CN120136498B - 一种基于铁矿尾砂的混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种基于铁矿尾砂的混凝土及其制备方法

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Abstract

本发明涉及一种基于铁矿尾砂的混凝土及其制备方法，属于铁矿尾砂应用技术领域，所述混凝土的制备原料包括铁矿尾砂、河沙、硅酸盐水泥、自来水、粘合液和减水剂；其中，按重量份计，所述粘合液的制备原料为：20‑30份聚丙烯酰胺溶液、3‑6份氧化镁粉、5‑10份树脂、20‑25份聚丙烯纤维、10‑18份抗氧化剂和5‑12份乙酸丁酸纤维素粉；所述减水剂的制备原料为：6‑10份蒙脱石粉、10‑15份氧化铁粉、3‑8份玉米淀粉。现有的在混凝土当中添加铁矿尾砂会导致抗压强度和抗折强度下降，而在本申请当中铁矿尾砂与聚丙烯酰胺溶液、氧化镁粉、乙酸丁酸纤维素粉相互协同，减小铁矿尾砂对混凝土抗压强度和抗折强度的影响，增加混凝土当铁矿尾砂的含量，增加铁矿尾砂的消耗。

Description

一种基于铁矿尾砂的混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于铁矿尾砂应用技术领域，具体涉及一种基于铁矿尾砂的混凝土及其制备方法。
背景技术
铁矿尾砂是指铁矿石经过选矿后留下的废渣，其中包含铁矿石中的有益组分和有害组分，由于矿石的开采，导致铁矿尾砂囤积较多，长期存放会污染环境，通常会用于制备混凝土。
但是，在配置混凝土时，铁矿尾砂加入的比例与混凝土的强度存在反比的关系，也就是说，在混凝土中加入铁矿尾砂的比例越高，混凝土的强度越低，因此，为了增加混凝土的强度，需要减少铁矿尾砂的加入，这样会造成大量的铁矿尾砂难以消耗。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种基于铁矿尾砂的混凝土及其制备方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
本发明提供了一种基于铁矿尾砂的混凝土，所述混凝土包括铁矿尾砂、河沙、硅酸盐水泥、自来水、粘合液和减水剂；
其中，按重量份计，所述粘合液的制备原料为：20-30份聚丙烯酰胺溶液、3-6份氧化镁粉、5-10份树脂、20-25份聚丙烯纤维、10-18份抗氧化剂和5-12份乙酸丁酸纤维素粉；所述减水剂的制备原料为：6-10份蒙脱石粉、10-15份氧化铁粉、3-8份玉米淀粉。
作为本发明的进一步优化方案，按照重量份计，所述混凝土的制备原料为：20-35份铁矿尾砂、10-15份河沙、35-45份硅酸盐水泥、60-80份自来水、5-10份粘合液和8-15份减水剂。
作为本发明的进一步优化方案，所述聚丙烯酰胺溶液的制备过程为：将聚丙烯酰胺胶体放入容器当中搅拌30-45min，在搅拌过程中加入纯水与之混合，充分混合后得到聚丙烯酰胺溶液，所述搅拌速度为60rpm。
作为本发明的进一步优化方案，所述聚丙烯酰胺胶体与纯水的质量比为1:5。
作为本发明的进一步优化方案，所述树脂的制备过程为：将糠醇树脂和松香进行加热融合，得到树脂；所述抗氧化剂的制备过程为：将棕榈酸、硬脂酸镁、甘油进行混合，后加入蒸馏水，加热至80-120℃，得到抗氧化剂。
作为本发明的进一步优化方案，按重量份计，所述树脂的制备原料为：30-45份糠醇树脂和10-20份松香；所述抗氧化剂的制备原料为：20-35份棕榈酸、6-10份硬脂酸镁、10-20份甘油和50-60份蒸馏水。
