本发明涉及材料领域，且特别涉及一种含锰渣保温混凝土及其制备方法。
背景技术：
近年来，我国电解锰工业的发展迅速，电解锰渣的治理以及综合回收利用问题日益突出。目前由于经济、技术等原因，许多电解锰企业并未对电解锰渣做任何处理就将其直接堆放于渣场，长期堆积的锰渣会对周围环境造成严重污染。锰渣具有较高的内部孔隙度,同时也具有较佳的化学稳定性,如何将锰渣充分利用,为现有的技术的一个研究方向。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种含锰渣保温混凝土，其导热系数小，孔隙度佳，保温性能佳的同时抗压性能强。
本发明的另一目的在于提供一种含锰渣保温混凝土的制备方法，其操作简单可控，有效降低制作成本，同时制得的含锰渣保温混凝土的性能优异。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出一种含锰渣保温混凝土，其原料包括：
160-230重量份的水泥，300-350重量份的碎石，80-170重量份的砂，50-70重量份的锰渣，20-25重量份的玻化微珠，15-25重量份的粉煤灰，25-30重量份的重量份的石灰粉，0.5-1.3重量份的多晶莫来石纤维，5-9重量份的高效减水剂以及100-120重量份的水。
本发明提出上述含锰渣保温混凝土的制备方法，其包括：
于搅拌状态下，将原料混合。
本发明实施例的含锰渣保温混凝土及其制备方法的有益效果是：
锰渣内部疏松多孔，较一般的河沙及石英等其质量轻且具有较佳的保温性能，且锰渣颗粒质硬，因此可作为混凝土的骨架。同时其相对于玻化微珠，其质地偏硬，二者互相配合，有效提高含锰渣保温混凝土的保温性能以及强度。同时锰渣具有较强的吸水性，为了使得在混合的过程中，其具有较佳的流动性，添加5-9重量份的高效减水剂以及100-120重量份的水。多晶莫来石纤维有效增强含锰渣保温混凝土的保温性能，同时，其比表面积较大，有效增强与水泥等的接触面积，增加了其在水泥等基质中的粘接性，使得含锰渣保温混凝土更为致密，增强其强度。同时通过石灰粉的添加有效激发粉煤灰以及调节锰渣的活性，同时，锰渣、粉煤灰在石灰粉的无机碱氧化钙的化学活化后，随着混凝土中的水泥水化产生Ca(OH)2，经活化的锰渣可以与产生的Ca(OH)2直接发生二次反应，产生多种新物质，使含锰渣保温混凝土强度得到较大提高。由于二次反应的发生又可以加速水泥的水化，使得在早期含锰渣保温混凝土中的水泥水化产生大量的Ca(OH)2，进而提高该含锰渣保温混凝土的抗压强度。
该制备方法操作简单可控，有效降低制作成本，同时制得的含锰渣保温混凝土的性能优异。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的含锰渣保温混凝土及其制备方法进行具体说明。
一种含锰渣保温混凝土，其原料包括：
160-230重量份的水泥，300-350重量份的碎石，80-170重量份的砂，50-70重量份的锰渣，20-25重量份的玻化微珠，15-25重量份的粉煤灰，25-30重量份的重量份的石灰粉，0.5-1.3重量份的多晶莫来石纤维，5-9重量份的高效减水剂以及100-120重量份的水。
其中，玻化微珠吸水率小、理化性能稳定，具有质轻、绝热、防火、耐高低温、抗老化、吸水率小等优异特性，作为含锰渣保温混凝土的轻质骨料，克服了膨胀珍珠岩吸水性大﹑易粉化，在料浆搅拌中体积收缩率大，易造成产品后期强度低和空鼓开裂等现象，提高完善了含锰渣保温混凝土的综合性能和施工性能。优选玻化微珠为闭孔型。
锰渣内部疏松多孔，较一般的河沙及石英等其质量轻且具有较佳的保温性能，且锰渣颗粒质硬，因此可作为混凝土的骨架。同时其相对于玻化微珠，其质地偏硬，二者互相配合，有效提高含锰渣保温混凝土的保温性能以及强度。
同时锰渣具有较强的吸水性，为了使得在混合的过程中，其具有较佳的流动性，添加5-9重量份的高效减水剂以及100-120重量份的水。多晶莫来石纤维是当今国内外最新型的超轻质高温耐火纤维，分类温度达1600℃，溶点达1840℃，是一种独特的以莫来石晶相形式存在的多晶质耐火纤维，纤维直径为3-5um，纤维外观呈白色，光滑、柔软，富有弹性，尤如脱脂棉。其低导热率、抗热震性、良好的吸音性能、热反射性能高、均匀的纤维直径、优良的化学稳定性。
