一种新型煤矸石骨料粉煤灰地聚物混凝土材料及制备方法

1.本发明属于建筑材料领域，特别涉及一种煤矸石骨料粉煤灰地聚物混凝土材料及制备方法。


背景技术：

2.煤矸石和粉煤灰都是露天堆存，在占用土地的同时也带来了严重的环境污染，譬如污染大气、土壤等，当煤矸石发生自燃时，不但会造成大规模的滑坡、火灾，还会附带生成对人体健康有害的气体。
3.目前工程上人类使用最多的建材应非混凝土莫属，近年来全世界混凝土年产量都在50亿吨以上，这不但耗费了大量的砂、石等资源，更要消耗规模巨大的水泥，制造水泥的同时排放出的co2气体会导致严重的温室效应，而制备地质聚合物过程中排出的co2气体仅不到水泥的五分之一，有毒气体的排放量几乎为零，生产地质聚合物材料的能耗仅为生产水泥的四分之一，因此节能环保的优势使地质聚合物在新材料的开发使用领域脱颖而出。
4.以煤矸石为骨料制备出的粉煤灰地聚物混凝土，不但解决了煤矸石、粉煤灰的资源利用和环境保护问题，更为发展以煤矸石为骨料，以粉煤灰地质聚合物胶凝材料用于混凝土工业积累了相关的研究经验和试验数据，这种新型材料的开发和应用将对节能减排、固废利用有着积极的意义，用煤矸石取代天然碎石制备混凝土，可以大量的利用固体废弃物，同时降低混凝土的成本，是一种有益的尝试。


