利用废弃物制备混凝土材料的方法技术

本发明专利技术涉及混凝土材料技术领域，公开了一种利用废弃物制备混凝土材料的方法。本发明专利技术包括以下重量份数的原料组分：粗骨料50‑60份、水泥5‑15份、尾矿砂15‑30份、秸秆0.1‑0.3份、EPS颗粒0.2‑0.4份、外加剂3.2‑10.3份、氢氧化钠溶液1.2‑2.0份、硅酸钠溶液1.0‑1.2份和水5‑15份。本发明专利技术原料经济易得，高效环保，具有较好的抗压强度和抗折强度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及混凝土材料
，特别是涉及一种利用废弃物制备而成的混凝土材料及其制备方法。
技术介绍
随着我国经济的飞速发展，人们的生活水平不断提高，其中粮食产量逐年递增，在粮食收割以后产生大量的秸秆并普遍地被焚烧处理，这样既造成了秸秆资源的大量浪费，产生的焚烧烟尘也极度污染了生态环境。于此同时，全世界每年对聚苯乙烯产品的消耗量超过一百万吨，其中绝大部分被使用于制造墙体保温材料EPS聚苯板。其产品在自然界中很难降解，还会对土壤水源等自然条件造成二次污染。在废弃的聚苯乙烯产品逐年的增长的同时，人类对于它的回收利用率却非常低。随着中国在工业上的大力发展，我国的钢铁产能连续多年位居世界前列，而炼钢炼铁产生的铁尾矿废砂石料则直接被遗弃堆积，目前已经超过一百亿吨，因回收率仅有14％左右，所以造成了大量的资源浪费现象。大量的尾矿不但会占用宝贵的土地资源，并且残留在尾矿中因筛选矿物而加入的化学试剂亦会对自然环境产生严重污染，因此对于铁尾矿砂的重新回收利用问题也亟待解决。而对于建筑业，其所需的建筑材料需要消耗大量的水泥，石砂等资源，这些建筑材料在生产过程中也有大量的并且相当严重的污染环节。
技术实现思路
本专利技术提供一种原料经济易得、高效环保、具有较好的抗压强度和抗折强度的利用废弃物制备而成的混凝土材料及其制备方法。解决的技术问题是：秸秆、铁尾矿废砂石料、EPS颗粒等废弃物的难以消解、利用，带来严重的环境问题，综合利用其制备新型混凝土的研究不足。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术利用废弃物制备而成的混凝土材料，包括以下重量份数的原料组分：粗骨料50-60份、水泥5-15份、尾矿砂15-30份、秸秆0.1-0.3份、EPS颗粒0.2-0.4份、外加剂3.2-10.3份、氢氧化钠溶液1.2-2.0份、硅酸钠溶液1.0-1.2份和水5-15份。本专利技术利用废弃物制备而成的混凝土材料，进一步的，所述外加剂包括偏高岭土、乳胶粉和减水剂，其重量份数为偏高岭土3-10份、乳胶粉0.1-0.15份和减水剂0.1-0.15份，所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂，所述秸秆为玉米秸秆。本专利技术利用废弃物制备而成的混凝土材料，进一步的，包括以下重量份数的原料组分：粗骨料51.51份、水泥11.93份、尾矿砂22.07份、秸秆0.15份、EPS颗粒0.25份、偏高岭土为5.11份、减水剂0.11份、乳胶粉0.12份、氢氧化钠溶液1.75份、硅酸钠溶液1.1份和水9.38份。本专利技术利用废弃物制备而成的混凝土材料，进一步的，所述氢氧化钠溶液的质量浓度为3.5％，硅酸钠溶液的质量浓度为1.0％。本专利技术利用废弃物制备而成的混凝土材料，进一步的，所述秸秆的掺入量为混凝土体积的3％，所述EPS颗粒的掺入量为混凝土体积的30％。