[發明專利]高鎂廢石粉基復合礦物摻合料及在中等強度混凝土中的應用

有效

• 申請號: 201510273672.4
• 申請日: 2015-05-26
• 公開（公告）號: CN104909592B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 紀友紅;鐘克輝;李巍;曾榮;王高峰;吳有武;勞里林
• 申請（專利權）人: 華潤水泥技術研發（廣西）有限公司
• 主分類號: C04B18/30
• 分類號: C04B18/30;C04B28/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 郭煒綿

技術領域

本發明屬于建筑材料領域，具體涉及一種高鎂廢石粉基復合礦物摻合料及其在中等強度混凝土中的應用。

背景技術

隨著水泥和混凝土行業的不斷發展，大量優質的石灰石資源不斷被消耗，石灰石礦山的廢棄礦物也逐年增加，這些廢棄物長期堆存于地表，不僅占用了大量土地資源，也對環境有著潛在的危害，如造成土壤和水環境的污染、破壞植被等。因此，如何處理石灰石礦山廢棄物，進而節省堆存土地，減輕環境壓力，是水泥行業亟待解決的重要課題。

眾所周知，在開采石灰石礦山時，優質的石灰石資源質地純正，主要成分為CaCO₃，可直接用于煅燒水泥。部分石灰石中含鎂較高，對水泥安定性產生影響，因此，國標對水泥中氧化鎂的含量有一定限制，通常要求不超過5.0％。這就直接限制了含鎂石灰石在水泥中的利用，只能做廢棄處理。

隨著國家節能減排、可持續發展等政策的提出，國內研究者、企業對高鎂廢石進行了嘔心瀝血的研究，也取得一定成果，主要有用高鎂廢石配水泥生料煅燒生產熟料、作為水泥混合材、用高鎂廢石作混凝土粗細骨料三方面，但未有用高鎂廢石做混凝土摻合料的相關報導。高鎂廢石適量用于配制水泥生料時，其在高溫狀態形成方鎂石晶格，可降低水泥熟料液相量形成溫度；適量作為混合材或骨料時，鎂主要以碳酸鎂等惰性鎂存在，可類似于普通石灰石使用，降低水泥生產成本。

高鎂廢石應用較少，綜合利用有限，且用作水泥生料時，必須嚴格控制鎂含量，否則煅燒后的水泥易引起安定性不良；用于混合材時，受比表面積等國家標準指標、使用習慣等影響，限制了高鎂石灰石的使用量；用作骨料時，普遍認為會引起堿碳酸反應，推廣受到限制。總之，目前高鎂廢石大多當廢棄物處理，造成資源浪費。

導致上述缺陷的原因有：

(1)國標對水泥中氧化鎂的含量有一定限制，通常要求不超過5.0％，限制高鎂廢石的運用，且高鎂廢石煅燒后，含鎂礦物轉化成活性MgO，在水泥水化過程中易引起水泥膨脹開裂；

(2)我國JC/T?600-2010《石灰石硅酸鹽水泥》規定石灰石作混合材時，碳酸鈣含量不小于75.0％，三氧化二鋁含量不大于2.0％，水泥中石灰石含量小于25％，且水泥比表面積一般控制在400m²/kg以下；

(3)在人們的觀念中，高鎂廢石作骨料時，易發生堿碳酸反應，引起混凝土體積膨脹開裂，因此一般不會用高鎂廢石做骨料。

(4)濕排粉煤灰由于與水、爐底灰等一起混排，導致其活性較低、雜質含量較高、勻質性差，限制了濕排粉煤灰的推廣應用，還可能具有潛在危害性。

另外，隨著建筑行業的不斷發展，混凝土的需求量也逐漸增大。主流摻合料是干排粉煤灰、礦粉，也有采用普通石灰石粉單獨做摻合料或和礦粉、干排粉煤灰等混合作礦物摻合料。但現在干排粉煤灰和礦粉已供不應求，有的地區甚至無摻合料可用，價格也節節攀升，“假干排灰”等不合格品日漸增多，造成混凝土的成本增加且質量極其不穩定，生產難以控制。

濕排粉煤灰由于與水、爐底灰等一起混排，導致其活性較低、雜質含量較高、勻質性差，限制了濕排粉煤灰的推廣應用，長年堆放將占用土地資源、污染土壤和地下水等，威脅人類健康。

加之近年來，我國錳工業的發展迅速，錳渣治理以及綜合回收利用問題也日益突出。目前大量未經處理的錳渣直接長期堆積，將會對周圍環境造成嚴重污染。

因此，用高鎂廢石、濕排粉煤灰、工業錳渣等工業廢渣制備混凝土用摻合料是解決廢石堆積、干排粉煤灰、錳渣堆積的新途徑，同時也可緩解干排煤灰、礦粉、硅粉等摻合料的緊缺問題。

發明內容

針對上述技術、資源、觀念等方面的問題，本發明的首要目的在于提供一種高鎂廢石粉基復合礦物摻合料的制備方法。

本發明的另一目的在于提供由上述方法制得的高鎂廢石粉基復合礦物摻合料。

本發明的再一目的在于提供上述的高鎂廢石粉基復合礦物摻合料在中等強度混凝土中的應用，本發明的高鎂廢石粉基復合礦物摻合料僅含有少量熟料和礦渣，應用于混凝土中時，可替代現有的摻合料和部分水泥，并可降低混凝土用水量，進而降低成本。同時，可改善混凝土工作性能，增加混凝土的密實性。

同時，本發明所采用的混凝土粗細骨料也可為高鎂廢石，改變了傳統上避免使用高鎂廢石作混凝土粗細骨料的觀念；并提供一種使用高鎂廢石摻合料、高鎂廢石粗細骨料的混凝土。

本發明的目的通過下述技術方案實現：

一種高鎂廢石粉基復合礦物摻合料的制備方法，包括以下步驟：