超高強鐵尾礦砂水泥基灌漿料及其制備方法技術

本發明專利技術涉及超高強鐵尾礦砂水泥基灌漿料及其制備方法，由下列組分按下述重量比配制而成：水泥30%~45%、鐵尾礦砂45%~55%、多元礦物摻合料6~15%、減水劑0.35~1%、保塑劑0.1~1%、塑性膨脹劑0.01~0.1%、補償收縮膨脹劑2~6%。將上述組分混合均勻后加水攪拌均勻即可使用，水料比為0.09~0.11。本灌漿材料流動性好、塑性階段具有良好穩定性，從塑性階段至硬化后期全程無收縮，且具有超高的初期強度、最終強度及彈性模量，1d抗壓強度達到50MPa，28d抗壓強度能達到超過110MPa，28d彈性模量超過45GPa。適用于各種需要高強度、高模量重要部位或區域灌漿使用。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于建筑材料工程領域，具體涉及一種超高強尾礦砂水泥基灌漿料及其制備方法。
技術介紹
建筑行業、冶金行業、電力行業、交通行業都在趨于超大型化發展，工程項目越來越復雜。其中灌漿料在這些行業的基礎設施建設中起到重要的作用，如大型橋梁的支座灌漿、風力發電機灌漿、特大機電設備安裝的螺栓錨固、設備基礎二次灌漿等等。水泥基灌漿料是以優質的高強度顆粒狀材料作為細骨料，以水泥等活性材料作為膠凝材料，并用高減水率、微膨脹、防離析等外加劑輔助配制而成的特種砂漿。它在施工現場加以一定量的水， 攪拌均勻后即可使用。灌漿料要滿足自流性好、高強、無收縮、微膨脹等優異性能來保證工程應用的要求。我國現行水泥基灌漿材料的國家規范《水泥基灌漿材料應用技術規范》(GB/ T 50448-2008)和建材行業標準《水泥基灌漿材料》(JC/T986-2005)對灌漿料的ld、3d和 28d抗壓強度指標要求分別是20MPa、40MPa和60MPa，對彈性模量未作要求。在實際工程施工中，一些大型和超大型的設備在安裝時由于質量非常大，運行時負荷大，對灌漿料的力學性能和疲勞強度提出了更高的要求，而現有水泥基灌漿料的28d強度基本在60MPa 80MPa 左右，不能滿足日益增多的大型工程項目對灌漿料的超高強度、高模量的技術要求。目前， 國內對抗壓強度超過11010^、彈性模量超過456 &的超高強度、高模量水泥基灌漿料的研究和生廣的報道極少，聞品質、超聞強水泥灌楽·料的使用只能依賴進口。僅有中國專利CN 101921086 A 一種水泥基超高強無收縮灌漿料28d抗壓強度達到超過120MPa，但其高強度 是由于配比中摻有59TlO%的普通鋼纖維或異型鋼纖維以及使用了優質石英砂，大大增加了灌漿料的生產成本，使用費用和進口灌漿料沒有明顯優勢。細骨料是制備灌漿料的主要原材料，在灌漿料中重量占比一般為50%，工程中對灌漿料巨大的需求量導致工程中要耗費大量的細骨料。目前，細骨料的來源大多數是精選的天然砂或優質石英砂，然而天然砂是一種地方資源，分布很不均勻，短期內不可再生，很多地區天然砂資源短缺或優質天然砂資源儲量日益減少，或為保護河道和生態環境而限制開采，天然砂的供應日趨緊張，而優質石英砂主要用于玻璃原料，價格昂貴。因此減少灌漿料中天然砂和石英砂的使用量對于緩解砂資源短缺是一條有效途徑。尾礦砂是指礦山中開采的礦石經選礦流程處理后剩余的固體廢棄物，其組成成分中多數含有尚未完全回收的礦物。據不完全統計，我國由于礦產資源開發而產生的尾礦累積堆存量已達100億噸以上，年產出量達到了 12億噸，占全世界尾礦產出量的50%以上。其中鐵尾礦占全部尾礦堆存總量的60%。目前在我國的各類工業固體廢棄物中，煤矸石的綜合利用率達到了 62. 5%，粉煤灰達到了 67%，而尾礦的綜合利用率只有14%，相比之下，尾礦的綜合利用大大滯后。尾礦已成為我國目前產出量最大、綜合利用率很低的固體廢棄物。目前鐵尾礦利用狀況主要是鐵尾礦再選與有價元素的綜合回收、復墾植被、用作土壤改良劑及微量元素肥料、生產建筑材料等方面。在利用尾礦制備建筑材料的研究和應用領域，國內外目前主要集中在利用尾礦制磚、制備水泥、加氣混凝土、制備建筑陶瓷、微晶玻璃和新型玻璃材料等方面。通過研究，鐵尾礦砂主要礦物成分是石英、長石、方解石、輝石、石榴石、角閃石及少量的赤鐵礦等，化學成分主要含有Si02、Al203、Ca0、Fe203、Mg0以及少量的K20、Na20，其物理化學性質穩定，不具備堿活性，是一種偏酸性骨料，可以安全地用于水泥混凝土和水泥砂漿的骨料。鐵尾礦砂通過篩選分級后，可以根據使用需要把不同粒級的砂粒按不同比例組合成各種細度的砂。