多晶莫来石纤维有效增强含锰渣保温混凝土的保温性能，同时，其比表面积较大，有效增强与水泥等的接触面积，增加了其在水泥等基质中的粘接性，使得含锰渣保温混凝土更为致密，增强其强度。
粉煤灰的活性主要来自活性SiO2(玻璃体SiO2)和活性Al2O3(玻璃体Al2O3)在一定碱性条件下的水化作用。锰渣的活性激发也需要在碱性环境中，因此添加25-30重量份的重量份的石灰粉，有效调节锰渣的活性。同时，锰渣、粉煤灰在石灰粉的无机碱氧化钙的化学活化后，随着混凝土中的水泥水化产生Ca(OH)2，经活化的锰渣可以与产生的Ca(OH)2直接发生二次反应，产生多种新物质，使混凝土强度得到较大提高。由于二次反应的发生又可以加速水泥的水化，使得在早期混凝土中的水泥水化产生大量的Ca(OH)2，进而使混凝土的抗压强度在早期即得到较大提高。
可选地，石灰粉、粉煤灰以及锰渣共同研磨10-20min，通过机械研磨，进一步对锰渣进行机械活化的功能，同时使得石灰粉、粉煤灰以及锰渣混合更为充分。
优选地，本发明较佳的实施例中，多晶莫来石纤维包括长度为18-25mm的第一多晶莫来石纤维以及长度为9-12mm的第二多晶莫来石纤维，更优选地，第一多晶莫来石纤维与第二多晶莫来石纤维的重量比为1-2：0.5-1。
其中，18-25mm的第一多晶莫来石纤维可有效使含锰渣保温混凝土产生裂纹时，可阻止裂纹的扩展，使得裂纹不得大范围的绕过第一多晶莫来石纤维，总体上使得含锰渣保温混凝土的抗折以及抗压强度，但是由于第一多晶莫来石纤维的长度较长，在水泥等基质中不便于分散，易团聚，因此添加长度为9-12mm的第二多晶莫来石纤维，其分散性较佳，在上述比例范围内，二者互补，同时有效抵消混凝土收缩产生的应力，有效提高抗压、抗折强度。
优选地，本发明较佳的实施例中，碎石的粒径为5-32mm。
更优选地，碎石包括粒径为5mm≤粒径<10mm的第一碎石，第一碎石占碎石的重量百分比为5-20％。碎石包括10mm≤粒径<20mm的第二碎石，第二碎石占碎石的重量百分比为占比55-75％。碎石包括粒径为≥20mm的第三碎石，第三碎石占碎石的重量百分比为占比10-35％。通过碎石的级配，使得含锰渣保温混凝土的强度更佳，同时保温性能佳。
为了进一步增强各组分之间的粘接性，使得最后制得的结构更为致密，可选地，原料还包括0.5-1.3重量份的水玻璃。
本发明还提供一种上述含锰渣保温混凝土的制备方法，其包括：
于搅拌状态下，将原料混合。
优选地，为了使物料充分混合，将砂、水泥、锰渣、玻化微珠、粉煤灰、石灰粉、多晶莫来石纤维混合，得到混合物料。将高效减水剂与水混合得混合溶液；将混合物料与混合溶液混合后，再与碎石混合。其中，可选地，混合物料的制作过程中，可先将石灰粉、粉煤灰以及锰渣共同研磨10-20min后，再与水泥、砂、玻化微珠、多晶莫来石纤维混合，通过机械研磨，进一步对锰渣进行机械活化的功能，同时使得石灰粉、粉煤灰以及锰渣混合更为充分。
当原料中还包括0.5-1.3重量份的水玻璃时，混合时，将水玻璃、高效减水剂与水混合，即混合溶液还包括0.5-1.3重量份的水玻璃。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
一种含锰渣保温混凝土，其由以下方法制得：
准备原料：原料包括：
200重量份的水泥，350重量份的碎石，130重量份的砂，60重量份的锰渣，25重量份的玻化微珠，20重量份的粉煤灰，27重量份的重量份的石灰粉，1.3重量份的多晶莫来石纤维，8重量份的高效减水剂以及105重量份的水。
其中，多晶莫来石纤维包括长度为18-25mm的第一多晶莫来石纤维以及长度为9-12mm的第二多晶莫来石纤维，第一多晶莫来石纤维与第二多晶莫来石纤维的重量比为3：1。
碎石包括粒径为5mm≤粒径<10mm的第一碎石，碎石包括10mm≤粒径<20mm的第二碎石，碎石包括20mm≤粒径为≤32mm的第三碎石，第一碎石占碎石的重量百分比为20％；第二碎石占碎石的重量百分比为占比75％；第三碎石占碎石的重量百分比为占比10％。
