一種煤矸石混凝土及其製備方法
2023-05-07 21:52:46 1
專利名稱：：一種煤矸石混凝土及其製備方法
技術領域：
：本發明涉及一種以煤矸石作為主要原料的混凝土及其製備方法，屬於混凝土材料
技術領域：
。
背景技術：
：中國是煤炭大國，與其伴生的煤矸石累計堆存約45億噸，佔用土地115萬公頃，而且每年還新產生上億噸的煤矸石，煤矸石堆積如山，全國約有1600多座煤矸石，不但佔用大量的土地，還汙染大氣和水質，對人類的危害極其嚴重D隨著中國城市化進程的加快，對建築材料需求顯著增加，國家為了保護土地資源、杜絕亂採、亂挖，保護大氣和水質的周邊環境，處理煤矸石堆積，利廢為寶己成為從事建材產品製造企業的研究和生產方向。傳統的混凝土通常使用普通的碎石作為添加料，普通碎石的堆積密度在MOOkg/m3左右，混凝土的容重達到2400kg/m3左右，經過多年的使用該技術已相當成熟。但隨著我國建築量的增加，碎石資源在逐年大幅減少，而且由於其混凝土容重大，建築物的自重也隨著增大，所用的建築材料鋼筋的數量也增加，為了加強房屋質量，成本就會居高不下；隨後開發的粘土陶粒混凝土在我國也已大規模使用，這類粘土燒成陶粒，製成的混凝土屬輕骨料混凝土，其性能良好，質輕。但毀壞耕地的現象非常嚴重，已為國家政策所限制。上述的混凝土目前己不符合我國現行的節能減排的政策，即破壞了有限的土地資源，也不利於節能環保。
發明內容為了保護環境，解決煤矸石的綜合利用問題，本發明的目的在於提供一種利用煤矸石作為骨料生產混凝土的製備方法。為了實現上述目的，本發明採用如下技術方案一種煤矸石混凝土，其特徵在於:所用的煤矸石為人工煅燒煤矸石，其煅燒溫度為110(TC-120(TC。上述的混凝土組份為人工煅燒煤矸石40-50%、水泥15-23%、中砂2528%與水5-12。/。混合配製而成。上述的人工煅燒煤矸石的粒徑為5-31.5隱，堆積密度為900-1200kg/m3，筒壓強度^7MPa，吸水率為8-15%,軟化係數小於0.8。本發明另一個目的是提供一種煤矸石混凝土的製備方法，具體步驟如下①、煤奸石製備與煅燒；將自燃煤矸石經鄂式破碎機破碎，經振動篩篩分後，取粒度直徑為5-31.5mm的骨料待用；②、煤粉摻料的加工；塊煤經球磨機磨細，細度為0.3imm的煤粉待用；③、將步驟①的煤矸石骨料送入迴轉窯乾燥筒內乾燥至含水率接近零，然後入迴轉窯煅燒，步驟②的煤粉從該迴轉窯尾部噴入，熱與所述煤矸石骨料逆向流動；其煅燒溫度為110(TC-120(TC，煅燒時間為40-60分鐘，製成人工煅燒煤矸石；、煅燒後的煤矸石經振動篩再次篩分，篩分成5mm到31.5mm幾種不同的粒度等級的粗骨料，其振動輸送速度為O.lm/s，使其煅燒後的煤矸石逐漸冷卻至5(y'C，其冷卻時間為2030分鐘；⑤、將步驟④的與水泥、中砂加水混合攪拌均勻後，製成的煤矸石混凝土；該混凝土的配比為人工煅燒煤矸石40-50%、水泥15-23%、中砂2528%、水5-12%。上述的人工煅燒煤矸石混凝土攪拌時間不少於3分鐘，坍落度為20-60mm。上述的人工煅燒煤矸石在步驟⑤配製混凝土之前還需噴水預溼，其預溼後的含水率為810%。本發明第三個目的，是提供一種人工煅燒煤矸石混凝土的製品，包括人工煅燒煤矸石混凝土內加入鋼筋配製用於房屋澆注的人工煅燒煤矸石鋼筋混凝土；和用人工煅燒煤矸石成型的路面磚、草坪磚、護坡磚以及煤矸石混凝土砌塊等。本發明配製的煤矸石混凝土的強度滿足LC15，LC20，LC25，LC30，LC35，LC40的強度等級，符合JGJ12-2006《輕骨料混凝土結構技術規程》的要求。採用本發明的技術方案，其有益效果如下l)煤矸石原料資源豐富，人工煅燒後的煤矸石，筒壓強度高、輕質、導熱係數低、節能且無放射性；是一種變廢為寶，再生資源的綠色建築材料，該混凝土可現澆、可預製，可用來配製高強度結構煤矸石混凝土製品，以人工煅燒煤矸石代替普通碎石和粘土，節省土地，對保護國土資源極為有利。