一種煤矸石混凝土及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種以煤矸石作為主要原料的混凝土及其制備方法，屬于混凝土材料技術領域。
【背景技術】
[0002]中國是煤炭大國，與其伴生的煤矸石累計堆存約45億噸，占用土地115萬公頃，而且每年還新產生上億噸的煤矸石，煤矸石堆積如山，全國約有1600多座煤矸石，不但占用大量的土地，還污染大氣和水質，對人類的危害極其嚴重。隨著中國城市化進程的加快，對建筑材料需求顯著增加，國家為了保護土地資源、杜絕亂采、亂挖，保護大氣和水質的周邊環境，處理煤矸石堆積，利廢為寶已成為從事建材產品制造企業的研究和生產方向。
[0003]傳統的混凝土通常使用普通的碎石作為添加料，普通碎石的堆積密度在1400kg/m3左右，混凝土的容重達到2400kg/m3左右，經過多年的使用該技術已相當成熟。但隨著我國建筑量的增加，碎石資源在逐年大幅減少，而且由于其混凝土容重大，建筑物的自重也隨著增大，所用的建筑材料鋼筋的數量也增加，為了加強房屋質量，成本就會居高不下；隨后開發的粘土陶粒混凝土在我國也已大規模使用，這類粘土燒成陶粒，制成的混凝土屬輕骨料混凝土，其性能良好，質輕。但毀壞耕地的現象非常嚴重，已為國家政策所限制。上述的混凝土目前已不符合我國現行的節能減排的政策，即破壞了有限的土地資源，也不利于節能環保。
【發明內容】
[0004]為了保護環境，解決煤矸石的綜合利用問題，本發明的目的在于提供一種利用煤矸石作為骨料生產混凝土的制備方法。
[0005]本發明采用如下技術方案:一種煤矸石混凝土，其特征在于:所用的煤矸石為人工煅燒煤矸石，其煅燒溫度為1100°C -1200°C。
[0006]上述的混凝土組份為:人工煅燒煤矸石40-50%、水泥15-23%、中砂25?28%與水5-12%混合配制而成。
[0007]上述的人工煅燒煤矸石的粒徑為5-31.5mm，堆積密度為900_1200kg/m3，筒壓強度彡7MPa，吸水率為8-15%，軟化系數小于0.8。
[0008]本發明另一個目的是提供一種煤矸石混凝土的制備方法，具體步驟如下:
①、煤矸石制備與煅燒；將自燃煤矸石經鄂式破碎機破碎，經振動篩篩分后，取粒度直徑為5-31.5mm的骨料待用；
②、煤粉摻料的加工；塊煤經球磨機磨細，細度為0.3?Imm的煤粉待用；
③、將步驟①的煤矸石骨料送入回轉窯干燥筒內干燥至含水率接近零，然后入回轉窯煅燒，步驟②的煤粉從該回轉窯尾部噴入，熱與所述煤矸石骨料逆向流動；其煅燒溫度為IlOO0C -1200°c，煅燒時間為40-60分鐘，制成人工煅燒煤矸石；
④、煅燒后的煤矸石經振動篩再次篩分，篩分成5_到31.5mm幾種不同的粒度等級的粗骨料，其振動輸送速度為0.lm/s，使其煅燒后的煤矸石逐漸冷卻至50°C，其冷卻時間為20?30分鐘；
⑤、將步驟④的與水泥、中砂加水混合攪拌均勻后，制成的煤矸石混凝土 ；該混凝土的配比為:人工煅燒煤矸石40-50%、水泥15-23%、中砂25?28%、水5-12%。
[0009]上述的人工煅燒煤矸石混凝土攪拌時間不少于3分鐘，坍落度為20-60mm。
[0010]上述的人工煅燒煤矸石在步驟⑤配制混凝土之前還需噴水預濕，其預濕后的含水率為8?10%。
[0011]本發明第三個目的，是提供一種人工煅燒煤矸石混凝土的制品，包括人工煅燒煤矸石混凝土內加入鋼筋配制用于房屋澆注的人工煅燒煤矸石鋼筋混凝土；和用人工煅燒煤矸石成型的路面磚、草坪磚、護坡磚以及煤矸石混凝土砌塊等。
[0012]本發明配制的煤矸石混凝土的強度滿足LC15，LC20，LC25，LC30，LC35，LC40的強度等級，符合JGJ12-2006《輕骨料混凝土結構技術規程》的要求。