本发明还提供一种基于铁矿尾砂的混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1，将聚丙烯酰胺溶液加热至100-120℃，当温度达到后进行搅拌，搅拌速度为80rpm，搅拌45-60min，在搅拌的第10min加入氧化镁粉和聚丙烯纤维，在搅拌的第20min加入树脂和乙酸丁酸纤维素粉，最后在搅拌的第30min加入抗氧化剂，得到粘合液；
S2，将蒙脱石粉、氧化铁粉和玉米淀粉进行混合，通过研磨工艺研磨至10-15nm，得到减水剂；
S3，将粘合液加入到自来水中，混合均匀后得到混合物，将混合物投入水泥搅拌机当中；
S4，将铁矿尾砂、河沙和酸盐水泥投入步骤S3中的盛有混合物的水泥搅拌机中，进行搅拌，在搅拌期间加入减水剂，混合均匀后得到混凝土。
作为本发明的进一步优化方案，所述步骤S4中的搅拌时长为20-35min，搅拌速度为60rpm。
本发明的有益效果在于：现有的在混凝土当中添加铁矿尾砂会导致抗压强度和抗折强度下降，而在本申请当中铁矿尾砂与聚丙烯酰胺溶液、氧化镁粉、乙酸丁酸纤维素粉相互协同，减小铁矿尾砂对混凝土抗压强度和抗折强度的影响，增加混凝土当铁矿尾砂的含量，增加铁矿尾砂的消耗。
具体实施方式
下面对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
实施例1
本实施例混凝土，制备方法：
将聚丙烯酰胺胶体放入容器当中搅拌30min，在搅拌过程中加入纯水与之混合，充分混合后得到聚丙烯酰胺溶液，所述搅拌速度为60rpm，聚丙烯酰胺胶体与纯水的质量比为1:5；
将30份糠醇树脂和10份松香进行加热融合，得到树脂；将20份棕榈酸、6份硬脂酸镁、10份甘油进行混合，后加入50份蒸馏水，加热至80℃，得到抗氧化剂；
将20份聚丙烯酰胺溶液加热至100℃，当温度达到后进行搅拌，搅拌速度为80rpm，搅拌45min，在搅拌的第10min加入3份氧化镁粉和20份聚丙烯纤维，在搅拌的第20min加入5份树脂和5份乙酸丁酸纤维素粉，最后在搅拌的第30min加入10份抗氧化剂，得到粘合液；
将6份蒙脱石粉、10份氧化铁粉、3份玉米淀粉进行混合，通过研磨工艺研磨至10nm，得到减水剂；
将5份粘合液加入到60份自来水中，混合均匀后得到混合物，将混合物投入水泥搅拌机当中；
将20份铁矿尾砂、10份河沙、35份硅酸盐水泥投入盛有混合物的水泥搅拌机中，进行搅拌(搅拌时长为20min，搅拌速度为60rpm)，在搅拌期间加入8份减水剂，混合均匀后得到混凝土。
实施例2
本实施例混凝土，制备方法：
将聚丙烯酰胺胶体放入容器当中搅拌35min，在搅拌过程中加入纯水与之混合，充分混合后得到聚丙烯酰胺溶液，所述搅拌速度为60rpm，聚丙烯酰胺胶体与纯水的质量比为1:5；
将35份糠醇树脂和15份松香进行加热融合，得到树脂；将28份棕榈酸、8份硬脂酸镁、15份甘油进行混合，后加入55份蒸馏水，加热至100℃，得到抗氧化剂；
将25份聚丙烯酰胺溶液加热至110℃，当温度达到后进行搅拌，搅拌速度为80rpm，搅拌50min，在搅拌的第10min加入5份氧化镁粉和22份聚丙烯纤维，在搅拌的第20min加入8份树脂和8份乙酸丁酸纤维素粉，最后在搅拌的第30min加入14份抗氧化剂，得到粘合液；
将8份蒙脱石粉、12份氧化铁粉、6份玉米淀粉进行混合，通过研磨工艺研磨至13nm，得到减水剂；
将8份粘合液加入到70份自来水中，混合均匀后得到混合物，将混合物投入水泥搅拌机当中；
将30份铁矿尾砂、12份河沙、40份硅酸盐水泥投入盛有混合物的水泥搅拌机中，进行搅拌(搅拌时长为30min，搅拌速度为60rpm)，在搅拌期间加入10份减水剂，混合均匀后得到混凝土。
实施例3
本实施例混凝土，制备方法：
将聚丙烯酰胺胶体放入容器当中搅拌45min，在搅拌过程中加入纯水与之混合，充分混合后得到聚丙烯酰胺溶液，所述搅拌速度为60rpm，聚丙烯酰胺胶体与纯水的质量比为1:5；