技术实现要素：

5.本发明的目的时为了解决现有技术中存在的问题，而提出的一种煤矸石骨料粉煤灰地聚物及制备方法。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下方案：
7.将制作材料准确称量，其中材料分别为粉煤灰300.5-473.6kg，水泥25.5-91.6kg，天然河砂209.3kg-607.4kg，天然碎石201.3kg-1219.6kg。
8.煤矸石粗骨料采用等体积法替代法，替代率选取为0％-80％。
9.试验中用水全部来自于水玻璃，水玻璃用量109.21kg-350.07kg。
10.粉煤灰采用f级粉煤灰，砂子采用天然河砂，碎石采用粒径为5-20mm的天然碎石和煤矸石。
11.水玻璃采用玻璃模数为1.4-1.7。
12.进一步的，称取固体naoh后与水玻璃溶解，搅拌均匀，静置2小时配置碱激发溶液。
13.进一步的，将粉煤灰和水泥搅拌均匀后加入煤矸石和天然砂石继续搅拌均匀。
14.进一步的，将提前准备好的碱溶液逐步倒入搅拌均匀的材料中，倒入溶液的时候，快速搅拌，将煤矸石骨料粉煤灰地聚物混凝土搅拌均匀。
15.进一步的，测试煤矸石骨料地聚物混凝土的塌落度与3d、7d和28d的抗压强度。
16.进一步的，将煤矸石骨料分为5组以20％为间隔分别取代天然碎石作为粗骨料制
备煤矸石骨料粉煤灰地聚物混凝土。
17.表1为混凝土配合比。
附图说明
18.图1为本发明新型煤矸石骨料粉煤灰地聚物混凝土的各龄期抗压强度曲线图。
具体实施方式
19.为使本发明技术方案更容易理解，现结合具体实施例的方式，对本发明的技术方案进行清晰、完整的描述，应当注意，在此所述的实施例仅为本发明的部分实施例，而非本发明的全部实现方式，所述实施例只有示例性，其作用只在于审查员以及公众提供理解本发明内容的直观方式，而不是对本发明的所述方案的限制，此处所描述的具体实施仅用于揭示本发明，并不限定于本发明。
20.一种新型煤矸石骨料粉煤灰地聚物混凝土及其制备方法，包括以下步骤：
21.实施例1：
22.将制作材料准确称量，其中材料分别为：粉煤灰300.5kg-473.6kg,水泥25.5kg-91.6kg，天然河砂209.3-607.4kg，水玻璃用量为109.21kg-350.07kg，naoh溶液为26.53kg-51.34kg，天然碎石1019kg，煤矸石采用等体积法取代天然碎石，取代率为0％。
23.称取固体naoh与水玻璃溶解，搅拌均匀，静置2小时配置碱激发溶液。
24.将粉煤灰、水泥、煤矸石和天然砂石搅拌均匀。
25.将提前准备好的碱溶液逐步倒入搅拌均匀的材料中，倒入溶液的时候，快速搅拌，把煤矸石地聚物混凝土搅拌均匀。
26.测试地聚物混凝土的塌落度，抗压强度。
27.试验中用水全部来自于水玻璃，并用水玻璃溶液来配置碱激发溶液。
28.本实施例制备的一种新型煤矸石骨料粉煤灰地聚物混凝土煤矸石粗骨料取代率为0％的塌落度与28天抗压强度如表2所示。
29.实施例2：
30.将制作材料准确称量，其中材料分别为：粉煤灰300.5kg-473.6kg,水泥25.5kg-91.6kg，天然河砂209.3-607.4kg，水玻璃用量为109.21kg-350.07kg，naoh溶液为26.53kg-51.34kg，天然碎石815kg，煤矸石采用等体积法取代天然碎石，取代率为20％。
31.称取固体naoh与水玻璃溶解，搅拌均匀，静置2小时配置碱激发溶液。
32.将粉煤灰、水泥、煤矸石和天然砂石搅拌均匀。
33.将提前准备好的碱溶液逐步倒入搅拌均匀的材料中，倒入溶液的时候，快速搅拌，把煤矸石地聚物混凝土搅拌均匀。
34.测试地聚物混凝土的塌落度，抗压强度。
35.试验中用水全部来自于水玻璃，并用水玻璃溶液来配置碱激发溶液
36.本实施例制备的一种新型煤矸石骨料粉煤灰地聚物混凝土，其中煤矸石粗骨料取代率为20％的塌落度与28天抗压强度如表3所示。
37.实施例3：
38.将制作材料准确称量，其中材料分别为：粉煤灰300.5kg-473.6kg,水泥25.5kg-91.6kg，天然河砂209.3-607.4kg，水玻璃用量为109.21kg-350.07kg，naoh溶液为26.53kg-51.34kg，天然碎石611kg，煤矸石采用等体积法取代天然碎石，取代率为40％。
39.称取固体naoh与水玻璃溶解，搅拌均匀，静置2小时配置碱激发溶液。
40.将粉煤灰、水泥、煤矸石和天然砂石搅拌均匀。
41.将提前准备好的碱溶液逐步倒入搅拌均匀的材料中，倒入溶液的时候，快速搅拌，把煤矸石地聚物混凝土搅拌均匀。
42.测试地聚物混凝土的塌落度，抗压强度。
43.试验中用水全部来自于水玻璃，并用水玻璃溶液来配置碱激发溶液
44.本实施例制备的一种新型煤矸石骨料粉煤灰地聚物混凝土，其中煤矸石粗骨料取代率为40％的塌落度与28天抗压强度如表4所示。
45.实施例4：
46.将制作材料准确称量，其中材料分别为：粉煤灰300.5kg-473.6kg,水泥25.5kg-91.6kg，天然河砂209.3-607.4kg，水玻璃用量为109.21kg-350.07kg，naoh溶液为26.53kg-51.34kg，天然碎石408kg，煤矸石采用等体积法取代天然碎石，取代率为60％。
47.称取固体naoh与水玻璃溶解，搅拌均匀，静置2小时配置碱激发溶液。
48.将粉煤灰、水泥、煤矸石和天然砂石搅拌均匀。
49.将提前准备好的碱溶液逐步倒入搅拌均匀的材料中，倒入溶液的时候，快速搅拌，把煤矸石地聚物混凝土搅拌均匀。
50.测试地聚物混凝土的塌落度，抗压强度。
51.试验中用水全部来自于水玻璃，并用水玻璃溶液来配置碱激发溶液。
52.本实施例制备的一种新型煤矸石骨料粉煤灰地聚物混凝土，其中煤矸石粗骨料取代率为60％的塌落度与28天抗压强度如表5所示。
53.实施例5：
54.将制作材料准确称量，其中材料分别为：粉煤灰300.5kg-473.6kg,水泥25.5kg-91.6kg，天然河砂209.3-607.4kg，水玻璃用量为109.21kg-350.07kg，naoh溶液为26.53kg-51.34kg，天然碎石204kg，煤矸石采用等体积法取代天然碎石，取代率为80％。
55.称取固体naoh与水玻璃溶解，搅拌均匀，静置2小时配置碱激发溶液。
56.将粉煤灰、水泥、煤矸石和天然砂石搅拌均匀。
57.将提前准备好的碱溶液逐步倒入搅拌均匀的材料中，倒入溶液的时候，快速搅拌，把煤矸石地聚物混凝土搅拌均匀。
58.测试地聚物混凝土的塌落度，抗压强度。
59.试验中用水全部来自于水玻璃，并用水玻璃溶液来配置碱激发溶液。
60.本实施例制备的一种新型煤矸石骨料粉煤灰地聚物混凝土，其中煤矸石粗骨料取代率为80％的塌落度与28天抗压强度如表6所示。
61.有益效果：本发明不仅大量的利用煤矸石、粉煤灰等固体废弃物，而且经过利用研究这些固体废弃物制备出一种新型煤矸石骨料粉煤灰地聚物混凝土，所制备的新型煤矸石骨料粉煤灰地聚物混凝土满足强度的要求，坍落度满足泵送要求，成本较低，开创性提供了新型的建筑材料，为类似地聚物混凝土的配置提供参考依据，推广新型煤矸石骨料粉煤灰地聚物混凝土的工程应用，解决了天然碎石的资源紧张，通过使用大量的煤矸石和粉煤灰等固体废弃物，不仅减少对土地资源的占用和污染大气以及地下水资源，而且减少大量的人力、物力和财力资源的浪费问题。
62.本实施案例在制备一种新型煤矸石骨料粉煤灰地聚物混凝土中，试验中用水全部来自于水玻璃，并将水玻璃与naoh溶解，搅拌清澈，静置2小时，配置碱激发溶液，充分的激发粉煤灰，掺入部分水泥提高胶凝材料的早期强度，有利于煤矸石骨料地聚物混凝土强度
的提高；煤矸石的加入40％以内可以满足c30混凝土强度，使用煤矸石骨料制备粉煤灰地聚物混凝土，不仅强度和坍落度满足普通混凝土的要求，可以取代普通混凝土，而且成本较低，消耗大量的固体废弃物。
63.尽管上面已经显示和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变形。