一种高性能绿色混凝土用矿物掺合料及其制备方法技术

提供了一种高性能绿色混凝土用矿物掺合料，包括废渣组分、助磨剂和木质素，废渣组分包括按质量百分比计40～90％的锂矿渣和10～50％的高炉矿渣；助磨剂占所述废渣组分总量的0.4～0.6

【技术实现步骤摘要】
一种高性能绿色混凝土用矿物掺合料及其制备方法


[0001]本专利技术总体地涉及建筑材料
，具体地涉及一种高性能绿色混凝土用矿物掺合料及其制备方法。

技术介绍

[0002]为了减少对自然资源的消耗、最大限度地维护生态环境，绿色混凝土是混凝土材料发展的必然选择。矿物掺合料是绿色混凝土的重要组分，科学合理地使用矿物掺合料不仅可以降低混凝土中地水泥用量，也可以改善混凝土的某些性能。同时，利用工业废渣制作矿物掺合料可以解决处理废渣占用土地、污染环境的问题。
[0003]目前在混凝土中应用比较成熟的矿物掺合料包括粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、硅粉等；也有大量的新型矿物掺合料正在被尝试应用在混凝土中，中国建筑工业出版社，2017.12出版的《绿色混凝土用新型矿物掺合料》中对包括镍铁渣粉、钢渣粉、钢铁渣粉、磷渣粉等我国每年排放量较大的新型矿物掺合料的可行性以及对混凝土性能的影响进行了研究。不同的工业废渣有着不同的成分，应用于矿物掺合料时对混凝土性能的积极作用和不利影响均不同，如何高效的利用工业废渣制作矿物掺合料需要根据具体的废渣种类做具体的开发与研究。
[0004]随着新能源市场的推广，锂电池需求量快速增长，锂矿渣的绿色处理也成了急需解决的问题。目前锂矿渣主要是当垃圾运走后填埋，此方式会污染水源和环境，处理成本高。少部分锂矿渣会用来生产砌块砖等充当类似砂子的作用；锂矿渣化学成分中Al2O3、SiO2、SO3含量较高，CaO含量较少，与生产水泥用的黏土成分相近，因此，也有部分锂矿渣用于替代黏土用于生产水泥，但上述用途利用率低，消耗量少，无法满足快速增长的锂矿渣处理需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种高性能绿色混凝土用矿物掺合料及其制备方法，本专利技术的高性能绿色混凝土用矿物掺合料配方中，根据锂矿渣的特性，利用锂矿渣生产绿色混凝土用矿物掺合料，提升混凝土性能；利用锂矿渣的“微填充效应”和“滚珠效应”，降低混凝土的用水量，提高混凝土早期和后期强度；利用锂矿渣中氧化硅和氧化铝的含量高的特性、具有较高活性的特点减少水泥的使用；利用锂矿渣中含有的少量SO3，与水泥水化产物生成钙矾石填充于混凝土中，提高混凝土密实度；利用锂矿渣与水泥水化产物氢氧化钙及硅酸钙反应，C
‑
S
‑
H凝胶量增加，提高混凝土强度；高炉矿渣、重构转炉钢渣以及锂矿渣三掺复配使用，使混凝土的孔结构充分细化，混凝土强度显著提高；利用锂矿渣矿物掺合料降低水化热，保证混凝土耐久性和安全性。提高锂矿渣的利用率，变废为宝，提升经济价值。
[0006]本专利技术的技术方案是，一种高性能绿色混凝土用矿物掺合料，包括废渣组分、助磨剂和木质素，所述废渣组分包括按质量百分比计40～90％的锂矿渣和10～50％的高炉矿渣；优选所述废渣组分还包括钢渣或粉煤灰(Ⅱ级)：当包括钢渣时，钢渣按质量百分比计不
超过废渣组分总量的20％；当包括粉煤灰时：粉煤灰按质量百分比计不超过废渣组分总量的30％。所述助磨剂占所述废渣组分总量的0.4～0.6
‰
；所述木质素占所述废渣组分总量的1～3
‰
。
[0007]高炉矿渣具有较高的活性强度，制备本矿物掺合料时根据活性强度要求，须参比一定比例的高炉矿渣(10～50％)。为进一步激发高炉矿渣活性强度，将其磨细至比表面积500～600m2/kg之间，其活性强度可提高至115％左右；
[0008]钢渣是炼钢时产生的一种工业废渣，其数量一般为粗钢产量的15％。本专利技术结合钢渣抗压性能好(压碎值为20.4～30.8％)的优点，且通过实验，发现随着钢渣粉的比表面积增大，标准稠度用水量越来越小，不同比表面积钢渣净浆达到标准稠度状态时的需水量如下表1所示，说明磨细钢渣粉具有一定的减水作用。与锂矿渣进行搭配，在不降低强度的情况下，同时可以解决锂矿渣流动性较差的问题。根据对钢渣安定性的监测(标准为≦
[0009]5mm)，组分质量百分比用量不宜超过20％。其复配的矿物掺合料活性强度达到S95矿粉标准。
[0010]表1 不同比表面积钢渣净浆达到标准稠度状态时的需水量
[0011]序号钢渣比表面积(M2/kg)净浆达到标准稠度需水量/g净浆达到标准稠度水胶比14001190.23825001180.23636001160.23047001140.228
[0012]粉煤灰(Ⅱ级)中含有70％以上的玻璃微珠，粒形完整、表面光滑、质地致密，这种形态有很好的减水致密匀质作用。与锂矿渣、高炉矿渣复合配制成矿物掺合料后，可以改变拌合物的流变性质、初始结构以及硬化后的多种功能，促进初期水泥水化的解絮作用，对泵送混凝土而言减少塌落度损失，易于泵送浇筑。但粉煤灰的烧失量为3.2，根据矿粉检验标准，其组分质量百分比用量不宜超过30％。粉煤灰活性强度不高，约70％，复配的矿物掺合料活性强度达到S75矿粉标准。
