[发明专利]一种利用固体废弃物制备绿色低碳混凝土材料的方法

说明书

本发明公开了一种利用固体废弃物制备绿色低碳混凝土材料的方法，包括以下步骤：将含水量为40‑60％的碱渣和电石渣和矿渣、粉煤灰混合进行第一次搅拌，然后加入超塑化剂、水，进行第二次搅拌，之后加入普通硅酸盐水泥、天然河砂、铁尾矿砂、废玻璃粉，进行第三次搅拌，最后加入铁尾矿、纳米氧化硅，进行第四次搅拌，制得混合物；将上述制得的混合物装入到模具中，震荡压实，静置待终凝完成后，以湿布覆盖其表面，在温度为20±2℃、相对湿度超过50％的环境中静置一天后脱模，之后将脱模后的试件在温度为23‑25℃，相对湿度为95±5℃的环境下进行养护，制得混凝土材料。该方法制得的混凝土材料不仅性能优异，且制备成本低。

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种利用固体废弃物制备绿色低碳混凝土材料的方法。

背景技术

混凝土材料作为当前建筑领域使用最为频繁、应用场景最多的核心建材，关乎到建筑物的强度和服役寿命，而随着我国基础设施的飞快建设，建筑工程逐渐应用在专业化、高强度、服役环境严苛等诸如高铁、跨江跨海大桥、海洋基站、水下工程中，这就要求混凝土材料不仅需要具备更高的强度，同时需要更为功能化如韧性、抗冲击和耐腐蚀等性能。混凝土的广泛应用导致水泥消耗量巨大，而水泥的生产过程通常是通过燃烧化石燃料，在高温下的加工生产，该过程会排放大量的二氧化碳，因此该行业面临大产量和碳减排的双重压力。寻找类似于水泥胶凝材料的替代材料，降低制造过程中的能源消耗，可以解决该环境问题。

碱激发材料是新型成本低廉的黏结材料，由高岭土或具有类似成分的固体废弃物制备而成，在水泥建筑材料中具有显著潜在用途。碱激发过程采用碱溶液对固体废弃物进行处理，清除废弃物的杂质，并使活化后的材料中的富含二氧化硅和氧化铝。活化后的铝硅酸盐材料，其具有与水泥类似特性，可作为部分水泥替代品。但是上述过程中大量碱液的使用不仅会对环境造成二次污染，且成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种利用固体废弃物制备绿色低碳混凝土材料的方法，该方法采用电石渣和矿渣代替强碱来活化矿渣、粉煤灰，采用废玻璃粉、铁尾矿渣砂来代替部分天然河砂，采用铁尾矿作为粗骨料，制得的混凝土材料不仅性能优异，且制备成本低。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种利用固体废弃物制备绿色低碳混凝土材料的方法，包括以下步骤：

(1)将含水量为40-60％的碱渣和电石渣和矿渣、粉煤灰混合进行第一次搅拌，然后加入超塑化剂、水，进行第二次搅拌，之后加入普通硅酸盐水泥、天然河砂、铁尾矿砂、废玻璃粉，进行第三次搅拌，最后加入铁尾矿、纳米氧化硅，进行第四次搅拌，制得混合物；

(2)将上述制得的混合物装入到模具中，震荡压实，静置待终凝完成后，以湿布覆盖其表面，在温度为20±2℃、相对湿度超过50％的环境中静置一天后脱模，之后将脱模后的试件在温度为23-25℃，相对湿度为95±5℃的环境下进行养护，制得混凝土材料。

作为上述技术方案的优选，所述碱渣为氨碱法制备纯碱过程中产生的废渣，所述电石渣是电石水解制得乙炔气过程中产生的废渣。

作为上述技术方案的优选，所述超塑化剂为CS-SP1超塑化剂；所述普通硅酸盐水泥为强度等级为42.5R的硅酸盐水泥。

作为上述技术方案的优选，所述废玻璃粉是废医用玻璃依次经过煮沸、研磨、筛分制得。

作为上述技术方案的优选，所述天然河砂、铁尾矿砂、废玻璃粉的平均粒径大小为3-5mm。

作为上述技术方案的优选，所述铁尾矿的平均粒径大小为9-10mm。

作为上述技术方案的优选，所述纳米氧化硅的平均粒径大小为20-30nm。