本专利技术利用废弃物制备而成的混凝土材料，进一步的，所述粗骨料为粒径5-10mm的石子，所述尾矿砂为铁尾矿砂，其细度模数为2.5-3.0，所述EPS颗粒的粒径范围为2-4mm，堆积密度约为8kg/m3，所述偏高岭土的粒径为5-10μm，白度为75-80％，烧失量＜1％。本专利技术利用废弃物制备而成的混凝土材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一、备料：按照以下重量份数的组分原料进行备料：粗骨料50-60份、水泥5-15份、尾矿砂15-30份、秸秆0.1-0.3份、EPS颗粒0.2-0.4份、偏高岭土3-10份、乳胶粉0.1-0.15份、减水剂0.1-0.15份、氢氧化钠溶液1.2-2.0份、硅酸钠溶液1.0-1.2份和水5-15份；其中所述氢氧化钠溶液的质量浓度为3.5％，硅酸钠溶液的质量浓度为1.0％；步骤二、秸秆预处理：将秸秆风干、除尘、打碎，整理至段状；步骤三、秸秆表面改性处理：将步骤二所得秸秆置于氢氧化钠溶液中浸泡8-16h，拎干后于秸秆表面均匀喷洒硅酸钠溶液；步骤四、EPS颗粒表面改性处理：将水泥、EPS颗粒、乳胶粉和水按质量比6：2：1：3混合搅拌均匀，待EPS颗粒表面的混凝土干燥后待用；步骤五、减水剂处理：将减水剂放至剩余的水中，混合均匀；步骤六、混合：将剩余的水泥与尾矿砂和偏高岭土混合搅拌均匀，再加入粗骨料、步骤三制得的改性秸秆和步骤四制得的改性EPS颗粒，翻拌均匀，然后加入步骤五制得的混合均匀的减水剂，拌合均匀，即得混凝土材料。本专利技术利用废弃物制备而成的混凝土材料的制备方法，进一步的，步骤二中秸秆的长度为8-12mm。本专利技术利用废弃物制备而成的混凝土材料的制备方法，进一步的，步骤六中所述混合后的减水剂均匀分成两份，分别加入，连续搅拌直至混凝土砂浆拌合均匀为止。本专利技术利用废弃物制备而成的混凝土材料的制备方法，进一步的，步骤六中混合过程在15-25℃条件下进行。本专利技术利用废弃物制备而成的混凝土材料与现有技术相比，具有如下有益效果：本专利技术利用废弃物制备而成的混凝土材料以秸秆、回收的EPS颗粒以及铁尾矿砂为主要原料代替了大部分的骨料，不仅降低了混凝土的制备成本，而且将这些污染环境的废弃物进行了再生利用，可以大量、综合的消耗以上三种废弃物，有效的避免了上述三种废弃物污染环境的问题，特别是可以回收利用大量的铁尾矿，降低了铁矿产区和生产区的除废压力，从材料的研制上符合建筑节能环保的要求，对人类生活环境的保护与改善、对建筑业的高速发展有着重大的意义。本专利技术生产原料易得，生产工艺简单，制备过程中所需的外加剂种类较少，而且基本无毒无害，可以达到不污染环境的目的，避免了一般废弃物处理的过程中所添加的处理剂造成环境二次污染的问题。本专利技术利用废弃物制备而成的混凝土材料的抗压强度和抗折强度均满足一般混凝土材料的基本性能要求，可以作为一般混凝土承重构件的材料。本专利技术采用质量浓度为3.5％的氢氧化钠溶液和质量浓度为1.0％的硅酸钠溶液对秸秆进行表面改性处理，以改善纤维的结构和性能，同时增大玉米秸秆表面与混凝土界面之间的粘结力，从而增强复合混凝土的力学性能；并提升了秸秆的抗腐蚀能力，以防止随着时间的推移秸秆在混凝土中氧化腐烂、对混凝土和混凝土中钢筋的力学性能产生影响，延长了混凝土材料的使用寿命。同时，以秸秆和EPS颗粒添加到混凝土结构中，保温隔热效果好，对居住者的身体健康有益，是一种天然环保建材，真正的实现了建材生产的低耗高产的优点。