一種可抑制鹼渣氯化物釋放的混凝土的製作方法

2023-09-24 00:56:50 1

一種可抑制鹼渣氯化物釋放的混凝土的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種可抑制鹼渣氯化物釋放的混凝土，由以下質量配比的原料構成：100份水泥、20-60份陶粒、40-60份粉煤灰、30-40份細砂、40-60礦渣粉以及25-45份水，其特徵在於：所述陶粒呈三層複合結構，由內至外分別為球芯、中間發泡層和硬殼層，芯層包括鹼渣、玻璃粉、粉煤灰以及鹼性激發劑組成；中間發泡層由玻璃粉、頁巖以及甲基纖維素醚組成，硬殼層由水泥、玻璃粉、粉煤灰、天然沸石以及鹼性激發劑組成。本發明使用的陶粒的球芯中包含大量的鹼渣，減少鹼渣對環境的汙染，同時陶粒的製作完全在常溫環境下進行，不再需要高溫燒結過程，節省能量並減少燒結過程中對環境的汙染。
【專利說明】一種可抑制鹼渣氯化物釋放的混凝土

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種混凝土，尤其是涉及一種可限制鹼渣氯化物釋放的混凝土。

【背景技術】
[0002]陶粒就是陶質的顆粒。陶粒的外觀特徵大部分呈圓形或橢圓形球體，但也有一些仿碎石陶粒不是圓形或橢圓形球體，而呈不規則碎石狀。陶粒形狀因工藝不同而各異。它的表面是一層堅硬的外殼 ，這層外殼呈陶質或釉質，具有隔水保氣作用，並且賦予陶粒較高的強度。陶粒的外觀顏色因所採用的原料和工藝不同而各異。焙燒陶粒的顏色大多為暗紅色、赭紅色，也有一些特殊品種為灰黃色、灰黑色、灰白色、青灰色等。
[0003]鹼渣是工業上用氨鹼法制鹼過程中排放的廢渣，由於其含有大量的氯化物成為難以處理的固體廢棄物，長期以來鹼廠排出的鹼渣佔用了大量的耕地，並且氯化物也會對環境造成了極大的汙染和破壞。
[0004]鹼渣被使用於建築工程材料中、尤其是應用於製作混凝土結構。利用鹼渣配製的混凝土，但其中的氯化物會對鋼筋產生腐蝕，會給工程帶來質量的隱患。
[0005]中國發明專利CN201110409374.5公開了 「一種高效利廢的低能耗輕質鹼渣陶粒的製造方法」。該陶粒呈三層複合結構，其中包括佔位多孔芯層、中間發泡層和硬殼層，佔位多孔芯層由碎化的聚苯顆粒混合鹼渣並加入界面劑VAE乳液和水攪拌成球，其中鹼渣用量為60-80wt%、廢玻璃粉為20-40wt%，鹼渣和玻璃粉總和為100wt%，碎聚苯顆粒為鹼渣和廢玻璃粉總量的0.02-0.04wt% ;中間發泡層由廢玻璃、頁巖、碳粉及甲基纖維素醚組成，其重量組成為:廢玻璃60-80wt%，頁巖20-40wt%，廢玻璃和頁巖的總和為100wt%，碳粉為廢玻璃粉和頁巖總量的0.2-0.4wt%,甲基纖維素醚為廢玻璃粉和頁巖總量的l_3wt%;硬殼層由玻璃粉、頁巖、硼酸組成，廢玻璃粉用量為10-30wt%，頁巖為70-90wt%，廢玻璃粉和頁巖的總量為100%wt，硼酸為廢玻璃粉和頁巖總量的3-5wt%。
[0006]該專利中的陶粒理論上雖然可以起到抑制鹼渣中氯化物溶出的部分效果，但是該專利的陶粒如果用於製作混凝土，其將長時間處於富水環境中，水還是可以滲透入多孔芯層中，並且氯化物在水的作用下還是可以部分滲出腐蝕鋼材。此外，該陶粒的製作成本較高，需要進行燒結。
[0007]混凝土材料是一種耐久性材料，但是本質上是一種非均勻的多孔材料，在二氧化碳、水、氯離子、硫酸鹽等的介質的侵蝕作用下，不可避免受到外來因素的影響而腐蝕，混凝土會加速破壞，使用壽命大大縮短。所以，使用陶粒做為混凝土配料時，必須要很好控制鹼渣中的氯化物。


