一种以铬渣粉为掺合料的高强混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种以铬渣粉为掺合料的高强混凝土及其制备方法。以铬渣粉为掺合料的高强混凝土包括以下重量份的组分：400‑480份水泥、620‑740份细骨料、1010‑1262份粗骨料、130‑170份水、11.26‑15.26份外加剂、25‑35份粉煤灰、25‑35份矿粉、25‑35份铁铬渣粉。本发明专利技术的以铬渣粉为掺合料的高强混凝土能有效消除铬渣粉中的六价铬，避免六价铬对土壤、水体等的污染，实现资源化利用，提升了铬渣粉的活性，使得混凝土的强度高，具有环保和经济的优点。

A kind of high strength concrete with chromium slag powder as admixture and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种以铬渣粉为掺合料的高强混凝土及其制备方法
本专利技术涉及混凝土
，更具体地说，它涉及一种以铬渣粉为掺合料的高强混凝土及其制备方法。
技术介绍
铬渣是铬盐生产过程中排放的有毒废渣，铬渣的主要矿物组成为硅酸二钙、铁铝酸钙、方镁石、四水铬酸钠、铬铝酸钙、碱式铬酸铁、亚铬酸钙等。铬渣中的有害成分主要是四水铬酸钠和铬酸钙等六价化合物，六价铬氧化性及流动性很强，可毒化地表水和地下水，破坏土壤的原有结构和土壤的生态系统，对环境和社会可造成极大的污染与危害。铬渣解毒工艺分为干法和湿法，干法解毒是将铬渣与煤粉以一定比例混合，在高温下进行还原焙烧，将毒性较大的六价铬还原为毒性较小的三价铬；湿法解毒是将一定细度的铬渣酸解或碱解后，加入还原剂使六价铬还原，将毒性较大的六价铬还原为毒性较小的三价铬。干法解毒工艺初期基建费用和运行费用较高，在煅烧过程中烟气会造成二次污染，需要增加除烟除尘设备；而湿法解毒工艺则不受铬渣类型、处理规模和场地限制，具有很大的灵活性和适用性，因此湿法解毒工艺应用较为广泛。混凝土掺合料是为了改善混凝土性能，节约用水，调节混凝土强度等级，在混凝土拌和时掺入天然的或人工的能改善混凝土性能的粉状矿物质，掺合料可分为活性掺合料和非活性掺合料，活性掺合料本身不硬化或硬化速度很慢，但能与水泥水化生成的氧化钙发生反应，生成具有胶凝能力的水化产物，如粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、沸石粉、硅灰等；非活性矿物掺合料基本不与水泥组分起反应，如磨细石灰石、石英砂粉末等材料。解毒铁铬渣属于湿法冶金渣，自身活性较低，属于非活性掺合料，因其活性较低，掺入混凝土中会导致混凝土强度降低。因此如何使用解毒铁铬渣粉为掺合料制得高强混凝土是需要解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的第一个目的在于提供一种以铬渣粉为掺合料的高强混凝土，铬渣粉经过无害化处理，活性升高，能增强混凝土的强度，有效利用资源。本专利技术的第二个目的在于提供一种以铬渣粉为掺合料的高强混凝土的制备方法，其具有工艺简单、节能环保的优点。为实现上述第一个目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种以铬渣粉为掺合料的高强混凝土，包括以下重量份的组分：400-480份水泥、620-740份细骨料、1010-1262份粗骨料、130-170份水、11.26-15.26份外加剂、25-35份粉煤灰、25-35份矿粉、25-35份铁铬渣粉；所述铁铬渣粉由以下方法制成：(1)将铁铬渣研磨并筛分，制成铁铬渣粉，加入水，浸泡30-60min，再加入酸液，调节pH至0.48-3.8，搅拌均匀，浸泡60-120min，浸泡温度为50-70℃，铁铬渣粉与水的固液比为8-10:1；(2)向铁铬渣粉中加入还原剂，混合均匀，反应60-100min，逐渐滴加酸液，使pH值≤2，再反应30-60min，铁铬渣粉与还原剂的质量比为1:0.002-0.005；(3)向铁铬渣粉中加入碳酸钠和硫酸钠，混合1-2h后，进行熟化处理，熟化时间为6-12h，铁铬渣粉、碳酸钠和硫酸钠的质量比为1:(0.01-0.03):(0.02-0.04)；(4)将熟化后的铁铬渣份进行固液分离，得到解毒后的铁铬渣粉。通过采用上述技术方案，由于先将铁铬渣粉在水中浸泡，再用酸液调节pH值，至水溶液呈酸性，铬渣粉中以阴离子形式的六价铬，如铬酸钠、铬酸钙等，从铬渣中转移到水相中；在酸液中浸泡后，铁铝酸钙、方镁石等矿物吸附或包裹在坚硬烧结块中的铬，被酸性溶液溶解后，内部包裹的水溶态的六价铬溶解于水中，依次使用水和酸溶液浸泡铁铬渣粉，可使六价铬充分溶出，便于还原剂进行有效的还原。