将45份糠醇树脂和20份松香进行加热融合，得到树脂；将35份棕榈酸、10份硬脂酸镁、20份甘油进行混合，后加入60份蒸馏水，加热至120℃，得到抗氧化剂；
将30份聚丙烯酰胺溶液加热至120℃，当温度达到后进行搅拌，搅拌速度为80rpm，搅拌60min，在搅拌的第10min加入6份氧化镁粉和25份聚丙烯纤维，在搅拌的第20min加入10份树脂和12份乙酸丁酸纤维素粉，最后在搅拌的第30min加入18份抗氧化剂，得到粘合液；
将10份蒙脱石粉、15份氧化铁粉、8份玉米淀粉进行混合，通过研磨工艺研磨至15nm，得到减水剂；
将10份粘合液加入到80份自来水中，混合均匀后得到混合物，将混合物投入水泥搅拌机当中；
将35份铁矿尾砂、15份河沙、45份硅酸盐水泥投入盛有混合物的水泥搅拌机中，进行搅拌(搅拌时长为35min，搅拌速度为60rpm)，在搅拌期间加入15份减水剂，混合均匀后得到混凝土。
对比例1
本对比例混凝土，制备方法：
将环氧树脂胶体放入容器当中搅拌35min，在搅拌过程中加入纯水与之混合，充分混合后得到环氧树脂溶液，所述搅拌速度为60rpm，环氧树脂胶体与纯水的质量比为1:5；
将35份糠醇树脂和15份松香进行加热融合，得到树脂；将28份棕榈酸、8份硬脂酸镁、15份甘油进行混合，后加入55份蒸馏水，加热至100℃，得到抗氧化剂；
将25份环氧树脂溶液加热至110℃，当温度达到后进行搅拌，搅拌速度为80rpm，搅拌50min，在搅拌的第10min加入5份氧化镁粉和22份聚丙烯纤维，在搅拌的第20min加入8份树脂和8份乙酸丁酸纤维素粉，最后在搅拌的第30min加入14份抗氧化剂，得到粘合液；
将8份蒙脱石粉、12份氧化铁粉、6份玉米淀粉进行混合，通过研磨工艺研磨至13nm，得到减水剂；
将8份粘合液加入到70份自来水中，混合均匀后得到混合物，将混合物投入水泥搅拌机当中；
将30份铁矿尾砂、12份河沙、40份硅酸盐水泥投入盛有混合物的水泥搅拌机中，进行搅拌(搅拌时长为30min，搅拌速度为60rpm)，在搅拌期间加入10份减水剂，混合均匀后得到混凝土。
对比例2
本对比例混凝土，制备方法：
将聚丙烯酰胺胶体放入容器当中搅拌35min，在搅拌过程中加入纯水与之混合，充分混合后得到聚丙烯酰胺溶液，所述搅拌速度为60rpm，聚丙烯酰胺胶体与纯水的质量比为1:5；
将35份糠醇树脂和15份松香进行加热融合，得到树脂；将28份棕榈酸、8份硬脂酸镁、15份甘油进行混合，后加入55份蒸馏水，加热至100℃，得到抗氧化剂；
将26.6份聚丙烯酰胺溶液加热至110℃，当温度达到后进行搅拌，搅拌速度为80rpm，搅拌50min，在搅拌的第10min加入24.5份聚丙烯纤维，在搅拌的第20min加入8.5份树脂和8.5份乙酸丁酸纤维素粉，最后在搅拌的第30min加入16份抗氧化剂，得到粘合液；
将8份蒙脱石粉、12份氧化铁粉、6份玉米淀粉进行混合，通过研磨工艺研磨至13nm，得到减水剂；
将8份粘合液加入到70份自来水中，混合均匀后得到混合物，将混合物投入水泥搅拌机当中；
将30份铁矿尾砂、12份河沙、40份硅酸盐水泥投入盛有混合物的水泥搅拌机中，进行搅拌(搅拌时长为30min，搅拌速度为60rpm)，在搅拌期间加入10份减水剂，混合均匀后得到混凝土。
对比例3
本对比例混凝土，制备方法：
将聚丙烯酰胺胶体放入容器当中搅拌35min，在搅拌过程中加入纯水与之混合，充分混合后得到聚丙烯酰胺溶液，所述搅拌速度为60rpm，聚丙烯酰胺胶体与纯水的质量比为1:5；
将35份糠醇树脂和15份松香进行加热融合，得到树脂；将28份棕榈酸、8份硬脂酸镁、15份甘油进行混合，后加入55份蒸馏水，加热至100℃，得到抗氧化剂；