[0013]采用本發明的技術方案，其有益效果如下:1)煤矸石原料資源豐富，人工煅燒后的煤矸石，筒壓強度高、輕質、導熱系數低、節能且無放射性；是一種變廢為寶，再生資源的綠色建筑材料，該混凝土可現澆、可預制，可用來配制高強度結構煤矸石混凝土制品，以人工煅燒煤矸石代替普通碎石和粘土，節省土地，對保護國土資源極為有利。2)能大量利用工業廢渣、減輕煤矸山對環境的影響，節約資源，減少對耕地的破壞。3)人工煅燒的煤矸石屬于輕骨料范疇，加入量可高于自燃煤矸石的加入量，配制成的混凝土強度、干容量及吸水率均超過加入自燃煤矸石配制成的混凝土，可減輕建筑物的自重，提高混凝土澆筑件的強度，降低其工程造價。4)工藝簡單，不用新建設備，可以利用現有設備對自燃煤矸石進行煅燒，易于推廣實施。5)由煅燒煤矸石混配成的混凝土符合JGJ12-2006《輕骨料混凝土結構技術規程》的行業標準。是煤矸石綜合利用的一條重要途徑。本發明不僅具有巨大的經濟效益，而且在節地、節能、利廢和環境保護等方面具有顯著的社會效益，符合國家產業政策。
【具體實施方式】
[0014]本發明的技術方案為:用人工煅燒煤矸石制備煤矸石混凝土，其中，人工煅燒煤矸石的煅燒溫度為1100°C-1200°C。該煤矸石混凝土的原料配比為(重量百分比):人工煅燒煤矸石40-50%、水泥15-23%、中砂25?28%與水5-12%混合配制而成。
[0015]其中，所用的人工煅燒煤矸石，粒徑為5-31.5_，堆積密度為900-1200kg/m3，筒壓強度彡7MPa，吸水率為8-15%，軟化系數小于0.8。
[0016]上述人工煅燒煤矸石混凝土的配制方法，具體操作步驟如下:
①、煤矸石粗骨料制備與煅燒；將自燃煤矸石用鏟斗車運入鄂式破碎機受料斗，經鄂式破碎機破碎后，進入斗式提升機，運到設于料倉上的振動篩，將細料篩出，粗料流入窯頭倉中間貯存。上述煤矸石破碎后的粒度直徑為5-31.5_。
[0017]②、煤粉摻料的加工；塊煤用自卸汽車運入，存于煤庫。用鏟斗車將煤從煤庫運到提升機加料口。通過斗提機煤被運到球磨機的進料料倉。料倉下設電磁振動給料機，煤通過電磁振動給料機均勻進入球磨機磨細，細度為0.3?Imm的煤粉通過斗式提升機和螺旋輸送機送入煤粉庫備用。
[0018]③、煤矸石煅燒；將步驟①破碎后的煤矸石碎塊由窯頭倉下的皮帶計量給料機均勻流出，進入雙筒回轉窯的干燥筒；煤矸石經回轉窯內的煙氣干燥至含水率接近于零，然后入窯煅燒，步驟②處理后的煤粉從窯尾噴入，煤粉燃燒的熱量與該自燃煤矸石逆向流動，煅燒溫度為1100°C -1200°c，煅燒時間為40-60分鐘。
[0019]④、煅燒后的煤矸石經機械振動輸送機送入斗式提升機再入慣性振動篩進行篩分，篩分成5_到31.5mm范圍內的幾種不同粒度等級的粗骨料，機械振動輸送機輸送速度很慢，只有0.lm/s,以便煅燒后的高溫煤矸石逐漸冷卻至50°C，以防劇冷的收縮應力對其混凝土結構產生破壞。篩上大于40mm的粗塊進入棍式破碎機破碎，經過破碎的碎料再入振動篩篩分。
[0020]⑤、將步驟④處理后的人工煅燒煤矸石與水泥、中砂加水按比例混合攪拌均勻后，制成的人工煅燒煤矸石混凝土 ；人工煅燒煤矸石混凝土混合料的配比為:人工煅燒煤矸石40-50%、水泥 15-23%、中砂 25 ?28%與水 5-12%。
[0021]上述的人工煅燒煤矸石粗骨料混凝土攪拌時間不小于3分鐘，最佳時間為3?4分鐘，i丹落度為20-60mm。
[0022]上述的人工煅燒煤矸石在步驟⑤配制混凝土之前還需要對該煅燒煤矸石進行預濕，可采用噴水方式，噴水后的人工煅燒煤矸石的含水率為8?10%。
[0023]本發明還要求保護一種人工煅燒煤矸石混凝土的制品，包括在人工煅燒煤矸石混凝土內加入鋼筋配制用于房屋澆注的人工煅燒煤矸石鋼筋混凝土。包括用人工煅燒煤矸石混凝土制備路面磚、草坪磚、護坡磚、煤矸石混凝土砌塊等產品。
[0024]本發明配制的煤矸石混凝土的強度滿足LC15，LC20，LC25，LC30，LC35，LC40的強度等級。
[0025]以下通過具體配制實例對本發明作進一步的詳細說明:
實例1:
用人工煅燒的煤矸石為粗骨料配制的煤矸石混凝土 LC10，每立方米混凝土其混合料的配比為:人工煅燒煤矸石50%、32.5水泥15%、中砂27%、水8%混合后，通過現場攪拌配制，經28天養護后平均抗壓強度為12.5MPa。
[0026]其中，選用有級配的人工煅燒煤矸石粗骨料，其粒度范圍為5?31.5_，粗骨