【發明內容】

[0008]本發明設計了一種可抑制鹼渣氯化物釋放的混凝土，其解決的技術問題是現有技術中利用鹼渣配製的混凝土，但其中的氯化物會對鋼筋產生腐蝕，會給工程帶來質量的隱患。
[0009]為了解決上述存在的技術問題，本發明採用了以下方案:
一種可抑制鹼渣氯化物釋放的混凝土，由以下質量配比的原料構成:100份水泥、20-60份陶粒、40-60份粉煤灰、30-40份細砂、40-60礦渣粉以及25-45份水，其特徵在於:所述陶粒呈三層複合結構，由內至外分別為球芯、中間發泡層和硬殼層，芯層包括鹼渣、玻璃粉、粉煤灰以及鹼性激發劑組成；中間發泡層由玻璃粉、頁巖以及甲基纖維素醚組成，硬殼層由水泥、玻璃粉、粉煤灰、天然沸石以及鹼性激發劑組成。
[0010]進一步，鹼性激發劑由氫氧化鉀和水組成，兩者的質量比為1:49。
[0011]進一步，球芯中的鹼渣、玻璃粉、粉煤灰、天然沸石以及鹼性激發劑的質量比為:4:3: 3: I: 3 ο
[0012]進一步，中間發泡層中玻璃粉、頁巖以及甲基纖維素醚的質量比為:60:20:3。
[0013]進一步，硬殼層中水泥、玻璃粉、粉煤灰、天然沸石以及鹼性激發劑的質量比為:5:2:2:1:3。水泥可以是矽酸鹽425#水泥。
[0014]進一步，球芯直徑為7-12mm，中間發泡層的厚度為2_3mm，硬殼層厚度為3_4mm。
[0015]進一步，球芯、中間發泡層和硬殼層的質量比為3:1:2。
[0016]該可抑制鹼渣氯化物釋放的混凝土製作步驟如下:
步驟1、製作球芯；先按照比例往乾料鹼渣、玻璃粉、天然沸石和粉煤灰的混合物中加入鹼性激發劑，進行攪拌，然後通過機器或人工揉成直徑為7-12mm的圓球，放置24-48小時後形成球芯；
步驟2、在球芯表面均勻形成中間發泡層；然後將步驟I製得的球芯放入裝有中間發泡層乾料的成球盤中，啟動成球託盤，使得中間發泡層乾料完全包裹住球芯表面得到中間產物，並且中間發泡層的厚度為2-3mm ；
步驟3、在中間發泡層外表面形成硬殼層；將配比好的殼層粉料水泥、玻璃粉、粉煤灰和天然沸石加入鹼性激發劑混合攪拌，形成硬殼層漿料；將步驟2所得中間產物放入裝有硬殼層漿料的成球託盤中，啟動成球託盤使之搖晃，搖晃60-120秒的時間，最終使得硬殼層漿料均勻的包裹在中間發泡層表面，自然晾乾24-48小時之後，形成包裹結構的陶粒；球芯、中間發泡層和硬殼層的質量比為3:1:2;
步驟4、將100份水泥、20-60份步驟3所得的陶粒、40-60份粉煤灰、30-40份細砂、40-60礦渣粉以及25-45份水進行混合併攪拌均勻，得最終產物混凝土。
[0017]該可抑制鹼渣氯化物釋放的混凝土具有以下有益效果:
(I)本發明使用的陶粒的球芯中包含大量的鹼渣，減少鹼渣對環境的汙染，同時陶粒的製作完全在常溫環境下進行，不再需要高溫燒結過程，節省能量並減少燒結過程中對環境的汙染。
[0018](2)本發明在球芯和硬殼層中使用鹼性激發劑，鹼性激發劑中的氫氧化物對粉煤灰有鹼性激發作用，鹼激發後的粉煤灰可以很好地抑制氯離子的釋放。
[0019](3)本發明在球芯和硬殼層之間設有中間發泡層，使其發泡而使得球芯和硬殼層之間的緊密結合，使得鹼渣與外界環境隔離，同時更為重要的是可以在中間層發泡的過程中將鹼激發後的粉煤灰通過膨脹擠壓的方式包裹在球芯表面，避免球面空隙的出現，從而避免外界水進入而將鹼渣中的氯化物釋放出來。
[0020](4)本發明球芯和硬殼層添加天然沸石作為晶種，在粉煤灰鹼膠結料中的作用機理，晶種能改善粉煤灰鹼膠結料水化動力學過程，提高該膠結料硬化體物理力學性能，縮短膠結料凝結時間。
[0021](5)本發明硬殼層採用水泥材料，水泥材質可以更進一步使得鹼渣中的氯化物不易溶出。

