之一水，搅拌一分钟，然后倒入碳酸锰尾矿、天然河砂和另二分之一水泥，搅拌30秒，再边加剩余二分之一水边搅拌两分钟，得到混凝土拌合物；(3)成型：将所述混凝土拌合物注入模具成型；(4)养护：对成型后的所述混...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓志恒，宁纪源，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：广西;45