将27.6份聚丙烯酰胺溶液加热至110℃，当温度达到后进行搅拌，搅拌速度为80rpm，搅拌50min，在搅拌的第10min加入5.6份氧化镁粉和24.3份聚丙烯纤维，在搅拌的第20min加入9份树脂，最后在搅拌的第30min加入15.5份抗氧化剂，得到粘合液；
将8份蒙脱石粉、12份氧化铁粉、6份玉米淀粉进行混合，通过研磨工艺研磨至13nm，得到减水剂；
将8份粘合液加入到70份自来水中，混合均匀后得到混合物，将混合物投入水泥搅拌机当中；
将30份铁矿尾砂、12份河沙、40份硅酸盐水泥投入盛有混合物的水泥搅拌机中，进行搅拌(搅拌时长为30min，搅拌速度为60rpm)，在搅拌期间加入10份减水剂，混合均匀后得到混凝土。
对比例4
本对比例混凝土，制备方法：
将8份蒙脱石粉、12份氧化铁粉、6份玉米淀粉进行混合，通过研磨工艺研磨至13nm，得到减水剂；
将8份粘合液加入到70份自来水中，混合均匀后得到混合物，将混合物投入水泥搅拌机当中；
将12份河沙和40份硅酸盐水泥投入盛有混合物的水泥搅拌机中，进行搅拌(搅拌时长为30min，搅拌速度为60rpm)，在搅拌期间加入10份减水剂，混合均匀后得到混凝土。
对比例5
本对比例混凝土，制备方法：
将8份蒙脱石粉、12份氧化铁粉、6份玉米淀粉进行混合，通过研磨工艺研磨至13nm，得到减水剂；
将30份铁矿尾砂、12份河沙、40份硅酸盐水泥投入盛有混合物的水泥搅拌机中，进行搅拌(搅拌时长为30min，搅拌速度为60rpm)，在搅拌期间加入10份减水剂，混合均匀后得到混凝土。
(一)性能测试
1.1、取实施例1-3以及对比例1-5制得的混凝土样品，在3d和28d龄期依据《混凝土强度检验评定标准》GB/T50107-2010进行抗压强度、抗折强度性能检测，试验用硅酸盐水泥(购自于无锡市江淮建材科技有限公司)、河砂(选用ISO标准砂)、铁矿尾砂(符合GB/T31288-2014，细度模数为1.5-0.7的特细砂)。
表1产品性能测试
测试结果如上表1所示，将实施例1-3进行对比，发现实施例2所采用的重量份配比出来的混泥土在抗压强度和抗折强度上均为最优；将对比例1与实施例2进行对比，发现对比例1与实施例2的区别在于对比例1将聚丙烯酰胺溶液更改为环氧树脂溶液，更改之后使得对比例1在抗压强度和抗折强度上没有实施例2好；将对比例2与实施例2进行对比，发现对比例2与实施例2的区别在于对比例2没有加入氧化镁粉，使得对比例2在抗压强度和抗折强度上没有实施例2好；将对比例3与实施例2进行对比，发现对比例3与实施例2的区别在于对比例3缺少乙酸丁酸纤维素粉，使得对比例3在抗压强度和抗折强度上没有实施例2好；将对比例4与实施例2进行对比，发现对比例4与实施例2的区别在于对比例4缺少铁矿尾砂和粘合液，使得对比例4在3d时抗压强度和抗折强度上比实施例2好，但是在经过28d后对比例4的抗压强度和抗折强度上略低于实施例2；将对比例5与实施例2进行对比，发现对比例5与实施例2的区别在于对比例5缺少粘合液，使得对比例5在3d时28d时抗压强度和抗折强度上没有实施例2好；
综上所述，影响混凝土抗压强度和抗折强度的因素有很多，其中在混凝土当中添加聚丙烯酰胺溶液、氧化镁粉、乙酸丁酸纤维素粉、氧化铁粉和抗氧化剂对混凝土的抗压强度和抗折强度影响较大，并且现有的在混凝土当中添加铁矿尾砂会导致抗压强度和抗折强度下降，而在本申请当中铁矿尾砂与聚丙烯酰胺溶液、氧化镁粉、乙酸丁酸纤维素粉相互协同，使得实施例2在第28d时由于对比例4没有添加铁矿尾砂混凝土的抗压强度和抗折强度。
1.2、取实施例1-3以及对比例1-5制得的混凝土样品，分别置于容器当中，在-5℃环境中，采用维卡仪检测实施例1-3以及对比例1-4制得混凝土样品的初凝时间和终凝时间。
