一种铁尾矿基自修复混凝土掺合料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种铁尾矿基自修复混凝土掺合料，该掺合料由包括如下重量份数的原料制成：铁尾矿细粉50

【技术实现步骤摘要】
一种铁尾矿基自修复混凝土掺合料及其制备方法


[0001]本专利技术属于混凝土领域，尤其是涉及一种铁尾矿基自修复混凝土掺合料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着建筑业的发展，越来越多的混凝土制品出现在我们的视野当中。而对于油井、水坝、水渠、水池、天台、城市管廊等等结构，其防水、抗渗透性能决定着混凝土的耐久性，无论是钢筋锈蚀和硫酸盐侵蚀，还是碱骨料反应等原因造成的混凝土劣化，都将严重影响混凝土服役寿命，因此，混凝土在受到破坏后的自修复性能对其耐久性具有重大意义。目前常用方法为掺加膨胀剂、涂刷有机涂层等，但膨胀剂的掺量对混凝土性能具有严重影响，掺量较少时，起不到抗渗效果，而掺量过大时，则会对混凝土结构产生破坏作用；涂刷有机涂层是较为不错的防护方法，但随着时间的延长，涂层会逐渐老化、剥落，导致防护作用失效，需重新刷涂，不仅浪费财力，也浪费人力物力。
[0003]而且目前随着尾矿量的不断增加，已经对生态环境造成了严重破坏，特别是在汛期，极易产生安全隐患，一旦发生溃坝，极易造成堵塞山谷造成山洪暴发，给工农业和下游居民的生命财产造成巨大的灾害和损失。而且，超标污染物质对生态环境更是造成了直接的破坏，污染环境和水资源，影响着周围植被的生长，因此，对于尾矿的利用及处理就成为了当务之急。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术旨提出一种铁尾矿基自修复混凝土掺合料及其制备方法。
[0005]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种铁尾矿基自修复混凝土掺合料，该掺合料由包括如下重量份数的原料制成：铁尾矿细粉
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50
‑
80份，激发剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ5‑
15份，硫酸盐
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10
‑
20份，养护剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ1‑
3份，纳米材料
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ1‑
5份，耐蚀增强剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
0.5
‑
1份。
[0006]优选的，所述的掺合料由包括如下重量份数的原料制成：铁尾矿细粉
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
60
‑
80份，激发剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ8‑
15份，硫酸盐
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10
‑
15份，养护剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ2‑
3份，纳米材料
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ2‑
4份，耐蚀增强剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
1份。
[0007]进一步，所述的纳米材料为纳米碳酸钙、纳米氧化钛或纳米氧化铝中的至少一种。纳米材料的粒径为小于等于100nm。
[0008]进一步，所述的耐蚀增强剂为戊二醇、苯甲醇、正丙醇或异丙醇中的至少一种。
[0009]进一步，所述的激发剂为氢氧化钙、氢氧化钠或水玻璃中的至少一种。
[0010]进一步，所述的养护剂为淀粉树脂、纤维树脂或聚丙烯酸树脂中的至少一种；所述的硫酸盐为硫酸钠、硫酸钙或硫酸铝中的至少一种。
[0011]进一步，所述的铁尾矿细粉的粒径小于等于0.02mm。
[0012]一种所述的铁尾矿基自修复混凝土掺合料的制备方法，包括如下步骤：步骤1是将铁尾矿进行研磨、筛分、烘干，得到铁尾矿细粉；步骤2是将所述的铁尾矿细粉与激发剂、硫酸盐混合、搅拌均匀，得到混合料；步骤3是将所述的混合料进行焙烧，然后冷却至室温；步骤4是将冷却后的混合料进行研磨、筛分，得到A组分；步骤5是将养护剂、纳米材料与耐蚀增强剂混合均匀后密封，得到B组分即成。
[0013]进一步，所述的步骤3中的焙烧步骤具体为：10min升温至200℃，保温20min，继续升温至700℃，保温10min，最后将升温至1000℃，保温10min。