【具體實施方式】
[0022]下面結合實施例，對本發明做進一步說明:
實施例1:
步驟1、製作球芯；
先按照比例往乾料400g鹼渣、300g玻璃粉、10g天然沸石和300g粉煤灰的混合物中加入300g鹼性激發劑，鹼性激發劑中6g氫氧化鉀和294g水，進行攪拌，然後通過機器或人工揉成直徑為7-12mm的多個圓球，放置24-48小時後形成球芯；
步驟2、在球芯表面均勻形成中間發泡層；中間發泡層乾料由600g玻璃粉、200g頁巖以及30g甲基纖維素醚均勻混合而成。
[0023]然後將步驟I製得的球芯放入裝有中間發泡層乾料的成球盤中，啟動成球託盤，使得中間發泡層乾料完全包裹住球芯表面得到中間產物，並且中間發泡層的厚度為2_3mm ；
步驟3、 在中間發泡層外表面形成硬殼層；將配比好的殼層粉料500g水泥、200g玻璃粉、200g粉煤灰和10g天然沸石加入300g鹼性激發劑混合攪拌，鹼性激發劑中6g氫氧化鉀和294g水，形成硬殼層漿料；將步驟2所得的多個中間產物放入裝有硬殼層漿料的成球託盤中，啟動成球託盤使之搖晃，搖晃60-120秒的時間，最終使得硬殼層漿料均勻的包裹在中間發泡層表面，自然晾乾24-48小時之後，形成包裹結構的陶粒；
步驟4、將1kg水泥、5kg步驟3所得的陶粒、5kg粉煤灰、3kg份細砂、4kg礦洛粉以及4kg水進行混合併攪拌均勻，得最終產物混凝土。
[0024]實施例2:
步驟1、製作球芯；
先按照比例往乾料400g鹼渣、300g玻璃粉、10g天然沸石和300g粉煤灰的混合物中加入300g鹼性激發劑，鹼性激發劑中6g氫氧化鉀和294g水，進行攪拌，然後通過機器或人工揉成直徑為7-12mm的多個圓球，放置24-48小時後形成球芯；
步驟2、在球芯表面均勻形成中間發泡層；中間發泡層乾料由600g玻璃粉、200g頁巖以及30g甲基纖維素醚均勻混合而成。
[0025]然後將步驟I製得的球芯放入裝有中間發泡層乾料的成球盤中，啟動成球託盤，使得中間發泡層乾料完全包裹住球芯表面得到中間產物，並且中間發泡層的厚度為2_3mm ；
步驟3、在中間發泡層外表面形成硬殼層漿料；將配比好的殼層粉料500g水泥、200g玻璃粉、200g粉煤灰和10g天然沸石加入300g鹼性激發劑混合攪拌，鹼性激發劑中6g氫氧化鉀和294g水，形成硬殼層漿料；將步驟2所得的多個中間產物放入裝有硬殼層漿料的成球託盤中，啟動成球託盤使之搖晃，搖晃60-120秒的時間，最終使得硬殼層漿料均勻的包裹在中間發泡層表面，自然晾乾24-48小時之後，形成包裹結構的陶粒；步驟4、將1kg水泥、6kg步驟3所得的陶粒、5kg粉煤灰、4kg份細砂、5kg礦洛粉以及
4.5kg水進行混合併攪拌均勻，得最終產物混凝土。
[0026]實施例3:
步驟1、製作球芯；