2)能大量利用工業廢渣、減輕煤矸山對環境的影響，節約資源，減少對耕地的破壞。3)人工煅燒的煤矸石屬於輕骨料範疇，加入量可高於自燃煤矸石的加入量，配製成的混凝土強度、幹容量及吸水率均超過加入自燃煤矸石配製成的混凝土，可減輕建築物的自重，提高混凝土澆築件的強度，降低其工程造價。4)工藝簡單，不用新建設備，可以利用現有設備對自燃煤矸石進行煅燒，易於推廣實施。5)由煅燒煤矸石混配成的混凝土符合JGJ12-2006《輕骨料混凝土結構技術規程》的行業標準。是煤矸石綜合利用的一條重要途徑。本發明不僅具有巨大的經濟效益，而且在節地、節能、利廢和環境保護等方面具有顯著的社會效益，符合國家產業政策。具體實施例方式本發明的技術方案為用人工煅燒煤矸石製備煤矸石混凝土，其中，人工煅燒煤矸石的煅燒溫度為110(TC-120(TC。該煤矸石混凝土的原料配比為(重量百分比)人4工煅燒煤矸石40-50%、水泥15-23%、中砂2528%與水5-12%混合配製而成。其中，所用的人工煅燒煤矸石，粒徑為5-31.5咖，堆積密度為900-1200kg/m3，筒壓強度^7MPa，吸水率為8-15%，軟化係數小於O.8。上述人工煅燒煤矸石混凝土的配製方法，具體操作步驟如下①、煤矸石粗骨料製備與煅燒；將自燃煤矸石用鏟鬥車運入鄂式破碎機受料鬥，經鄂式破碎機破碎後，進入鬥式提升機，運到設於料倉上的振動篩，將細料篩出，粗料流入窯頭倉中間貯存。上述煤矸石破碎後的粒度直徑為5-31.5mm。②、煤粉摻料的加工；塊煤用自卸汽車運入，存於煤庫。用鏟鬥車將煤從煤庫運到提升機加料口。通過鬥提機煤被運到球磨機的進料料倉。料倉下設電磁振動給料機，煤通過電磁振動給料機均勻進入球磨機磨細，細度為0.31mm的煤粉通過鬥式提升機和螺旋輸送機送入煤粉庫備用。③、煤矸石煅燒；將步驟①破碎後的煤矸石碎塊由窯頭倉下的皮帶計量給料機均勻流出，進入雙筒迴轉窯的乾燥筒；煤矸石經迴轉窯內的煙氣乾燥至含水率接近於零，然後入窯煅燒，步驟②處理後的煤粉從窯尾噴入，煤粉燃燒的熱量與該自燃煤矸石逆向流動，煅燒溫度為1100。C-120(TC，煅燒時間為40-60分鐘。④、煅燒後的煤矸石經機械振動輸送機送入鬥式提升機再入慣性振動篩進行篩分，篩分成5mm到31.5mm範圍內的幾種不同粒度等級的粗骨料，機械振動輸送機輸送速度很慢，只有O.lm/s，以便煅燒後的高溫煤矸石逐漸冷卻至50°(]，以防劇冷的收縮應力對其混凝土結構產生破壞。篩上大於40mm的粗塊進入輥式破碎機破碎，經過破碎的碎料再入振動篩篩分。⑤、將步驟④處理後的人工煅燒煤矸石與水泥、中砂加水按比例混合攪拌均勻後，製成的人工煅燒煤矸石混凝土；人工煅燒煤矸石混凝土混合料的配比為人工煅燒煤矸石40-50%、水泥15-23%、中砂2528%與水5-12%。上述的人工煅燒煤矸石粗骨料混凝土攪拌時間不小於3分鐘，最佳時間為34分鐘，對落度為20-60mm。上述的人工煅燒煤矸石在步驟⑤配製混凝土之前還需要對該煅燒煤矸石進行預溼，可採用噴水方式，噴水後的人工煅燒煤矸石的含水率為810%。本發明還要求保護一種人工煅燒煤矸石混凝土的製品，包括在人工煅燒煤矸石混凝土內加入鋼筋配製用於房屋澆注的人工煅燒煤矸石鋼筋混凝土。包括用人工煅燒煤矸石混凝土製備路面磚、草坪磚、護坡磚、煤矸石混凝土砌塊等產品。本發明配製的煤矸石混凝土的強度滿足LC15,LC20，LC25，LC30，LC35，LC40的強度等級。以下通過具體配製實例對本發明作進一步的詳細說明實例1:用人工煅燒的煤矸石為粗骨料配製的煤矸石混凝土LCIO，每立方米混凝土其混合料的配比為人工煅燒煤矸石50%、32.5水泥15%、中砂27%、水8%混合後，通過現場攪拌配製，經28天養護後平均抗壓強度為12.5MPa。