[0014]进一步，所述的步骤1中的铁尾矿细粉的粒径为小于等于0.02mm；所述的步骤4中的A组分的粒径为小于等于0.04mm。
[0015]一种所述的铁尾矿基自修复混凝土掺合料的使用方法，包括如下步骤：分别将A组分与B组分加入搅拌机中，与混凝土混合、搅拌均匀即成。
[0016]所述的铁尾矿基自修复混凝土掺合料结合了铁尾矿细粉与激发剂、硫酸盐的性能优势，借助铁尾矿细粉中二氧化硅含量较大，并且在激发剂激发条件下容易产生活性，与水泥水化产物（氢氧化钙及水化硅酸钙）反应形成硅酸凝胶体系，该体系不断渗透进入混凝土孔隙中，密实混凝土结构。
[0017]反应如下：nCaO
•
SiO
2 + nH2O
ꢀ─ꢀ
xCaO
•
SiO2•
yH2O +(n
‑
x) Ca(OH)2通过B组分养护剂的添加，可降低水泥基体内水分散失，并在水化过程中不断释放水分，改善了水泥基材料的水化环境，使其反应更彻底，减少游离产物；结合硫酸盐性能优势，通过硫酸根离子与水化产物水化C3A的反应，生成针状物并包裹在C3A表面，可以有效控制本材料反应速率，保障工作性能；反应如下：3C3A + 3(CaSO4•
2H2O) + 26H2O
ꢀ─ꢀ
3CaO
•
Al2O3•
3CaSO4•
32H2O纳米材料的反应活性非常大，且具有催化作用，加强了二氧化硅的反应活性，进而加强二氧化硅与水泥水化产物氢氧化钙的反应，降低水泥基体内氢氧化钙含量，增强界面区粘结强度，提高水泥基体力学性能；反应如下：ZnO + Ca(OH)2ꢀ─ꢀ
CaZn2•
(OH)6•
2H2OSiO
2 + Ca(OH)2ꢀ─ꢀ
xCaO
•
SiO2•
yH2O耐蚀增强剂可以有效破坏微生物的生存环境，甚至破坏微生物的细胞结构，增强水泥基材料抗微生物腐蚀性能。产酸类菌微生物会在水泥基制品周围产生新陈代谢，产生
大量生物酸，降低水泥基制品表面pH值，并随着生物酸渗透进入水泥基制品内部，与水泥水化产物反应，生成具有膨胀效应的钙钒石和石膏，导致水泥基制品结构破坏。而耐蚀增强剂在水环境下具有较大活性，可以破坏产酸类菌等微生物细胞膜，使部分重要蛋白失活，抑制微生物的新陈代谢，最终使细胞裂解，达到灭杀产酸类菌的作用。随着产酸类菌数量的减少，水泥基制品周围因微生物新陈代谢所产生的生物酸也逐渐减少，从而起到提高水泥基制品耐腐蚀性能。
[0018]本专利技术使用铁尾矿制备混凝土用增强材料，铁尾矿中含有大量硅、铁、铝元素，其在常温环境下处于惰性状态，不会与水泥基材料发生反应，只能起到填充作用，本专利技术通过添加激发剂，使铁尾矿具有一定的活性，即具备与水泥基材料反应的能力，同时，添加硫酸盐类药剂，改善与水泥基材料的适应性，此时，混合均匀的产品具有一定的活性，但其化学性质不稳定，与水泥基材料反应非常迅速，不易控制，容易使混凝土产生结构破坏，通过高温烧制，将混合料内部的游离离子和元素固结在化合物晶体中，形成结晶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁尾矿基自修复混凝土掺合料，其特征在于：该掺合料由包括如下重量份数的原料制成：铁尾矿细粉
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50
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80份，激发剂
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15份，硫酸盐
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10
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20份，养护剂
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3份，纳米材料
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5份，耐蚀增强剂
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0.5
‑
1份。2.根据权利要求1所述的铁尾矿基自修复混凝土掺合料，其特征在于：所述的纳米材料为纳米碳酸钙、纳米氧化钛或纳米氧化铝中的至少一种。3.根据权利要求1所述的铁尾矿基自修复混凝土掺合料，其特征在于：所述的耐蚀增强剂为戊二醇、苯甲醇、正丙醇或异丙醇中的至少一种。4.根据权利要求1所述的铁尾矿基自修复混凝土掺合料，其特征在于：所述的激发剂为氢氧化钙、氢氧化钠或水玻璃中的至少一种。5.根据权利要求1所述的铁尾矿基自修复混凝土掺合料，其特征在于：所述的养护剂为淀粉树脂、纤维树脂或聚丙烯酸树脂中的至少一种；所述的硫酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨雪超，吴志刚，刘伟，王雪敏，杜渊博，樊伟，张立雅，
申请(专利权)人：中冶建筑研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：