本专利技术制得的混凝土材料质量轻，2000kg/m3，能大大减轻建筑基础的纵向承载力，便于高层施工或吊装施工。下面结合附图对本专利技术的利用废弃物制备而成的混凝土材料作进一步说明。附图说明图1为本专利技术利用废弃物制备而成的混凝土材料的制备方法的工艺流程图。具体实施方式制备实施例本专利技术按照以下方法制备混凝土材料：步骤一、备料：按照表1所示重量份数的组分原料进行备料：其中所述氢氧化钠溶液的质量浓度为3.5％，硅酸钠溶液的质量浓度为1.0％；原料中，粗骨料为粒径5-10mm的天然石子，EPS颗粒的粒径范围为2-4mm，堆积密度约为8kg/m3，尾矿砂的细度模数为2.5-3.0，一般可选用矿场的废弃铁尾矿砂(粉)，属于中砂范围；铁尾矿砂中含有SiO2、Al2O3、Fe2O3等成份，可有效提高混凝土材料力学性能；偏高岭土的粒径为5-10μm，白度为75-80％，烧失量＜1％；步骤二、秸秆预处理：将秸秆自然风干后，经除尘、打碎，整本文档来自技高网...

【技术保护点】
利用废弃物制备而成的混凝土材料，其特征在于：包括以下重量份数的原料组分：粗骨料50‑60份、水泥5‑15份、尾矿砂15‑30份、秸秆0.1‑0.3份、EPS颗粒0.2‑0.4份、外加剂3.2‑10.3份、氢氧化钠溶液1.2‑2.0份、硅酸钠溶液1.0‑1.2份和水5‑15份。

【技术特征摘要】
1.利用废弃物制备而成的混凝土材料，其特征在于：包括以下重量份数的原料组分：粗骨料50-60份、水泥5-15份、尾矿砂15-30份、秸秆0.1-0.3份、EPS颗粒0.2-0.4份、外加剂3.2-10.3份、氢氧化钠溶液1.2-2.0份、硅酸钠溶液1.0-1.2份和水5-15份。2.根据权利要求1所述的利用废弃物制备而成的混凝土材料，其特征在于：所述外加剂包括偏高岭土、乳胶粉和减水剂，其重量份数为偏高岭土3-10份、乳胶粉0.1-0.15份和减水剂0.1-0.15份，所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂，所述秸秆为玉米秸秆。3.根据权利要求2所述的利用废弃物制备而成的混凝土材料，其特征在于：包括以下重量份数的原料组分：粗骨料51.51份、水泥11.93份、尾矿砂22.07份、秸秆0.15份、EPS颗粒0.25份、偏高岭土为5.11份、减水剂0.11份、乳胶粉0.12份、氢氧化钠溶液1.75份、硅酸钠溶液1.1份和水9.38份。4.根据权利要求1所述的利用废弃物制备而成的混凝土材料，其特征在于：所述氢氧化钠溶液的质量浓度为3.5％，硅酸钠溶液的质量浓度为1.0％。5.根据权利要求1所述的利用废弃物制备而成的混凝土材料，其特征在于：所述秸秆的掺入量为混凝土体积的3％，所述EPS颗粒的掺入量为混凝土体积的30％。6.根据权利要求2所述的利用废弃物制备而成的混凝土材料，其特征在于：所述粗骨料为粒径5-10mm的石子，所述EPS颗粒的粒径范围为2-4mm，堆积密度约为8kg/m3，所述尾矿砂为铁尾矿砂，其细度模数为2.5-3.0，所述偏高岭土的粒径为5-10μm，白度为75-80％，烧失量＜1％。7.权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：麻建锁，麻海栋，蔡焕琴，冯拴，周苗苗，王丽楠，李雪娜，刘琦，
申请(专利权)人：河北建筑工程学院，
类型：发明
国别省市：河北;13