一种铁尾矿陶粒低碳混凝土预制楼梯及其制备方法技术

本申请涉及建筑工程技术领域，具体公开了一种铁尾矿陶粒低碳混凝土预制楼梯及其制备方法。一种铁尾矿陶粒低碳混凝土预制楼梯，包括混凝土构件和埋设于混凝土构件内的配筋，所述混凝土构件包括原料：水泥、粉煤灰、铁尾矿

【技术实现步骤摘要】
一种铁尾矿陶粒低碳混凝土预制楼梯及其制备方法


[0001]本申请涉及建筑工程
，更具体地说，它涉及一种铁尾矿陶粒低碳混凝土预制楼梯及其制备方法。

技术介绍

[0002]混凝土采用的胶凝材料一般主要是水泥，采用水泥消耗自然资源巨大，破坏环境、影响地球生态平衡，尤其是水泥生产的CO2排放量通常占到人类活动碳排放量的5
‑
10％。大量的二氧化碳的排放不仅破坏了人类的生存环境，还极大地损害人类的健康。随着人类社会文明的发展，全球碳排放总量已经达到濒危临界值，各国都响应号召展开了节能减排的行动。
[0003]混凝土的骨料一般采用天然砂石，随着自然资源的大量开采，目前可开采、利用的天然砂资源越来越少，不足以供应混凝土企业的需要。在天然砂资源日益匮乏的同时，国内矿产资源在开发过程中排出大量的尾矿没有得到有效的利用，其中铁尾矿是主要的尾矿资源。相关技术中对铁尾矿的利用还停留在基础的无害化堆存的阶段，铁尾矿堆积过程中，各类金属元素渗透土壤和地下水中，严重污染地表水及周围水系和土壤、造成植被死亡、危害人体健康。
[0004]为了实现铁尾矿的大宗量处理，并且减少混凝土行业的CO2排放量，为新型建筑工业化提供绿色可循环的发展理念，我们提出了一种铁尾矿陶粒低碳混凝土预制楼梯及其制备方法。