其中，選用有級配的人工煅燒煤矸石粗骨料，其粒度範圍為531.5mm，粗骨料的顆粒級配符合GB/T17431.1-1998國家標準的規定。上述人工煅燒煤矸石混凝土的水灰比WAX).60。由上述原料配比的人工煅燒混凝土通過現場攪拌配製，經28天養護後平均抗壓強度為12.5MPa。實例2:用人工煅燒的煤矸石為粗骨料配製的煤矸石混凝土LC20，每立方米混凝土其混合料的配比為人工煅燒煤矸石45%、32.5水泥17%、中砂28%、水10%，水的PH值=7-8。其中，選用有級配的人工煅燒煤矸石粗骨料，其粒度範圍為531.5mm,粗骨料的顆粒級配符合GB/T17431.1-1998國家標準的規定。上述人工煅燒煤矸石混凝土的水灰比W/C=0.53;通過現場攪拌配製，經28天養護後平均抗壓強度為22.7MPa。實例3:用人工煅燒的煤矸石為粗骨料配製的煤矸石混凝土LC30，每立方米混凝土其混合料的配比為人工煅燒煤矸石43%、42.5水泥22°/。、中砂26%、水9%;水的Wi值二7;其中，選用有級配的人工煅燒煤矸石粗骨料，其粒度範圍為531.5mm，粗骨料的顆粒級配符合GB/T17431.1-1998國家標準的規定。上述人工煅燒煤矸石混凝土的水灰比:W/C《.41;經攪拌現場配製28天養護，平均抗壓強度為33.2MPa。實例4:用人工煅燒的煤矸石為粗骨料配製的煤矸石混凝土LC40，每立方米混凝土其混合料的配比為人工煅燒煤矸石40%、42.5水泥23%、中砂25%、水12%;水的TO值=7;其中，選用有級配的人工煅燒煤矸石粗骨料，其粒度範圍為531.5mm，粗骨料的顆粒級配符合GB/T17431.1國家標準的規定。上述人工煅燒煤矸石混凝土的水灰比WAX).49;經攪拌現場配製28天養護，平均抗壓強度為43.8MPa。實例5:用人工煅燒的煤矸石為粗骨料配製的混凝土路面磚，抗壓強度等級為CC30;每立方米混凝土的配比為人工煅燒煤矸石粗骨料45%，42.5水泥22%，中砂28%，水5%;其中，選用有級配的人工煅燒煤矸石粗骨料，其粒度範圍為531.5im，粗骨料的顆粒級配符合GB/T17431.1國家標準的規定。上述原料混合後，經攪拌模壓成型；然後在40-5(TC的溫度下養護8小時，其平均抗壓強度為25Mpa，單塊最小抗壓強度值為21Mpa，再放置室外自然養護28天，平均抗壓強度值為32Mpa，單塊最小抗壓強度為26Mpa，符合中華人民共和國建材行業標準JC/T446-2000《混凝土路面磚標準》。實例6:用人工煅燒的煤矸石為粗骨料配製的混凝土空心砌塊，抗壓強度等級為5級；每立方米混凝土的配比為人工煅燒煤矸石粗骨料47%，粉煤灰5%，人工煅燒煤矸石細骨料0-28%，P.042.5水泥20%，水5%;其中，粗骨料選用有級配的人工煅燒煤矸石，其粒度範圍為531.5鵬，粗骨料的顆粒級配符合GB/T17431.1國家標準的規定；細骨料符合GB/T17431.1國家標準的規定。粉煤灰應符合JGJ28、GB/T1596的標準規定。上述人工煅燒煤矸石混凝土的水灰比:WAX).20;抗凍標號〉F25;砌塊乾燥表觀密度為1380kg/m3;上述原料混合後，經攪拌模壓成型；放置室外自然養護28天後，抗壓強度平均值為6.3Mpa，抗壓強度單塊最小為4.7Mpa，符合中華人民共和國GB/T15229-2002《輕集料混凝土小型空心砌塊》標準。用人工煅燒煤矸石加工成的混凝土路面磚，不但強度高，而且具有很好的透水性、耐磨性、抗凍性及經久耐用的特點。上述實例1-4配製的混凝土，其技術性能指標如下表技術性能指標tableseeoriginaldocumentpage7利用人工煅燒的煤矸石可以生產輕骨料混凝土的強度等級為LCIO，LC15，LC20，LC25，1X30，LC35,LC40等設計標號，符合JGJ12-2006《輕骨料混凝土結構技術規程》的行業標準，可以用於製作砼整間樓板、陽臺板、梯段梁、地溝板等構件，也可用於澆注房屋建築的梁、板、柱以及混凝土路面磚、草坪磚、護坡磚、混凝土砌塊等。