[0013]进一步的，上述锂矿渣包括按质量百分比计的如下组分：SiO2：57；Al2O3：22.2；Fe2O3：1.4；CaO：4.2；MgO：0.9；SO3：6.2；Cl
‑
：0.01。
[0014]进一步的，上述粉煤灰(Ⅱ级)包括按质量百分比计的如下成分：SiO2：55.36；Al2O3：28.2；Fe2O3：5.59；CaO：1.71；MgO：1.81；SO3：1.3；Na2O：0.4；Cl
‑
：0.01。所述粉煤灰烧失量为3.2％。
[0015]进一步的，上述钢渣包括按质量百分比计的如下成分：SiO2：16.13；Al2O3：9.65；Fe2O3：23.00；CaO：36.99；MgO：10.43；SO3：0.26；K2O：1.12；Na2O：0.31。
[0016]进一步的，上述高炉矿渣包括按质量百分比计的如下成分：SiO2：33.4；Al2O3：15.2；Fe2O3：1；CaO：39.4；MgO：6.2；SO3：0.12；K2O：0.42；Na2O：0.11。
[0017]进一步的，上述助磨剂为三乙醇胺。
[0018]进一步的，木质素为减水剂，能大大改善产品的流动性；
[0019]本专利技术同时提供了上述高性能绿色混凝土用矿物掺合料的制备方法，选自下列方法一或方法二中的一种。
[0020]其中的方法一包括以下步骤：
[0021]S1、锂矿渣的降硫处理：将占锂矿渣重量百分比为2
‑
6％的脱硫添加剂加入锂矿渣，进入回转窑加热至300
‑
600℃热处理0.5
‑
1h，进行脱水脱硫并提高pH值至8
‑
10，经所述降硫处理后，锂矿渣中SO3的含量控制在3.5％以内；所述脱硫添加剂由以下按重量百分比计的组分组成：石灰石20
‑
25％、污泥55
‑
60％、碳酸钠15
‑
20％、草酸3
‑
5％；
[0022]S2、锂矿渣、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高性能绿色混凝土用矿物掺合料，其特征在于，包括废渣组分和助磨剂，所述废渣组分包括按质量百分比计40～90％的锂矿渣和10～50％的高炉矿渣；所述助磨剂占所述废渣组分总量的0.4～0.6
‰
。2.如权利要求1所述的高性能绿色混凝土用矿物掺合料，其特征在于，所述废渣组分还包括钢渣或Ⅱ级粉煤灰：当包括钢渣时，钢渣按质量百分比计不超过废渣组分总量的20％；当包括粉煤灰时：粉煤灰按质量百分比计不超过废渣组分总量的30％；所述高性能绿色混凝土用矿物掺合料还有木质素；所述木质素占所述废渣组分总量的1～3
‰
。3.如权利要求2所述的高性能绿色混凝土用矿物掺合料，其特征在于，所述锂矿渣包括按质量百分比计的如下组分：SiO2：57；Al2O3：22.2；Fe2O3：1.4；CaO：4.2；MgO：0.9；SO3：6.2；Cl
‑
：0.01。4.如权利要求2所述的高性能绿色混凝土用矿物掺合料，其特征在于，所述粉煤灰(Ⅱ级)包括按质量百分比计的如下成分：SiO2：55.36；Al2O3：28.2；Fe2O3：5.59；CaO：1.71；MgO：1.81；SO3：1.3；Na2O：0.4；Cl
‑
：0.01，所述粉煤灰烧失量为3.2％。5.如权利要求2所述的高性能绿色混凝土用矿物掺合料，其特征在于，所述钢渣包括按质量百分比计的如下成分：SiO2：16.13；Al2O3：9.65；Fe2O3：23.00；CaO：36.99；MgO：10.43；SO3：0.26；K2O：1.12；Na2O：0.31。6.如权利要求1所述的高性能绿色混凝土用矿物掺合料，其特征在于，所述高炉矿渣包括按质量百分比计的如下成分：SiO2：33.4；Al2O3：15.2；Fe2O3：1；CaO：39.4；MgO：6.2；SO3：0.12；K2O：0.42；Na2O：0.11。7.如权利要求1所述的高性能绿色混凝土用矿物掺合料，其特征在于，所述助磨剂为三乙醇胺。8.如权利要求1
‑
7中任一权利要求所述的高性能绿色混凝土用矿物掺合料的制备方法，其特征在于，选自下列方法一或方法二：方法一，包括以下步骤：S1、锂矿渣的降硫处理：将占锂矿渣重量百分比为2
‑
6％的脱硫添加剂加入锂矿渣，进入回转窑加热至300
‑
600℃热处理0.5
‑
1h，进行脱水脱硫并提高pH值至8
‑
10，经所述降硫处理后，锂矿渣中SO3的含量≦3.5％；所述脱硫添加剂由以下按重量百分比计的组分组成：石灰石20
‑
25％、污泥55
‑
60％、碳酸钠15
‑
20％、草酸3
‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：代志虎，欧阳健，
申请(专利权)人：湖南麓鑫达实业有限公司，
类型：发明
国别省市：