先按照比例往乾料400g鹼渣、300g玻璃粉、10g天然沸石和300g粉煤灰的混合物中加入300g鹼性激發劑，鹼性激發劑中6g氫氧化鉀和294g水，進行攪拌，然後通過機器或人工揉成直徑為7-12mm的多個圓球，放置24-48小時後形成球芯；
步驟2、在球芯表面均勻形成中間發泡層；中間發泡層乾料由600g玻璃粉、200g頁巖以及30g甲基纖維素醚均勻混合而成。
[0027]然後將步驟I製得的球芯放入裝有中間發泡層乾料的成球盤中，啟動成球託盤，使得中間發泡層乾料完全包裹住球芯表面得到中間產物，並且中間發泡層的厚度為2_3mm ；
步驟3、在中間發泡層外表面形成硬殼層漿料；將配比好的殼層粉料500g水泥、200g玻璃粉、200g粉煤灰和10g天然沸石加入300g鹼性激發劑混合攪拌，鹼性激發劑中6g氫氧化鉀和294g水，形成硬殼層漿料；將步驟2所得的多個中間產物放入裝有硬殼層漿料的成球託盤中，啟動成球託盤使之搖晃，搖晃60-120秒的時間，最終使得硬殼層漿料均勻的包裹在中間發泡層表面，自然晾乾24-48小時之後，形成包裹結構的陶粒；
步驟4、將1kg水泥、5 kg步驟3所得的陶粒、4kg粉煤灰、4kg份細砂、4kg礦洛粉以及3kg水進行混合併攪拌均勻，得最終產物混凝土。
【權利要求】
1.一種可抑制鹼渣氯化物釋放的混凝土，由以下質量配比的原料構成:100份水泥、20-60份陶粒、40-60份粉煤灰、30-40份細砂、40-60礦渣粉以及25-45份水，其特徵在於:所述陶粒呈三層複合結構，由內至外分別為球芯、中間發泡層和硬殼層，芯層包括鹼渣、玻璃粉、粉煤灰以及鹼性激發劑組成；中間發泡層由玻璃粉、頁巖以及甲基纖維素醚組成，硬殼層由水泥、玻璃粉、粉煤灰、天然沸石以及鹼性激發劑組成。
2.根據權利要求1所述可抑制鹼渣氯化物釋放的混凝土，其特徵在於:鹼性激發劑由氫氧化鉀和水組成，兩者的質量比為1:49。
3.根據權利要求1所述可抑制鹼渣氯化物釋放的混凝土，其特徵在於:球芯中的鹼渣、玻璃粉、粉煤灰、天然沸石以及鹼性激發劑的質量比為:4:3:3:1:3。
4.根據權利要求1所述可抑制鹼渣氯化物釋放的混凝土，其特徵在於:中間發泡層中玻璃粉、頁巖以及甲基纖維素醚的質量比為:60:20: 3。
5.根據權利要求1所述可抑制鹼渣氯化物釋放的混凝土，其特徵在於:硬殼層中水泥、玻璃粉、粉煤灰、天然沸石以及鹼性激發劑的質量比為:5:2:2:1:3。
6.根據權利要求1所述可抑制鹼渣氯化物釋放的混凝土，其特徵在於:球芯直徑為7-12mm,中間發泡層的厚度為2_3mm,硬殼層厚度為3_4mm。
7.根據權利要求1所述可抑制鹼渣氯化物釋放的混凝土，其特徵在於:球芯、中間發泡層和硬殼層的質量比為 3:1:2。
【文檔編號】C04B18/04GK104072050SQ201410335583
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月15日 優先權日:2014年7月15日
【發明者】張 成 申請人:合肥良塗化工科技有限公司