權利要求1、一種煤矸石混凝土，其特徵在於它由人工煅燒煤矸石，水泥、中砂與水混合攪拌均勻配製而成，其原料配比為(佔重量百分比)人工煅燒煤矸石40-50％、水泥15-23％、中砂25～28％和水5-12％；所述人工煅燒煤矸石的煅燒溫度為1100℃-1200℃。2、根據權利要求l所述的煤矸石混凝土，其特徵在於所述人工煅燒煤矸石的粒徑為5-31.5mm，堆積密度為900-1200kg/ra3，筒壓強度》7MPa，吸水率為8-15%，軟化係數小於0.8。3、一種權利要求1所述煤矸石混凝土的製備方法，其特徵在於具體步驟如下①、煤矸石製備與煅燒；將自燃煤矸石經鄂式破碎機破碎，經振動篩篩分後，取粒度直徑為5-31.5mm的骨料待用；②、煤粉摻料的加工；塊煤經球磨機磨細，其細度為0.3lmm的煤粉待用；③、將步驟①的煤矸石骨料送入迴轉窯乾燥筒內乾燥至含水率接近零，然後將乾燥後的煤矸石骨料投入迴轉窯煅燒，步驟②的煤粉由該迴轉窯的窯尾噴入，煤粉燃燒的熱與所述煤矸石骨料逆向流動；所述煅燒溫度為110(rC-1200°C，煅燒時間為40-60分鐘；@、煅燒後的煤矸石經振動篩再次篩分，將粒徑在5-31.5mm範圍內的骨料篩分成不同等級的粗骨料，其振動輸送速度為0.lm/s，使經煅燒後的煤矸石逐漸冷卻至50"C，冷卻時間為2030分鐘；⑤、將經步驟④冷卻的粗骨料與水泥、中砂和水混合，各成份所佔重量百分比為人工煅燒煤矸石40-50%、水泥15-23%、中砂2528%與水5-12。/。混合後，投入攪拌機中攪拌均勻製成人工煅燒煤矸石混凝土。4、根據權利要求3所述的的製備方法，其特徵在於步驟④所述人工煅燒煤矸石粗骨料的堆積密度為900-1200kg/m3，筒壓強度》7MPa，吸水率為8-15%，軟化係數小於0.8。5、根據權利要求4所述的的製備方法，其特徵在於所述人工煅燒煤矸石粗骨料在步驟⑤配製所述混凝土之前還需噴水預溼，該人工煅燒煤矸石粗骨料的含水率為810%。6、根據權利要求3或4或5所述的製備方法，其特徵在於步驟⑤所述人工煅燒煤矸石混凝土的攪拌時間不少於3分鐘，坍落度為20-60Mi。7、根據權利要求3-6任一項所述的的製備方法，其特徵在於所述煤矸石混凝土的強度滿足LC15，LC20,LC25，LC30，LC35，LC40的強度等級。8、一種權利要求l-7任一項所述的人工煅燒煤矸石混凝土的製品，其特徵在於在所述人工煅燒煤矸石混凝土內加入鋼筋配製用於房屋澆注的人工煅燒煤矸石鋼筋混凝土。9、一種權利要求卜7任一項所述人工煅燒煤矸石混凝土的製品，包括用人工煅燒煤石幹石混凝土成型的路面磚、草坪磚、護坡磚、煤矸石混凝土砌塊。全文摘要本發明涉及一種煤矸石骨料作為主要原料的混凝土製品及其製備方法，特別是一種用人工煅燒煤矸石製備混凝土的方法屬於混凝土材料
技術領域：
。其中，所述煤矸石為人工煅燒煤矸石，其煅燒溫度為1100℃-1200℃；所述人煤矸石各成份所佔重量百分比為人工煅燒煤矸石40-50％、水泥15-23％、中砂25～28％與水5-12％混合攪拌均勻配製而成。本發明利用煤矸石筒壓強度高、輕質、導熱係數低、節能且無放射性等特點，變廢為寶，生產的混凝土可現澆、可預製，可用來配製高強度結構煤矸石混凝土；其工藝簡單，不用新建設備，可利用現有設備對自燃煤矸石進行煅燒；在節地、節能、利廢和環境保護等方面具有顯著的經濟及社會效益，符合國家產業政策，易於推廣實施。文檔編號C04B18/04GK101439952SQ20081024047公開日2009年5月27日申請日期2008年12月22日優先權日2008年12月22日發明者吳正直,康志永,張文遠,曲明富,錢金紅,高佔武,高海龍申請人:朝陽華龍企業集團有限公司