[發明專利]一種高強低干燥收縮全煤矸石骨料水泥砂漿及其制備方法

有效

• 申請號: 202110245001.2
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN112960954B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 王愛國;朱愿愿;孫道勝;劉開偉;徐海燕;管艷梅;董偉偉;郝發軍;黃濛;楊雪雷
• 申請（專利權）人: 安徽建筑大學
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04;C04B20/06;C04B18/12
• 代理公司: 西安匯恩知識產權代理事務所(普通合伙) 61244
• 代理人: 張延長

本發明提供了一種高強低干燥收縮全煤矸石骨料水泥砂漿，由煅燒煤矸石細骨料或者煅燒煤矸石復合細骨料、P.Ⅱ52.5硅酸鹽水泥、聚羧酸減水劑和水制成，還提供了制備方法：將水和水泥攪拌混合得到水泥凈漿，然后將煅燒煤矸石細骨料或者煅燒煤矸石復合細骨料分2次加入至所述水泥凈漿中，經攪拌、振搗成型、預養24h后拆模、水養，得到高強低干燥收縮全煤矸石骨料水泥砂漿。本發明的全煤矸石骨料水泥砂漿抗壓和抗折強度高、砂漿基體密實、界面結合好、抗干燥收縮性能優，可克服傳統煤矸石骨料水泥砂漿強度低、干燥收縮大等問題，實現煤矸石資源化利用及高性能全煤矸石骨料水泥砂漿的制備。

技術領域

本發明屬于固廢資源化利用和水泥砂漿技術領域，具體涉及一種高強低干燥收縮全煤矸石骨料水泥砂漿及其制備方法。

背景技術

我國是世界最大的煤炭生產和消耗國，煤矸石是采煤和洗煤過程排放的固體廢棄物，其產量約占采煤總量的10％～25％，是排放量最大的工業固體廢棄物之一。目前，煤矸石的利用多集中在填埋、筑路、發電、制磚和化工等領域，但其利用率和附加值仍然不高，煤矸石的長期堆積不僅是資源的浪費，而且經自燃、淋溶后對空氣、水源、土體和生態環境造成了嚴重污染。煤矸石豐富礦物資源，經煅燒活化、粉磨后可用作水泥混合材、混凝土摻合料和堿激發膠凝材料原料，但煤矸石組成復雜且波動大、摻量小等因素也限制了其大規模產業化應用。當下，天然砂石骨料日益短缺，過渡開采給生態環境造成了巨大壓力，解決骨料資源供給、尋找砂石骨料替代原料成為重要研究領域。煤矸石作為大宗固廢具有制備砂石骨料的巨大潛力。煤矸石中碳質等有機雜質較多、組成和結構復雜，更適合降低顆粒粒徑作為細骨料使用。原狀煤矸石作為粗骨料制備混凝土雖然能夠減少破碎能耗，成本低，但是制備的混凝土普遍存在強度低、界面粘結差、耐久性差、干燥收縮大、體積穩定性不良等問題，不能充分發揮煤矸石中粘土礦物資源的獨特優勢。目前，砂石骨料日益短缺，未經處理的煤矸石作為骨料使用一般用于制備C20～C30等級普通混凝土/砂漿，雖可部分減少天然碎石開采、增加煤矸石利用率，但對煤矸石規模化應用以及制備高性能煤矸石混凝土/砂漿并無幫助。

砂漿和混凝土在低濕度環境下易產生干燥收縮變形，干燥收縮率大將加速砂漿和混凝土收縮開裂，造成其耐久性不良、降低其服役期限和安全性。骨料粒形、強度和骨料-基體的界面結構是約束其收縮的關鍵因素，煤矸石砂漿除需具備一定的力學性能外，還應具有優良的體積穩定性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種高強低干燥收縮全煤矸石骨料水泥砂漿及其制備方法，該全煤矸石骨料水泥砂漿抗壓和抗折強度高、砂漿基體密實、界面結合好、抗干燥收縮性能優，有利于將煤矸石資源利益最大化，煤矸石細骨料中碳粉的燃燒可充分釋放熱能，同發電和供暖系統形成產業鏈，促進煤矸石無害化、零污染利用，全面提升煤矸石利用率和附加值，解決煤矸石長期大量堆積產生的環境污染問題，也能夠進一步彌補砂石骨料資源短缺的現狀，并且克服混凝土/砂漿強度低、干燥收縮大等問題，實現煤矸石資源化利用及高性能全煤矸石骨料水泥砂漿的制備。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種高強低干燥收縮全煤矸石骨料水泥砂漿，由以下重量份的原料制成：煅燒煤矸石細骨料或者煅燒煤矸石復合細骨料1195份～1222份、P.Ⅱ52.5硅酸鹽水泥450份、聚羧酸減水劑5.4份和水225份；

所述煅燒煤矸石細骨料為粒徑≤4.75mm的原狀煤矸石于溫度為600℃～900℃的條件下煅燒而成；

所述煅燒煤矸石復合細骨料由以下質量分數的原料組成:煅燒煤矸石細骨料a20％、煅燒煤矸石細骨料b 70％，余量為煅燒煤矸石細骨料c；

所述煅燒煤矸石細骨料a為2.36mm≤粒度d1＜4.75mm的原狀煤矸石在溫度為900℃的條件下煅燒而成；

所述煅燒煤矸石細骨料b為0.15mm≤粒度d2＜2.36mm的原狀煤矸石在溫度為750℃的條件下煅燒而成；