因铬渣是强碱性的固体废物，pH值一般能达到11-12，具有很大的酸缓冲能力，当将pH值调节至0.48-3.8时，还原得到的三价铬逐渐浸出，且浸出量较大，在加入还原剂后，逐渐滴加酸液，使pH值维持在2以下，能使六价铬还原彻底，若投酸量不足，酸溶态的六价铬不能保证尽可能的转移到溶液环境中被还原，同时碱性的环境也不能很好的满足六价铬的还原反应条件，且若还原条件呈碱性，已经被还原的三价铬在碱性条件下，能被空气中的氧气氧化，使得解毒铁铬渣粉中的六价铬含量反而升高。将还原后的铁铬渣粉与碳酸钠、硫酸钠混合，作为激发剂的碳酸钠和硫酸钠能激发铁铬渣粉的活性，硅氧键、铝氧键断裂，提高铁铬渣粉的活性，促进水化反应，生成具有胶凝性能的物质，增强混凝土的强度。进一步地，所述步骤(2)中，当加酸液后，向pH值≤2的铁钢渣粉中加入活性炭，活性炭与铁铬渣粉的质量比为1:0.03-0.05。通过采用上述技术方案，由于活性炭能参与对六价铬的还原反应，能吸附三价铬，对六价铬进行进一步的去除，对铁铬渣粉进行彻底解毒。进一步地，所述步骤(4)中将固液分离得到的铁铬渣粉进行在150-200℃下，养护6-10h。通过采用上述技术方案，将铁铬渣粉进行蒸压养护，能增强铁铬渣粉的活性，以增强其掺入混凝土中，混凝土的固化强度。进一步地，所述酸液为硫酸、盐酸和硝酸中的一种或几种的组合物；所述还原剂为亚硫酸钠、硫酸亚铁、硫化钠、硫酸亚铁铵中的一种或几种的组合物。进一步地，所述细骨料包括质量比为8-9:1-2的机制粗砂和天然细砂。通过采用上述技术方案，单纯加入机制砂以造成混凝土的和易性差，引起较大泌水，单纯使用天然细砂时，易造成混凝土分层，硬化后的混凝土围观结构不均匀，将机制粗砂和天然细砂混合使用，合理搭配，可改善混凝土的工作性能、力学性能和耐久性。进一步地，所述粗骨料包括质量比为2-3:7-8的粒径为5-10mm的碎石和粒径为10-20mm的碎石。通过采用上述技术方案，不同粒径范围碎石组成的粗骨料可形成相互搭接的骨架结构，粒径较小的碎石能填充到粒径较大的碎石相互接触所形成的孔隙内，从而对高强混凝土起到填充作用，使混凝土内部较为密实。进一步地，所述粉煤灰为F类Ⅱ级粉煤灰，所述粉煤灰为低钙II级，细度(45μm方孔筛筛余量)为8-12％，需水量比为95-98％，烧失量为2-4.5％。通过采用上述技术方案，粉煤灰的活性成分为二氧化硅和三氧化二铝，与水泥和水混合后，能够生成较为稳定的胶凝材料，从而使混凝土具有较高的强度，同时粉煤灰中70％以上的颗粒是无定型的球形玻璃体，主要起到滚珠轴承作用，在混凝土拌合物中发挥润滑作用，改善混凝土拌合物的和易性，且粉煤灰与碎石等构成合理级配，使彼此之间互相填充，能有效增加混凝土密实度，进一步提高混凝土的抗压强度。进一步地，所述矿粉为S95级矿粉，矿粉的比表面积为400-450m2/kg，28天活性指数为95％，流动度比为99％。通过采用上述技术方案，矿粉矿物掺和料具有“活性效应”、“界面效应”、“微填效应”和“减水效应”等诸多综合效应，矿粉等矿物掺和料不仅可以改善流变性能，降低水化热，降低坍落度损失，减少离析和泌水，还可以改善混凝土结构的孔结构和力学性能，提高后期强度和耐久性。进一步地，所述外加剂为缓凝型高性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以铬渣粉为掺合料的高强混凝土，其特征在于，包括以下重量份的组分：400-480份水泥、620-740份细骨料、1010-1262份粗骨料、130-170份水、11.26-15.26份外加剂、25-35份粉煤灰、25-35份矿粉、25-35份铁铬渣粉；/n所述铁铬渣粉由以下方法制成：（1）将铁铬渣研磨并筛分，制成铁铬渣粉，加入水，浸泡30-60min，再加入酸液，调节pH至0.48-3.8，搅拌均匀，浸泡60-120min，浸泡温度为50-70℃，铁铬渣粉与水的固液比为8-10:1；/n（2）向铁铬渣粉中加入还原剂，混合均匀，反应60-100min，逐渐滴加酸液，使pH值≤2，再反应30-60min，铁铬渣粉与还原剂的质量比为1:0.002-0.005；/n（3）向铁铬渣粉中加入碳酸钠和硫酸钠，混合1-2h后，进行熟化处理，熟化时间为6-12h，铁铬渣粉、碳酸钠和硫酸钠的质量比为1:（0.01-0.03）:（0.02-0.04）；/n（4）将熟化后的铁铬渣份进行固液分离，得到解毒后的铁铬渣粉。/n

