一种基于选铁后赤泥的混凝土及其制备方法和用途技术

本发明专利技术提供了一种基于选铁后赤泥的混凝土及其制备方法和用途。所述的混凝土由以下重量份的原料制成：赤泥微粉6

【技术实现步骤摘要】
一种基于选铁后赤泥的混凝土及其制备方法和用途


[0001]本专利技术涉及新材料
，具体涉及一种基于选铁后赤泥的混凝土及其制备方法和用途。

技术介绍

[0002]赤泥亦是从铝土矿中提炼氧化铝后排出的工业固体废物，为不溶性残渣，可分为烧结法赤泥、拜尔法赤泥和联合法赤泥。赤泥主要化学成分为SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3等。一般含氧化铁量大，外观与赤色泥土相似。
[0003]赤泥矿物成分复杂，主要矿物为文石和方解石，含量为60％～65％，其次是蛋白石、三水铝石、针铁矿，含量最少的是钛矿石、菱铁矿、天然碱、水玻璃、铝酸钠和火碱。赤泥矿物成分复杂，且不符合天然土的矿物组合。在这些矿石中，文石、方解石和菱铁矿，既是骨架，又有一定的胶结作用；而针铁矿、三水铝石、蛋白石、水玻璃起胶结作用和填充作用。赤泥中含有多种微量元素，而放射性主要来自镭、钍、钾，一般内外照射指数均在2.0以上，所以属于危险固体废弃物。
[0004]赤泥为碱性物质，随着雨水的冲淋，赤泥中的碱会被溶出，可能污染地表水和地下水。由于赤泥结合的化学碱难以脱除且含量大，又含有氟、铝及其他多种杂质，对于赤泥的无害化利用一直以来难以进行。
[0005]目前，主要的无害化利用方向之一为制备建筑材料，例如混凝土等。现有技术公开了一种活性掺和料、活性掺和料的制备方法、应用及混凝土。该活性掺和料包括以下按照重量份计的组分：拜耳法赤泥10～30份、生石灰粉5～15份、石灰石粉80～120份；所述拜耳法赤泥的含水率为15％～35％，所述拜耳法赤泥中氧化铝的质量含量为20％～40％。该技术主要通过以拜耳法赤泥和石灰石粉为主要原料，并利用生石灰与水的剧烈反应的原理来解决拜耳法赤泥脱水难的问题，但制备的混凝土存在赤泥含量少，且混凝土强度低，抗渗等级低，抗磨性差，对赤泥中的碱和重金属的封固差等问题。
[0006]现有技术公开了一种绿色高性能混凝土及其制备方法，其包含水泥、煤灰、骨料、高岭土、赤泥、电石渣、减水剂与水。其制备方法为：步骤一：将水泥、粉煤灰与减水剂混合，混合均匀后平均分为2
‑
4份，步骤二：向步骤一中制得的一份混合物质中依次加入骨料、高岭土、赤泥与电石渣，搅拌均匀，制得混合料，步骤三：将水加入步骤一中制得的剩下的混合物质，搅拌1
‑
2min，然后分3
‑
5次将混合料加入混合物质中，再搅拌5
‑
6min，使各物质混合均匀，制得所需混凝土。该技术中仍然以水泥作为胶状物质，还使用骨料协同电石渣与赤泥有效提高混凝土的强度，其中赤泥主要在于提高混凝土中各物质的连接的强度。可见，赤泥仅作为辅料使用，用量占比小，且其强度等主要由水泥等物质产生；且使用改性高岭土等成分复杂。
[0007]路面面层是直接通行车和大气相接触的层位，承受行车荷载较大的竖向力、水平力和冲击力的作用，同时又受降水的侵蚀作用和温度变化的影响。路面面层要求具有较高的结构强度、刚度、耐磨、不透水和高低温稳定性，并且其表面层还要求具有良好的平整度
和粗糙度。目前，尚无掺入赤泥制成的混凝土能够满足路面面层的要求。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是提供一种基于选铁后赤泥的混凝土及其制备方法和用途，该混凝土克服上述现有技术的混凝土中使用改性高岭土等成分复杂，赤泥用量少，且混凝土强度低，抗渗等级低，抗磨性差，对赤泥中的碱和重金属的封固差等问题，尤其适合用于路面结构层中面层的施工。
[0009]本专利技术的技术方案如下：
[0010]基于选铁后赤泥的混凝土，由以下重量份的原料制成：
[0011]赤泥微粉6
‑
8，细骨料20
‑
25，粗骨料45
‑
50，激发剂10
‑
15，水6
‑
8，减水剂0.1
‑
0.2；
