高鎂廢石粉基復合礦物摻合料及在低強度混凝土中的應用
【技術領域】
[0001] 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低 強度混凝土中的應用。
【背景技術】
[0002] 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。
[0003] 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。
[0004] 隨著國家節能減排、可持續發展等政策的提出，國內研宄者、企業對高鎂廢石進行 了嘔心瀝血的研宄，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。
[0005] 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。
[0006] 導致上述缺陷的原因有：
[0007] ⑴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；
[0008] (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；
[0009] (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。
[0010] (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。
[0011] 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。
[0012] 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。
[0013] 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。
[0014] 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】
[0015] 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。
[0016] 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。
[0017] 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低強度混凝 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。
[0018] 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。
[0019] 本發明的目的通過下述技術方案實現：
[0020] 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：
[0021] (1)將高鎂廢石、濕排粉煤灰、錳渣烘干至含水率為1. 0%以下；
[0022] (2)將烘干的高鎂廢石70~85份、濕排粉煤灰10~20份、錳渣0~10份混合， 然后粉碎至物料的比表面積為480~600m 2/kg，得到高鎂廢石粉基復合礦物摻合料；所述 的份數為重量份。
[0023] 將這三種材料共同粉磨，可降低粉磨電耗，提高濕排灰和錳渣的利用價值，且能使 三者發生水化協同作用，提高摻合料的活性和在混凝土中的工作性及耐久性。高鎂廢石作 混凝土摻合料時，可把高鎂廢石粉磨更細，使其具有普通摻合料性能的同時，更具有填充效 應和水化效應，提高混凝土的工作性和強度；這與高鎂廢石用作水泥生料、混合材或骨料時 所起的作用是不同的。
[0024] 所述的高鎂廢石是MgO含量為3. 5~12. 6 %的石灰石；
[0025] 所述濕排粉煤灰為III級以上粉煤灰，需水量< 115 %，燒失量< 15 %，45 μ m方孔 篩篩余< 45% ;
[0026] 所述錳渣為工業冶煉金屬錳后的廢渣；
[0027] 上述方法制得的高鎂廢石粉基復合礦物摻合料可應用于低強度混凝土中，替代現 有的摻合料和部分水泥；
[0028] 所述的低強度混凝土是指強度等級C25以下的混凝土。
[0029] -種強度等級為C20的混凝土，含有本發明的復合礦物摻合料，每立方米混凝土 原料配比如下：
[0030] 水泥： 150-155kg 干排粉煤灰： 0-60 kg 礦粉: 0-50 kg 本發明的復合礦物摻合料： 78-1 OOkg 水： 157-163 kg 砂： 910-930 kg 石灰石碎石和/或尚撲碎石：950-1000 kg 外加劑·· 4.85-5.50 kgc
[0031] -種強度等級為C25的混凝土，含有本發明的復合礦物摻合料，每立方米混凝土 原料配比如下：
[0032] 水泥： 170-190 kg 干排粉煤灰： 0-30 kg 礦粉: 30-50 kg 本發明的復合礦物摻合料： 90-120kg 水： 150-165 kg 砂： 890-950 kg 石灰石碎石和/或尚鎊碎石：970-1000 kg 外加劑： 5.80-6.50 kg〇
[0033] 所述的砂是指高鎂廢石機制砂、普通石制機制砂或天然砂中的一種以上。
[0034] 本發明相對于現有技術具有如下的優點及效果：
[0035] (1)本發明提供一種高鎂廢石利用的有效新途徑，提高高鎂廢石的利用率，變廢為 寶，能緩解廢石堆埋等對環境造成的危害。同時，本發明的摻合料能與高鎂廢石粗細骨料共 同應用于混凝土中，大大提高高鎂廢石的利用率。
[0036] (2)本發明的摻合料可廣泛應用于混凝土中，在混凝土體系中可等質量取代50~ 100%干排粉煤灰，可一定程度減少水泥用量，降低混凝土用水量或外加劑用量，進而降低 原材料成本，且能有效解決目前摻合料的地區性供應緊張壓力及減少〇) 2的排放。
[0037] (3)本發明利用高鎂廢石粉的形態效應及填充效應，增加混凝土拌合物的密實度， 提高混凝土的流動性，且坍落度損失小，對聚羧酸等外加劑的吸附很低，同時使混凝土早期 強度發展較快，后期強度發展穩定。
[0038] (4)本發明采用濕排灰、錳渣或礦渣等工業廢渣及高鎂廢石共同粉磨，提高濕排灰 細度及利用價值，減少其堆積對環境造成的污染，也消耗了錳渣等工業廢渣，具有明顯的經 濟效益及社會效益、環境效益。
【具體實施方式】
[0039] 下面結合實施例對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限于此。
[0040] 實施例1~6
[0041] 將高鎂廢石、濕排粉煤灰、錳渣烘干至含水率在1. 0%以下，按照表1比例放入球 磨機粉磨至相應比表面積，得到6個復合摻和料，編號分別為1#