[发明专利]一种全煤矸石快硬早强混凝土及其制备方法

说明书

本发明提供了一种全煤矸石快硬早强混凝土及其制备方法，该全煤矸石快硬早强混凝土包括矿渣、粉煤灰、NaOH、水玻璃、水、煤矸石微粉、细煤矸石颗粒、粗煤矸石颗粒、减水剂。本发明运用先进胶结技术，以煤矸石粉等体积替代胶凝材料和激发剂，以粗细煤矸石颗粒全部替代混凝土砂石骨料，实现制备全煤矸石快硬早强混凝土，变废为宝，显著提升煤矸石经济价值，减轻乃至消除煤矿企业因煤矸石堆积而引发的安全、经济和社会问题，操作简单，成本低廉，在建材市场原料紧缺的背景下，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及煤矸石综合利用领域，特别是涉及一种全煤矸石快硬早强混凝土及其制备方法。

背景技术

煤矸石是煤矿开展产生的固体废弃物，一般占煤炭产量的15%左右，成为煤炭开采所排放的主要废渣。据统计，我国煤矸石的堆积量已超过40亿吨，并呈现逐年递增的趋势。总体上，煤矸石的堆积方式是露天存放，不仅占据了大量的土地资源，破坏了矿区内的生态环境，而且还造成了一定的污染，以及自然等安全问题发生。目前，煤矸石的综合利用方式主要是制砖和利用其残余热值发电。但是，上述利用方法一方面消纳煤矸石能力有限，另一方面未能实现煤矸石高值利用。

为此，本发明提出一种全煤矸石快硬早强混凝土的制备方法，采用碱激发矿渣混凝土体系，使用煤矸石微粉替代部分胶凝材料，包括矿渣和粉煤灰，使用煤矸石颗粒全替代砂石骨料，充分利用煤矸石资源，显著提升煤矸石经济价值，变废为宝，应用前景广阔。

发明内容

本发明的目的在于提出一种全煤矸石快硬早强混凝土，采用碱激发矿渣混凝土体系，使用煤矸石微粉替代部分胶凝材料，包括矿渣和粉煤灰，使用煤矸石颗粒全替代砂石骨料，充分利用煤矸石资源。该发明可实现煤矸石充分利用，提高其经济价值，应用前景广阔。

本发明采取如下技术方案：

本发明提供一种全煤矸石快硬早强混凝土，包括矿渣、粉煤灰、NaOH、水玻璃、水、煤矸石微粉、细煤矸石颗粒、粗煤矸石颗粒、减水剂；所述的全煤矸石快硬早强混凝土由以重量份计的下列原料组成：矿渣297~440份，粉煤灰59~68份，NaOH 20~76份，水玻璃43~120份，水122~283份，煤矸石微粉133~153份，细煤矸石颗粒762~1052份，粗煤矸石颗粒762~1052份，减水剂3~26份。

进一步地，所述矿渣为S95或S105级高炉矿渣微粉,所选矿渣粉可提供高活性硅铝体，达到高效激发。

进一步地，所述粉煤灰为200目以上粉煤灰，所选粉煤灰为市场普通粉煤灰细度，其活性高，强度发展好。

进一步地，所述激发剂中，NaOH为纯度高于90%的苛性碱，水玻璃为模数3.0~3.4的市售液体水玻璃，水为普通城市用水，利用水玻璃活性硅及其与NaOH组成的复合激发剂，可实现高效且快速激发矿渣，形成高量C-A-S-H产物，从而制备凝结快，强度高混凝土；

进一步地，所述激发剂碱当量（Na₂O，%）为3~15%，优选地，所述激发剂碱当量（Na₂O，%）为8%。

进一步地，所述煤矸石为经选洗煤后产出的水洗煤矸石，其含碳量低，与水泥亲和力好，可获得强化界面，制备强度等级合格的喷射混凝土。

进一步地，所述煤矸石微粉为煤矸石经破碎后筛得的粒径小于75微米的煤矸石颗粒，其粒径较小且具有一定活性，可用于矿物掺合料。

进一步地，所述细煤矸石颗粒为煤矸石经破碎后筛得的粒径为75μm~4.75mm的煤矸石颗粒，用于混凝土细集料。

进一步地，所述粗煤矸石颗粒为煤矸石经破碎后筛得的粒径为4.75mm~10mm的煤矸石颗粒，用于混凝土粗骨料。

进一步地，所述减水剂为聚羧酸型减水剂，该类型减水剂为第三代高性能减水剂，减水效果优于其他类型减水剂。