[发明专利]利用氧化铁空心球制备高强度纳米固废混凝土及其方法

说明书

本发明提供一种利用氧化铁空心球制备高强度纳米固废混凝土及其方法，混凝土各组分为：胶凝材料100份，粗骨料155～196份，细骨料132～282份，高效减水剂2.2～2.8份，以及主要由纳米硅灰石粉2～5份、氧化铁空心球2～5份、转炉二次除尘灰1～4份、冷轧废乳化液10～25份、硫酸钠0.0125～0.025份、氧化铁粉0.00625～0.0125份、乙二醇0.0125～0.025份组成的外加剂，水29～32份。制备方法为：先将粗、细骨料混合，加入胶凝材料混合，再加高效减水剂和补充水混合，搅拌后注入混凝土运输车，在加入减水剂和补充水之前或者同时加入经消解处理后的转炉二次除尘灰和经分散处理后的纳米硅灰石粉。本发明通过氧化铁空心球促进纳米材料分散提高纳米固废混凝土的强度，混凝土中冶金固废掺量≥75％，实现冶金固废的高值化利用。

技术领域

本发明属于建筑材料领域，特别涉及一种利用氧化铁空心球制备高强度纳米固废混凝土及其方法。

背景技术

近年来，研究人员通过不断探索掺加纳米材料改性混凝土的方法，发现纳米材料对混凝土力学和耐久性的提高主要由于其可促进水化，使水化产物均匀、晶体细化、密实，改善界面区，降低孔隙率及使荷载下微裂缝细化等机制。采用纳米组装技术，将纳米材料生长或嫁接到微米级矿物掺合料和纤维上，形成微纳多尺度材料，一方面可以解决纳米材料在较大掺量下仍能均匀分散于混凝土中，另一方面可以通过纤维空间网络、微纳尺度效应和纳米材料对纤维表面的处理来显著改善混凝土的微观结构，变形能力和抗震性远优于普通高强混凝土。纳米材料对混凝土力学和耐久性的增强或改性主要由于其可促进水化，使水化产物均匀、晶体细化、密实，改善界面区，降低孔隙率及孔径，使荷载下微裂缝细化等机制。

微纳米材料能够提高混凝土强度等性能指标，但是在高强度混凝土(C60以上)性能方面表现不明显。

1、一种含粉煤灰的尾矿废石高强混凝土的制备方法(申请号：CN201210238942.4)，同时利用采矿废石、选矿尾矿和粉煤灰、脱硫石膏、矿渣等多种固体废弃物，缺点在于要将胶凝材料两次粉磨比表面积到要求，工艺繁琐，耗时费能，工业应用难度大，简单利用废石、尾矿，由于其受到废石强度及压碎值影响，混凝土强度不能够有更大幅度的提高。

2、铁尾矿水泥柱及其制备方法(申请号：CN201510574415.4)，将铁尾矿石、河沙、粉煤灰、高炉矿渣、纳米二氧化钛混合制得混凝土。其利用铁矿尾矿废石，采用河沙，而没有利用铁尾矿砂，采用价格昂贵的纳米二氧化钛，用途单一，未能改善混凝土的致密性、抗渗性等方面性能，实用性和经济性差。

上述专利使用一些固体废弃物与纳米材料，但是难以提高混凝土的强度，不适合制备高强固废混凝土。

发明内容

本发明提供一种利用氧化铁空心球制备高强度纳米固废混凝土及其方法，利用经除铁处理后的转炉二次除尘灰消解反应微膨胀效应、纳米硅灰石参与的水化反应，以及与其他冶金固废的协同效应；纳米颗粒分散到氧化铁空心球空腔内，得益于氧化铁空心球良好的分散性，纳米颗粒能够更加均匀分散到混凝土中，形成的晶须贯穿于空心球内外，晶须相互交织成网状，进而提高混凝土的强度，满足高强度混凝土的应用性能等要求。

本发明制备的混凝土所用砂石料可完全使用冶金固废，冶金固废在混凝土中掺量≥75％。

为了实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种利用氧化铁空心球制备高强度纳米固废混凝土，通过氧化铁空心提高纳米混凝土强度，各组分的质量份数为：胶凝材料100份，粗骨料155～196份，细骨料132～282份，高效减水剂2.2～2.8份，以及由纳米硅灰石粉2～5份、氧化铁空心球2～5份、转炉二次除尘灰1～4份、冷轧废乳化液10～25份、氧化铁粉0.00625～0.0125份、硫酸钠0.0125～0.025份、乙二醇0.0125～0.025份组成的外加剂，水29～32份。