技术实现思路

[0005]为了助力新型建筑实现的绿色、低碳的发展要求，本申请提供一种铁尾矿陶粒低碳混凝土预制楼梯及其制备方法。
[0006]第一方面，本申请提供的一种铁尾矿陶粒低碳混凝土预制楼梯采用如下的技术方案：一种铁尾矿陶粒低碳混凝土预制楼梯，包括混凝土构件和埋设于混凝土构件内的配筋，其特征在于，所述混凝土构件包括如下重量份数的原料：水泥300
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360份；粉煤灰80
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160份；铁尾矿
‑
水滑石复合粉料50
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100份；铁尾矿陶粒500
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750份；石英砂650
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800份；氧化石墨烯0.03
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0.4份；微纳米CO2气泡水35
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80份；微生物10
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20份；减水剂3
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8份；水80
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113份；
所述微生物为芽孢杆菌；所述配筋为CRB600H钢筋，所述CRB600H钢筋在混凝土构件中的配筋率为1.2％
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1.8％。
[0007]通过采用上述技术方案，铁尾矿是铁矿石经过选取铁精矿后剩余的固体废弃物，是一种成分复杂的矿物材料。铁尾矿陶粒由于其轻质、高强的特点在装配式建筑领域占据极大的优势。采用铁尾矿陶粒作为粗骨料，使得本申请制备得到的混凝土具有轻质的特性，有利于减轻楼梯结构的自重；采用粉煤灰和铁尾矿
‑
水滑石复合粉料代替一部分水泥使用，在保证混凝土强度的前提下，能够尽可能减少水泥用量，利于实现低碳的环保要求。采用铁尾矿陶粒和铁尾矿
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水滑石复合粉料作为混凝土原料使用，一方面减少了铁尾矿对土地的占用，降低了铁尾矿对环境的污染；另一方面也缓解了天然砂石资源短缺的现状。
[0008]采用微纳米CO2气泡水，在混凝土中加入微纳米气泡，由于微纳米气泡表面吸附有电荷，决定了气泡表面的吸附能力强。当纳米气泡吸附周围溶液中的Ca
2+
，OH
‑
，H3SiO4‑
时，会快速形成CaOH沉淀和C
‑
S
‑
H凝胶沉淀，因而微纳米气泡可以加快水泥早期水化的反应进程并增加水化产物相应增加，提高混凝土拌合物的流动性，在成型过程中更易密实。本申请通过将工业废气与混凝土拌合水通过微纳米气泡发生器一起混合制备得到微纳米CO2气泡水。芽孢杆菌作为微生物在混凝土中具备生长能力，通过矿化沉积技术与混凝土中CO2矿化反应生成生物碳酸钙，填充在混凝土的孔隙及微裂缝中，提高混凝土的力学性能和耐久性能。
[0009]本申请制备的预制楼梯采用CRB600H高延性冷轧带肋钢筋不需添加任何合金元素，节约了珍贵的合金资源，同时无废水、废气排放，有利于保护环境。在经济方面，CRB600H钢筋市场具有明显的价格优势。将其代替普通的钢筋，可以优化配筋数量。为降低预制楼梯的自重，达到轻质高强的效果，采用铁尾矿陶粒作为混凝土骨料，解决了天然砂石资源短缺的现状，为轻骨料装配式构件的生产提供了充足的原材料。
[0010]可选的，所述铁尾矿
‑
水滑石复合粉料采用如下的方法制备得到：(1)对铁尾矿粉进行表面阳离子改性得到改性铁尾矿粉；(2)将水滑石和甲酰胺混合得到混合液，在混合液中加入改性铁尾矿粉，加热至35
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45℃，搅拌8
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11h，离心，干燥得到铁尾矿
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水滑石复合粉料；其中铁尾矿粉和单片层水滑石的质量比为1：1。
[0011]通过采用上述技术方案，如果采用单独的铁尾矿粉作为胶凝材料使用，由于超细铁尾矿粉之间的范德华力容易引起铁尾矿粉团聚，导致铁尾矿粉难以在混凝土体系中分散均匀。
[0012]制备铁尾矿
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水滑石复合粉料时，经过加热和搅拌，极性分子甲酰胺进入水滑石的层间，将水滑石剥离成单片层，单片层水滑石具有良好的阴离子交换性能。因此单片层水滑石的层板上带有大量的负电荷，而通过阳离子表面活性剂对铁尾矿粉进行表面阳离子改性，使得铁尾矿粉具有良好的阳离子交换性能。因此改性铁尾矿粉表面带有大量的正电荷，在加热条件下，铁尾矿粉会自发向剥离的单片层水滑石之间迁移，从而使铁尾矿粉分散在水滑石的片层与片层之间，以片层水滑石作为支撑结构，通过层与层之间的堆叠，形成具有周期性交替结构的铁尾矿
‑
水滑石复合粉料。因此能够阻断铁尾矿超细粉之间的范德华力，进而有利于使铁尾矿粉在混凝土体系中分散均匀，从而有利于混凝土保持良好的工作性
能。
[0013]可选的，所述改性铁尾矿粉采用如下的方法制备得到：将铁尾矿粉加入至质量浓度为35
‑
40％的十八烷基二甲基苄基氯化铵水溶液中得到混合液，调节混合液的pH为7，然后对混合液进行恒温搅拌反应2
‑
3h，将反应后的浆液经抽滤、洗涤至中性，然后将滤饼烘干研磨得到改性铁尾矿粉。
[0014]通过采用上述技术方案，十八烷基二甲基苄基氯化铵作为阳离子表面活性剂能够充分对铁尾矿粉进行活化改性，从而使得铁尾矿粉具备良好的阳离子交换性能，进而便于制备得到结构稳定的铁尾矿
‑
水滑石复合粉料。
[0015]可选的，所述微纳米CO2气泡的D50为118
‑
190nm。
[0016]通过采用上述技术方案，控制微纳米气泡的直径，可以保证在混凝土中的存在时间，由于大直径的气泡很容易逸出，而微纳米气泡在浆体中的上升速度十分缓慢，从产生到逸出破裂的历程通常需要一段时间，满足混凝土拌合的有效性需求。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁尾矿陶粒低碳混凝土预制楼梯，包括混凝土构件和埋设于混凝土构件内的配筋，其特征在于，所述混凝土构件包括如下重量份数的原料：水泥300
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360份；粉煤灰80
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160份；铁尾矿
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水滑石复合粉料50
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100份；铁尾矿陶粒500
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750份；石英砂650
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800份；氧化石墨烯0.03
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0.4份；微纳米CO2气泡水35
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80份；微生物10
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20份；减水剂3
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8份；水80
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113份；所述微生物为芽孢杆菌；所述配筋为CRB600H钢筋，所述CRB600H钢筋在混凝土构件中的配筋率为1.2%
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1.8%。2.根据权利要求1所述的一种铁尾矿陶粒低碳混凝土预制楼梯，其特征在于：所述铁尾矿
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水滑石复合粉料采用如下的方法制备得到：（1）对铁尾矿粉进行表面阳离子改性得到改性铁尾矿粉；（2）将水滑石和甲酰胺混合得到混合液，在混合液中加入改性铁尾矿粉，加热至35
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45℃，搅拌8
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11h，离心，干燥得到铁尾矿
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水滑石复合粉料；其中铁尾矿粉和单片层水滑石的质量比为1：1。3.根据权利要求2所述的一种铁尾矿陶粒低碳混凝土预制楼梯，其特征在于：所述改性铁尾矿粉采用如下的方法制备得到：将铁尾矿粉加入至质量浓度为35
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40%的十八烷基二甲基苄基氯化铵水溶液中得到混合液，调节混合液的pH为7，然后对混合液进行恒温搅拌反应2
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3h，将反...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓光，王攀奇，朱小磊，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：