本发明属于混凝土,尤其涉及一种基于锂渣、磷渣多固废材料的碱集料抑制剂制备方法、掺加碱集料抑制剂的普通混凝土及其制备方法。
背景技术:
1、目前碱集料抑制剂效果最为显著有效的锂盐及其复合物,成本昂贵,有碍大规模应用。
2、随着锂矿冶炼规模的增长,锂渣产量逐年增加,其资源化利用的必要性日趋凸显。锂渣是提取锂盐的副产品,每冶炼1吨碳酸锂约产生30吨锂渣,因此锂渣的资源化利用不仅有助于解决固体废物处理的问题还能降低材料成本。锂渣中不仅残留微量的锂元素,同时含有大量的sio2和al2o3等,磷渣的主要成分是sio2和cao,均有较高的火山灰活性,能够消耗混凝土体系中的碱物质,发生二次水化反应,生成稳定的水化产物。开发基于锂渣、磷渣等多固废材料的碱集料抑制剂,应用于混凝土中,可以提高混凝土的耐久性等性能。
3、名称为一种盐湖提锂副产锂渣的处理方法、混凝土碱集料反应抑制剂及其应用(专利号cn201410150737.1)提供了一种已锂渣为原料的混凝土碱集料抑制剂,其将将盐湖提锂副产锂渣研磨后过筛,然后过筛后的产物经水洗、沉淀、过滤,收集固体并干燥。获得的锂渣可以作为混凝土碱集料反应用的抑制剂,该抑制剂避免了氯化钠对混凝土钢筋锈蚀和混凝土碱集料反应的加剧,具有掺量少、抑制效果好的特点。该专利将制备得到的碱集料抑制剂以30%比例代替部分水泥制备混凝土,21天后混凝土的膨胀率最低可以达到0.081。
4、名称为基于工业固废材料的混凝土碱骨料反应抑制剂及混凝土(专利号cn202110255011.4)提供了一种碱集料反应抑制剂,该抑制剂包括以下重量份的原料:磷渣粉20~60重量份,粉煤灰60~120重量份,硅灰20~40重量份,碳酸锂0.1~0.25重量份,硝酸钡0.1~0.3重量份,氯化钡0.1~0.2重量份。将该抑制剂应用于普通混凝土中,养护14天后膨胀率可以低至0.009%。
5、以上两项专利中均使用锂渣和/或磷渣作为制备碱集料抑制剂的部分组分,制备的碱集料抑制剂应用于混凝土中之后膨胀率均可满足使用要求,但是抑制碱反应的效果仍有提升的空间。其次,由于锂渣粉呈多孔结构、比表面积较大,需水量大,容易导致混凝土流动度降低。磷渣粉加入水泥体系中,使水泥凝结时间变长,易使混凝土的早期强度降低。因此,利用锂渣、磷渣特性协同作用,开发够抑制碱集料反应的发生,同时还能使混凝土的抗压强度、抗渗性和抗冻性提高的基于锂渣、磷渣多固废材料的碱集料抑制剂是十分有必要的。
技术实现思路
1、为充分发挥锂渣和磷渣活性,本发明提出了一种基于锂渣、磷渣多固废材料的碱集料抑制剂制备方法、掺加碱集料抑制剂的普通混凝土及其制备方法。将废渣经高温煅烧、急速冷却后磨成粉末,同时复合其他矿物,不仅能够抑制碱集料反应的发生,同时还能使混凝土的抗压强度、抗渗性和抗冻性等得到提高。
2、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
3、技术目的一:一种基于锂渣、磷渣多固废材料的碱集料抑制剂,包括以下质量份的原料:锂渣粉25-50份,磷渣粉30-40份,硅粉15-25份,硫酸钠5-10份和三萜皂苷0.05-0.2份;所述锂渣粉使用前需要进行高温煅烧预处理;所述磷渣粉使用前需要进行高温煅烧预处理。
4、进一步地,所述锂渣粉的高温煅烧预处理方法具体为:将锂渣在900℃下煅烧,在此温度下成球率最高,然后研磨至细度为800m2/kg,成球率在70%以上。
5、进一步地,所述磷渣粉的高温煅烧预处理方法具体为:将磷渣、石英砂与天然泡碱混合均匀,高温煅烧呈熔融状态,急速冷却后研磨至细度为400m2/kg。
6、更进一步地,所述磷渣粉、石英砂与天然泡碱的质量比为20∶1∶0.5。
7、技术目的二:一种所述基于锂渣、磷渣多固废材料的碱集料抑制剂的制备方法,包括以下步骤:按质量称取原料,将经过预处理的锂渣粉和磷渣粉与硅粉、硫酸钠和三萜皂苷混合,搅匀。