[0012]其中，所述赤泥微粉为堆积型铝土矿赤泥经选铁后，干燥，粉碎至300目以上的超细粉末；超细粉末中钙铝硅成分的质量分数大于35％。
[0013]积型铝土矿，如广西平果市的铝土矿即为这种矿物，该铝土矿生产氧化铝后的原生赤泥情况如下：原生赤泥为超细团聚体，含水率20
‑
30％，平均粒径d50＝10微米，d90＝30微米；氧化钠含量5
‑
12％，pH值10.50
‑
12.0，密度2.8
‑
2.85g/cm。
[0014]优选的，所述赤泥微粉与激发剂的质量比为0.5
‑
0.7:1。
[0015]优选的，基于选铁后赤泥的混凝土，由以下重量份的原料制成：赤泥微粉7.6，细骨料24，粗骨料48，激发剂13.5，水6.7，减水剂0.2。
[0016]优选的，所述的激发剂为矿粉、粉煤灰、石灰、脱硫石膏、石粉、水玻璃中的两种或两种以上的混合物。
[0017]优选的，所述的激发剂为石灰和脱硫石膏的混合物，混合物中石灰和脱硫石膏的重量比为3
‑
5：5
‑
10。
[0018]所述的减水剂为减水率25％以上的聚羧酸减水剂。聚羧酸减水剂是由带有磺酸基、羧基、氨基以及含有聚氧乙烯侧链等的大分子化合物，在水溶液中，通过自由基共聚原理合成的具有梳型结构的高分子表面活性剂。
[0019]减水剂的机理为延缓Ca(OH)2形成结晶，延缓水化，起到分散作用。通过氢键形成水膜，起到润滑作用。通过大分子单体的支链，起到空间位阻作用，实现颗粒之间的分散。
[0020]所述的赤泥微粉中包含以下质量分数的成分：
[0021]氧化铝25
‑
30％、氧化钙12
‑
18％、二氧化硅20
‑
25％、氧化铁15
‑
25％、氧化钠5
‑
10％、氧化肽3
‑
8％。
[0022]所述的细骨料为粒径小于5mm的石粉和/或河砂；
[0023]所述的粗骨料为粒径10
‑
20mm的碎石和粒径20
‑
40mm的碎石混合物，或者为粒径10
‑
30mm的碎石。
[0024]所述的基于选铁后赤泥的混凝土，其制备方法包括以下步骤：
[0025]取赤泥微粉、激发剂与减水剂混合均匀，然后依次加入细骨料、粗骨料、水，搅拌使各物质混合均匀，即得。
[0026]上述的基于选铁后赤泥的混凝土在铺设路面结构层中面层的用途。
[0027]本专利技术的积极效果：
[0028]本专利技术运用赤泥的碱，实现地聚物的解聚
‑
重组
‑
再聚合，实现潜在活性矿物相的
复合激发，将赤泥的自由碱转变为固结碱、低溶度积的碱金属盐等，类似氢氧化钠
→
氢氧化钙、(Na)
‑
C
‑
A
‑
S...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于选铁后赤泥的混凝土，其特征在于，由以下重量份的原料制成：赤泥微粉6
‑
8，细骨料20
‑
25，粗骨料45
‑
50，激发剂10
‑
15，水6
‑
8，减水剂0.1
‑
0.2；其中，所述赤泥微粉为堆积型铝土矿赤泥经选铁后，干燥，粉碎至300目以上的超细粉末；超细粉末中钙铝硅成分的质量分数大于35%。2.如权利要求1或2所述的基于选铁后赤泥的混凝土，其特征在于：所述赤泥微粉与激发剂的质量比为0.5
‑
0.7:1。3.如权利要求1所述的基于选铁后赤泥的混凝土，其特征在于，由以下重量份的原料制成：赤泥微粉7.6，细骨料24，粗骨料48，激发剂13.5，水6.7，减水剂0.2。4.如权利要求1所述的基于选铁后赤泥的混凝土，其特征在于：所述的激发剂为矿粉、粉煤灰、石灰、脱硫石膏、石粉、水玻璃中的两种或两种以上的混合物。5.如权利要求4所述的基于选铁后赤泥的混凝土，其特征在于：所述的激发剂为石灰和脱硫石膏的混合物，混合物中石灰和脱硫石膏的重量比为3
‑
5：5
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：董红军，陈忠平，冷杰彬，李奇双，赵文伟，张桂梅，余匡迪，
申请(专利权)人：中国铝业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：