本發(fā)明涉及建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及高強(qiáng)型輕骨料混凝土材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)混凝土對砂、石的需求量大，亂采亂挖獲取原材料的現(xiàn)象多，導(dǎo)致土地和生態(tài)環(huán)境被嚴(yán)重破壞，水土流失等自然災(zāi)害頻發(fā)。另外，普通混凝土具有自重大、保溫性能差等缺陷。
輕骨料混凝土是指利用輕骨料、水泥和水等材料配制而成，干表觀密度不大于1950kg/m3的混凝土。輕骨料混凝土與普通混凝土相比，具有自重較輕，抗震性能良好，保溫耐久性好等特點(diǎn)，自上世紀(jì)初開始應(yīng)用以來，經(jīng)過近一個世紀(jì)的發(fā)展，取得了很大的進(jìn)步，國內(nèi)外也相繼利用輕骨料混凝土建造了諸多橋梁和房屋。
浮石是一種天然非金屬礦產(chǎn)，容重小，孔隙豐富，是火山噴發(fā)后遇冷凝結(jié)成的產(chǎn)物。浮石由于具有大量的外開孔和封閉孔，所以表觀密度較小，孔隙的存在，也使得它有良好的保溫效果。利用浮石制作的浮石輕骨料混凝土，容重輕，彈性模量較小，在地震發(fā)生時，較輕的自重使得建筑物分擔(dān)的地震力相對較小，同時較低的彈性模量可以適當(dāng)延長自振周期，減小振動頻率，提高了結(jié)構(gòu)的變形能力，耗散地震能量，使建筑物得到保護(hù)。另外，浮石混凝土在遇到冷熱交替狀況時，沒有普通混凝土如此大的拉壓應(yīng)力，在很大程度上可以減小裂縫的產(chǎn)生。浮石混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)普遍較低，用在建筑外墻上可以減少室內(nèi)外熱能量交換，減少熱損耗，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。
但是在現(xiàn)階段，輕骨料混凝土仍面臨著一些問題。
輕骨料混凝土采用了密度較小的輕骨料替代普通粗骨料，這種輕骨料往往相對普通砂石具有較低的筒壓強(qiáng)度，所以造成輕骨料混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度較低，無法大規(guī)模應(yīng)用在承重結(jié)構(gòu)上；同時對輕骨料選材要求較高，造成成本上升，工藝復(fù)雜；而且由于輕骨料與膠凝材料密度相差較大，在混凝土制作攪拌過程中，密度較小的輕骨料具有較大的上浮速率，容易突破膠凝材料的粘滯力，造成分層離析現(xiàn)象，影響輕骨料混凝土的穩(wěn)定性。
尾礦是經(jīng)過采礦選礦后遺留下來的固體廢棄物，隨著礦產(chǎn)資源需求的不斷提高，產(chǎn)生的尾礦數(shù)量在持續(xù)增加，由此帶來了一系列的嚴(yán)重問題。尾礦的大量堆置，浪費(fèi)了寶貴的土地資源，也給周邊的環(huán)境帶來威脅，現(xiàn)在一般的處理方式是建造尾礦庫，但是這需要企業(yè)支付大量的資金去建造、維護(hù)，給企業(yè)增加了負(fù)擔(dān)，而且如果管理不當(dāng)，很容易導(dǎo)致塌陷、滑坡現(xiàn)象的發(fā)生，造成安全隱患。
我國北部地區(qū)，如河北，浮石含量巨大，但是利用率較低，如果對其進(jìn)行適當(dāng)開采、合理使用，可以加速企業(yè)走向多樣化，促進(jìn)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展，改善附近居民的就業(yè)狀況。并且河北地區(qū)小型礦山很多，尾礦廢棄物的大量堆置不僅浪費(fèi)了寶貴的土地資源，而且會給附近的生態(tài)環(huán)境帶來嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，處理不當(dāng)甚至?xí)：Φ街車用竦纳敭a(chǎn)安全。所以如果能夠?qū)⒏∈匀毁Y源和鐵尾礦砂固體廢棄物進(jìn)行綜合利用，可以提高當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)總值，促進(jìn)就業(yè)，而且大幅度降低輕骨料混凝土的造價，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種環(huán)保輕骨料混凝土，能夠利用浮石和鐵尾礦砂作為原材料，輕骨料混凝土具有制造成本低、強(qiáng)度高、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，能夠有效實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化再利用，降低鐵尾礦砂對土地資源的占用。