【技术特征摘要】
1.一种以铬渣粉为掺合料的高强混凝土，其特征在于，包括以下重量份的组分：400-480份水泥、620-740份细骨料、1010-1262份粗骨料、130-170份水、11.26-15.26份外加剂、25-35份粉煤灰、25-35份矿粉、25-35份铁铬渣粉；
所述铁铬渣粉由以下方法制成：（1）将铁铬渣研磨并筛分，制成铁铬渣粉，加入水，浸泡30-60min，再加入酸液，调节pH至0.48-3.8，搅拌均匀，浸泡60-120min，浸泡温度为50-70℃，铁铬渣粉与水的固液比为8-10:1；
（2）向铁铬渣粉中加入还原剂，混合均匀，反应60-100min，逐渐滴加酸液，使pH值≤2，再反应30-60min，铁铬渣粉与还原剂的质量比为1:0.002-0.005；
（3）向铁铬渣粉中加入碳酸钠和硫酸钠，混合1-2h后，进行熟化处理，熟化时间为6-12h，铁铬渣粉、碳酸钠和硫酸钠的质量比为1:（0.01-0.03）:（0.02-0.04）；
（4）将熟化后的铁铬渣份进行固液分离，得到解毒后的铁铬渣粉。


2.根据权利要求1所述的以铬渣粉为掺合料的高强混凝土，其特征在于，所述步骤（2）中，当加酸液后，向pH值≤2的铁钢渣粉中加入活性炭，活性炭与铁铬渣粉的质量比为1:0.03-0.05。


3.根据权利要求1所述的以铬渣粉为掺合料的高强混凝土，其特征在于，所述步骤（4）中将固液分离得到的铁铬渣粉进行在150-200℃下，养护6-10h。


4.根据权利要求1所述的以铬渣粉为掺合料...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海龙，谭勉志，付志斌，狄耀东，冉际忠，陈政，
申请(专利权)人：冀东水泥重庆混凝土有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50