8、技术目的三:一种掺加碱集料抑制剂的普通混凝土,利用所述基于锂渣、磷渣多固废材料的碱集料抑制剂等质量取代10-20wt%的水泥。
9、进一步地,所述普通混凝土包括以下质量份的原料:水泥14-16份,碱集料抑制剂1-4份,人工砂30份,石子45份和水7.5份。
10、进一步地,所述人工砂具有碱活性,碱活性骨料占人工砂质量百分比为3.2%,砂细度模数2.8。
11、进一步地,所述石子包括粒径为5-10mm石子、10-16mm石子和16-20mm石子,三者质量比为1∶1∶1。
12、技术目的四:一种所述掺加碱集料抑制剂的普通混凝土的制备方法,包括以下步骤:按质量称取原料,将水泥、碱集料抑制剂、人工砂、石子和水混合,搅拌,即得到普通混凝土。
13、与现有技术相比,本发明具有如下优点和技术效果:
14、本发明将锂渣、磷渣分别经高温煅烧、粉磨后,与硅粉、硫酸钠、粉剂三萜皂苷复合成一种碱集料抑制剂,等质量的替代10-20wt%的水泥,通过与水泥发生二次反应,消耗体系中的碱,从而起到抑制碱骨料反应的作用。粉磨后的锂渣粉呈玻璃体结构,通过玻璃体效应增加了混凝土流动度。粉磨后的磷渣粉、硅粉可以使混凝土体系更加密实,提高混凝土抗渗性。硫酸钠促进水泥的早强水化,减少由于磷渣的加入造成的早期强度损失。粉剂三萜皂苷会引入微小气泡,增加了混凝土流动性,混凝土硬化后产生的气孔,可为活性骨料与浆体界面发生碱硅酸反应形成的膨胀性碱硅胶提供可迁移的缓冲空间,从而降低膨胀率;微小气泡的引入,还能提高混凝土的抗冻性。
1.一种基于锂渣、磷渣多固废材料的碱集料抑制剂,其特征在于,包括以下质量份的原料:锂渣粉25-50份,磷渣粉30-40份,硅粉15-25份,硫酸钠5-10份和三萜皂苷0.05-0.2份;所述锂渣粉使用前需要进行高温煅烧预处理;所述磷渣粉使用前需要进行高温煅烧预处理。
2.根据权利要求1所述的基于锂渣、磷渣多固废材料的碱集料抑制剂,其特征在于,所述锂渣粉的高温煅烧预处理方法具体为:将锂渣在900℃下煅烧,然后研磨至细度为800m2/kg,成球率在70%以上。
3.根据权利要求1所述的基于锂渣、磷渣多固废材料的碱集料抑制剂,其特征在于,所述磷渣粉的高温煅烧预处理方法具体为:将磷渣、石英砂与天然泡碱混合均匀,高温煅烧呈熔融状态,急速冷却后研磨至细度为400m2/kg。
4.根据权利要求3所述的基于锂渣、磷渣多固废材料的碱集料抑制剂,其特征在于,所述磷渣粉、石英砂与天然泡碱的质量比为20∶1∶0.5。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的基于锂渣、磷渣多固废材料的碱集料抑制剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:按质量称取原料,将经过预处理的锂渣粉和磷渣粉与硅粉、硫酸钠和三萜皂苷混合,搅匀。
6.一种掺加碱集料抑制剂的普通混凝土,其特征在于,利用权利要求1-4任一项所述的基于锂渣、磷渣多固废材料的碱集料抑制剂等质量取代10-20wt%的水泥。
7.根据权利要求6所述的掺加碱集料抑制剂的普通混凝土,其特征在于,所述普通混凝土包括以下质量份的原料:水泥14-16份,碱集料抑制剂1-4份,人工砂30份,石子45份和水7.5份。
8.根据权利要求7所述的掺加碱集料抑制剂的普通混凝土,其特征在于,所述人工砂具有碱活性,碱活性骨料占人工砂质量百分比为3.2%,细度模数2.8。
9.根据权利要求7所述的掺加碱集料抑制剂的普通混凝土,其特征在于,所述石子包括粒径为5-10mm石子、10-16mm石子和16-20mm石子,三者质量比为1∶1∶1。
10.一种如权利要求6-9任一项所述的掺加碱集料抑制剂的普通混凝土的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:按质量称取原料,将水泥、碱集料抑制剂、人工砂、石子和水混合,搅拌,即得到普通混凝土。