表2产品性能测试
组别 初凝时间/min 终凝时间/min
实施例1 50 155
实施例2 45 150
实施例3 48 150
对比例1 56 240
对比例2 65 245
对比例3 60 240
对比例4 45 160
对比例5 63 180
测试结果如上表2所示，经过对比可以看出，采用实施例2方法制备的混凝土初凝时间与对比例4相同，但是在终凝时间上比实施例2所用的时间长，以此说明不添加铁矿尾砂的不会影响混凝土的初凝时间但是会影响混凝土的终凝时间，而实施例2当中所添加的聚丙烯酰胺溶液、氧化镁粉、乙酸丁酸纤维素粉与铁矿尾砂相互协同，可以帮助混凝土缩短终凝时间。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于铁矿尾砂的混凝土，其特征在于，所述混凝土的制备原料包括铁矿尾砂、河沙、硅酸盐水泥、自来水、粘合液和减水剂；
其中，按重量份计，所述粘合液的制备原料为：20-30份聚丙烯酰胺溶液、3-6份氧化镁粉、5-10份树脂、20-25份聚丙烯纤维、10-18份抗氧化剂和5-12份乙酸丁酸纤维素粉；所述减水剂的制备原料为：6-10份蒙脱石粉、10-15份氧化铁粉、3-8份玉米淀粉。
2.根据权利要求1所述的一种基于铁矿尾砂的混凝土，其特征在于，按照重量份计，所述混凝土的制备原料为：20-35份铁矿尾砂、10-15份河沙、35-45份硅酸盐水泥、60-80份自来水、5-10份粘合液和8-15份减水剂。
3.根据权利要求2所述的一种基于铁矿尾砂的混凝土，其特征在于，所述聚丙烯酰胺溶液的制备过程为：将聚丙烯酰胺胶体放入容器当中搅拌30-45min，在搅拌过程中加入纯水与之混合，充分混合后得到聚丙烯酰胺溶液，所述搅拌速度为60rpm。
4.根据权利要求3所述的一种基于铁矿尾砂的混凝土，其特征在于，所述聚丙烯酰胺胶体与纯水的质量比为1:5。
5.根据权利要求1所述的一种基于铁矿尾砂的混凝土，其特征在于，所述树脂的制备过程为：将糠醇树脂和松香进行加热融合，得到树脂；所述抗氧化剂的制备过程为：将棕榈酸、硬脂酸镁、甘油进行混合，后加入蒸馏水，加热至80-120℃，得到抗氧化剂。
6.根据权利要求5所述的一种基于铁矿尾砂的混凝土，其特征在于，按重量份计，所述树脂的制备原料为：30-45份糠醇树脂和10-20份松香；所述抗氧化剂的制备原料为：20-35份棕榈酸、6-10份硬脂酸镁、10-20份甘油和50-60份蒸馏水。
7.一种权利要求1-6任一所述的基于铁矿尾砂的混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，将聚丙烯酰胺溶液加热至100-120℃，当温度达到后进行搅拌，搅拌速度为80rpm，搅拌45-60min，在搅拌的第10min加入氧化镁粉和聚丙烯纤维，在搅拌的第20min加入树脂和乙酸丁酸纤维素粉，最后在搅拌的第30min加入抗氧化剂，得到粘合液；
S2，将蒙脱石粉、氧化铁粉和玉米淀粉进行混合，通过研磨工艺研磨至10-15nm，得到减水剂；
S3，将粘合液加入到自来水中，混合均匀后得到混合物，将混合物投入水泥搅拌机当中；
S4，将铁矿尾砂、河沙和酸盐水泥投入步骤S3中的盛有混合物的水泥搅拌机中，进行搅拌，在搅拌期间加入减水剂，混合均匀后得到混凝土。
8.根据权利要求7所述的一种基于铁矿尾砂的混凝土的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中的搅拌时长为20-35min，搅拌速度为60rpm。
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