本發(fā)明還提供了該環(huán)保輕骨料混凝土的制備方法，具有步驟簡單、實(shí)施方便的優(yōu)點(diǎn)。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種環(huán)保輕骨料混凝土，其原料包括以下重量配比的組分：
水泥 1份；
浮石粗骨料 1.796～1.908份；
浮石砂 0.356～0.796份；
鐵尾礦砂 0.382～0.823份；
外加劑 0.005～0.015份；
水 0.315～0.45份；
所述浮石粗骨料經(jīng)過封孔處理，封孔處理的方法為：將浮石粗骨料表面與封孔材料充分接觸，使封孔材料封閉浮石粗骨料表面的外開孔孔隙。
所述封孔材料為粒徑不大于1.18mm的普通砂和水泥的混合物。
浮石粗骨料為碎石型骨料，2.5mm～20mm連續(xù)級配。
所述浮石砂粒徑為2.36mm～4.75mm。
所述水泥型號為P·O，強(qiáng)度等級為 42.5；所述外加劑為高效減水劑。
所述鐵尾礦砂屬于級配三區(qū)，細(xì)度模數(shù)2.16，含泥量小于2%，堆積密度為1460kg/m3。
作為一種優(yōu)選的環(huán)保輕骨料混凝土，其原料包括以下重量配比的組分：
水泥 1份；
浮石粗骨料 1.866份；
鐵尾礦砂 0.766份；
浮石砂 0.533份；
外加劑 0.005～0.008份；
水 0.315～0.33份。
一種如前所述環(huán)保輕骨料混凝土的制備方法，包括：將原料浮石砂和預(yù)處理過的浮石粗骨料均勻潤濕，待用；按配比，將水泥、鐵尾礦砂和潤濕的浮石砂混合均勻，然后向其中加入潤濕的浮石粗骨料，最后加入摻有外加劑的水，攪拌均勻，成為輕骨料混凝土；
所述浮石粗骨料的預(yù)處理方法為：將浮石粗骨料浸水，再控水，使其面干即可；然后將封孔材料均勻撒在浮石粗骨料表面，并滾動浮石粗骨料，直至看不到浮石粗骨料的表面紅褐色；最后將浮石粗骨料攤平，放在溫度大于10℃的干燥處自然養(yǎng)護(hù)，后收集備用；
所述封孔材料為粒徑不大于1.18mm的普通砂和水泥的均勻混合物，普通砂和水泥的質(zhì)量比為1：1。
進(jìn)一步地，所述將原料浮石砂和預(yù)處理過的浮石粗骨料均勻潤濕的方法為：
分別按1h吸水率計算出浮石砂和已經(jīng)封孔的浮石粗骨料的附加水用量，并把相應(yīng)計算量的附加水噴撒在浮石砂和浮石粗骨料表面，使它們能夠均勻的潤濕。
進(jìn)一步地，所述加入摻有外加劑的水后，輕骨料混凝土的攪拌時間控制在60秒～90秒。
采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：本發(fā)明利用我國北部地區(qū)含量巨大的浮石資源，以及選礦后廢棄的鐵尾礦砂作為輕骨料混凝土原料，能夠有效的利用自然資源和固體廢棄物，減少天然砂石等不可再生資源的過度開采，同時解決了鐵尾礦砂廢棄物散亂堆放造成的土地占用問題，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會效益。
本發(fā)明環(huán)保輕骨料混凝土利用浮石作為粗骨料，具有自重小、保溫性能好、變形能力大的優(yōu)點(diǎn)，浮石粗骨料經(jīng)封孔處理后，可以提高其筒壓強(qiáng)度，增加輕骨料混凝土的承壓能力，制得的混凝土具有高強(qiáng)性質(zhì)，能夠用于承重結(jié)構(gòu)；較粗的浮石砂和較細(xì)的鐵尾礦砂形成了合理的顆粒級配，填充在浮石粗骨料空隙中，構(gòu)成密實(shí)的混凝土結(jié)構(gòu)；不僅大大改善了輕骨料混凝土分層離析的現(xiàn)象，還可以有效的提高輕骨料混凝土的強(qiáng)度，制得的混凝土具有更好的穩(wěn)定性。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明目的在于解決目前輕骨料混凝土普遍存在的強(qiáng)度較低，生產(chǎn)成本高和工藝復(fù)雜的缺陷，以及輕骨料混凝土和易性較差，容易分層離析等問題。
本發(fā)明輕骨料混凝土利用浮石自然資源和鐵尾礦砂固體廢棄物，減少了對砂、石等不可再生資源的需求量，降低了輕骨料混凝土的造價，并且工藝簡單，易于實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。