另外，鐵尾礦砂顆粒壓碎值較低，抵抗外力破壞能力強，作為細骨料具有具有很好的骨架和填充作用，且鐵尾礦砂顆粒具有多棱角、表面粗糙凹凸不平的特點，與水泥漿體的界面粘結強度高，能增加混凝土或砂漿材料的強度尤其是抗折強度。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是針對上述現有技術而提供了一種，以此減少灌漿料中天然砂和石英砂的使用，緩解天然砂資源短缺，以及由于使用價格昂貴的石英砂帶來的灌漿料成本的上升，實現鐵尾礦資源高效利用，所得灌漿料具有流動性好，微膨脹，超高強度和高彈性模量的優異性能。本專利技術解決上述技術問題所采用的技術方案是超高強鐵尾礦砂水泥基灌漿料， 其特征在于其原料組分包括有水泥、鐵尾礦砂、多元礦物摻合料、減水劑、保塑劑、塑性膨脹劑和補償收縮膨脹劑，經混合得到灌漿料，各原料組分按重量百分比計為水泥3(Γ45% 鐵尾礦砂45 55% 多元礦物摻合料6 15%減水劑0. 35 1%保塑劑0. Γ % 塑性膨脹劑0. 0Γ0. 1% 補償收縮膨脹劑2飛％ 。按上述方案，所使用的水泥為52. 5級及以上強度等級的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥和42. 5級及以上強度等級的快硬硫鋁酸鹽水泥，其中42. 5級及以上強度等級的快硬硫鋁酸鹽水泥占總水泥總質量的ο°/Γιο%。按上述方案，所述的鐵尾礦砂粒徑<4. 75mm，細度模數在1. 7 3. O之間，其中，粒徑為O. 075mm以下的鐵尾礦砂顆粒細粉含量彡10%，壓碎值彡25%，含泥量彡1%，含水率 (1. 0%。按上述方案，水泥、多元礦物摻合料和補償收縮膨脹劑組成的膠凝材料與鐵尾礦砂的膠砂比為1:0. 8 1:1. 2。按上述方案，所述的多元礦物摻合料由硅粉與I級粉煤灰、S95級磨細礦渣粉和 Microbead微珠活性微粉中的至少一種復合組成，其中硅粉中SiO2的含量> 85%，硅粉28d 活性指數> 85%。按上述方案，所述的MiCTobead微珠活性微粉為深圳同成新材料科技有限公司生成的Microbead微珠活性微粉，其比表面積3000 m2/kg以上。按上述方案，所述的減水劑為聚羧酸系減水劑粉劑，其減水率> 30%。按上述方案，所述的保塑劑為赫克力士天普化工有限公司生產的5011L可再分散乳膠粉。按上述方案，所述的塑性膨脹劑為N，N- 二亞硝基五亞甲基四胺。按上述方案，所述的補償收縮膨脹劑為硫鋁酸鈣類混凝土膨脹劑UEA、AEA和CSA中的任意一種，其水中7d限制率彡O. 025%，空氣中21d限值膨脹率彡-O. 020%。所述的超高強鐵尾礦砂水泥基灌漿料的制備方法，其特征在于分別按照重量分數稱取各種組分材料，先將減水劑、保塑劑、塑性膨脹劑和補償收縮膨脹劑投入到小型混料機中預混5 10min，混勻后待用；將水泥、鐵尾礦砂、多元礦物摻合料和預混好的外加劑投入到大型混料機中，混合攪拌l(Tl5min至均勻，即得超高強鐵尾礦砂水泥基灌漿料，各原料組分按重量百分比計為水泥3(Γ45% 鐵尾礦砂45 55% 多元礦物摻合料6 15%減水劑0. 35 1%保塑劑0. Γ % 塑性膨脹劑0. 0Γ0. 1%補償收縮膨脹劑2飛％。下面針對本專利技術各組分的作用進行逐一說明采用快硬硫鋁酸鹽水泥目的是使灌漿料獲得高的早期力學性能。硅粉顆粒的平均粒徑在O.1 μ m，具有極高的活性和微細集料填充作用，與水泥水化產生的Ca(OH)2發生火山灰反應從而將大量膠凝性能低的Ca(OH)2轉化成高膠凝性的 C-S-H凝膠，且可以填充于水泥顆粒之間本文檔來自技高網...

【技術保護點】
超高強鐵尾礦砂水泥基灌漿料，其特征在于其原料組分包括有水泥、鐵尾礦砂、多元礦物摻合料、減水劑、保塑劑、塑性膨脹劑和補償收縮膨脹劑，經混合得到灌漿料，各原料組分按重量百分比計為：???????????水泥：30~45%???鐵尾礦砂：45~55%???多元礦物摻合料：6~15%???????????減水劑：0.35~1%??保塑劑：0.1~1%?????塑性膨脹劑：0.01~0.1%???????????補償收縮膨脹劑：?2~6%??。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：李北星，宋小婧，王威，陳夢義，
申請(專利權)人：武漢理工大學，
類型：發明
國別省市：