浮石由于孔隙較多，如果直接用來做粗骨料會影響混凝土的強(qiáng)度，本發(fā)明在浮石粗骨料使用之前對其外開孔進(jìn)行封閉，并利用浮石輕砂和鐵尾礦砂形成合理的顆粒級配，填充在浮石粗骨料空隙中，構(gòu)成密實(shí)的混凝土結(jié)構(gòu)；避免了輕骨料混凝土分層離析的現(xiàn)象，提高輕骨料混凝土的強(qiáng)度。
下面舉例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1
一種環(huán)保輕骨料混凝土，其原料包括以下重量配比的組分：
水泥 1份；
浮石粗骨料 1.796份；
鐵尾礦砂 0.356份；
浮石砂 0.823份；
外加劑 0.015份；
水 0.45份；
浮石粗骨料為碎石型骨料，粒徑2.5mm～20mm連續(xù)級配。浮石砂粒徑為2.36mm～4.75mm。
原料水泥選擇型號為P·O，強(qiáng)度等級為 42.5；外加劑為聚羧酸系減水劑。
鐵尾礦砂屬于級配三區(qū)，細(xì)度模數(shù)2.16，含泥量小于2%，堆積密度為1460kg/m3。
該環(huán)保輕骨料混凝土的制備方法，按以下步驟：
步驟一，浮石粗骨料的封孔。將浮石粗骨料浸水30分鐘，再控水10分鐘，達(dá)到浮石面干即可；將小于1.18mm的普通河砂和水泥按照1:1質(zhì)量比均勻混合好，均勻的撒在浮石表面，并且不斷翻動浮石，表面紅褐色基本看不見后，就包覆上了一層薄薄的水泥砂漿；再將浮石粗骨料攤平，放在溫度大于10℃的干燥處自然養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)48h后收集備用。
步驟二，按比例稱量出浮石砂和已經(jīng)封孔的浮石粗骨料，按它們的1h吸水率計算出各自的附加水用量，并把相應(yīng)的附加水量噴撒在浮石砂和浮石粗骨料表面，使它們能夠均勻的潤濕。其中，封孔前，浮石粗骨料的1h吸水率為16.54%，經(jīng)封孔后，其1h吸水率為10.1%。
步驟三，按比例依次稱量出其他材料用量；先將水泥、鐵尾礦砂、潤濕的浮石砂放入強(qiáng)制式攪拌機(jī)攪拌均勻；然后向其中加入粗骨料浮石；最后，加入摻有外加劑的水，攪拌60s～90s，成均勻的輕骨料混凝土。
實(shí)施2-5
實(shí)施2-5四個實(shí)施例環(huán)保輕骨料混凝土的原料按重量比，如下表所示，其余同實(shí)施例1。
表1 環(huán)保輕骨料混凝土各組分配比
對實(shí)施例1-5制得環(huán)保輕骨料混凝土的進(jìn)行了性能測試，結(jié)果如下表2所示：
表2 環(huán)保輕骨料混凝土性能測試結(jié)果
本發(fā)明提供的環(huán)保輕骨料混凝土，開發(fā)利用較細(xì)的鐵尾礦砂和破碎后較粗的浮石輕砂形成的合理顆粒級配，和浮石粗骨料構(gòu)成密實(shí)的混凝土結(jié)構(gòu)；不僅大大改善了輕骨料混凝土分層離析的現(xiàn)象，還可以有效的提高輕骨料混凝土的強(qiáng)度，具有制造成本低、強(qiáng)度高、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，能夠有效實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化再利用，降低廢棄鐵尾礦砂的危害。本發(fā)明的環(huán)保輕骨料混凝土滿足下列各項主要技術(shù)指標(biāo)：
（1）輕骨料混凝土和易性良好，不出現(xiàn)離析、泌水現(xiàn)象；
（2）干容重較低，可以保持在1850 kg/m3以下；
（3）抗壓強(qiáng)度高，強(qiáng)度等級最高可以達(dá)到LC45（根據(jù) JGJ51-2002輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程），滿足結(jié)構(gòu)輕骨料混凝土的要求，可以用于承重構(gòu)件和構(gòu)筑物。
以上對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本發(fā)明中應(yīng)用具體個例對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可對本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。