于搅拌状态下，将砂、水泥、锰渣、玻化微珠、粉煤灰、石灰粉以及多晶莫来石纤维混合，得到混合物料；将高效减水剂与水混合得混合溶液；将混合物料与混合溶液混合后，再与碎石混合后继续搅拌3min。
实施例2
一种含锰渣保温混凝土，其由以下方法制得：
准备原料：原料包括：
220重量份的水泥，330重量份的碎石，100重量份的砂，60重量份的锰渣，23重量份的玻化微珠，20重量份的粉煤灰，28重量份的重量份的石灰粉，1重量份的多晶莫来石纤维，7重量份的高效减水剂以及120重量份的水。
其中，多晶莫来石纤维包括长度为18-25mm的第一多晶莫来石纤维以及长度为9-12mm的第二多晶莫来石纤维，第一多晶莫来石纤维与第二多晶莫来石纤维的重量比为1.5：0.5。
碎石包括粒径为5mm≤粒径<10mm的第一碎石，碎石包括10mm≤粒径<20mm的第二碎石，碎石包括20mm≤粒径为≤32mm的第三碎石，第一碎石占碎石的重量百分比为15％；第二碎石占碎石的重量百分比为占比60％；第三碎石占碎石的重量百分比为占比25％。
于搅拌状态下，将砂、水泥、锰渣、玻化微珠、粉煤灰、石灰粉以及多晶莫来石纤维混合，得到混合物料；将高效减水剂与水混合得混合溶液；将混合物料与混合溶液混合后，再与碎石混合后继续搅拌2-3min。
实施例3
一种含锰渣保温混凝土，其由以下方法制得：
准备原料：原料包括：
230重量份的水泥，350重量份的碎石，130重量份的砂，55重量份的锰渣，25重量份的玻化微珠，25重量份的粉煤灰，30重量份的重量份的石灰粉，1.3重量份的多晶莫来石纤维，8重量份的高效减水剂以及105重量份的水。
其中，多晶莫来石纤维包括长度为18-25mm的第一多晶莫来石纤维以及长度为9-12mm的第二多晶莫来石纤维，第一多晶莫来石纤维与第二多晶莫来石纤维的重量比为2：1。
碎石包括粒径为5mm≤粒径<10mm的第一碎石，碎石包括10mm≤粒径<20mm的第二碎石，碎石包括20mm≤粒径为≤32mm的第三碎石，第一碎石占碎石的重量百分比为15％；第二碎石占碎石的重量百分比为占比65％；第三碎石占碎石的重量百分比为占比25％。
先将石灰粉、粉煤灰以及锰渣的混合粉料共同研磨15min后，于搅拌状态下，将混合粉料、砂、水泥、玻化微珠、以及多晶莫来石纤维混合，得到混合物料；将高效减水剂与水混合得混合溶液；将混合物料与混合溶液混合后，再与碎石混合后继续搅拌3min。
实施例4
一种含锰渣保温混凝土，其由以下方法制得：
准备原料：原料包括：
220重量份的水泥，330重量份的碎石，130重量份的砂，60重量份的锰渣，25重量份的玻化微珠，20重量份的粉煤灰，28重量份的重量份的石灰粉，1.3重量份的多晶莫来石纤维，7重量份的高效减水剂，1.2重量份的水玻璃以及105重量份的水。
其中，多晶莫来石纤维包括长度为18-25mm的第一多晶莫来石纤维以及长度为9-12mm的第二多晶莫来石纤维，第一多晶莫来石纤维与第二多晶莫来石纤维的重量比为1.5：1。
碎石包括粒径为5mm≤粒径<10mm的第一碎石，碎石包括10mm≤粒径<20mm的第二碎石，碎石包括20mm≤粒径为≤32mm的第三碎石，第一碎石占碎石的重量百分比为20％；第二碎石占碎石的重量百分比为占比55％；第三碎石占碎石的重量百分比为占比25％。
于搅拌状态下，将砂、水泥、锰渣、玻化微珠、粉煤灰、石灰粉以及多晶莫来石纤维混合，得到混合物料；将高效减水剂、水玻璃与水混合得混合溶液；将混合物料与混合溶液混合后，再与碎石混合后继续搅拌3min。
实施例5
一种含锰渣保温混凝土，其由以下方法制得：
准备原料：原料包括：
200重量份的水泥，300重量份的碎石，110重量份的砂，60重量份的锰渣，24重量份的玻化微珠，20重量份的粉煤灰，27重量份的重量份的石灰粉，1重量份的多晶莫来石纤维，7重量份的高效减水剂，1重量份的水玻璃以及105重量份的水。
其中，多晶莫来石纤维包括长度为18-25mm的第一多晶莫来石纤维以及长度为9-12mm的第二多晶莫来石纤维，第一多晶莫来石纤维与第二多晶莫来石纤维的重量比为1：1。
碎石包括粒径为5mm≤粒径<10mm的第一碎石，碎石包括10mm≤粒径<20mm的第二碎石，碎石包括20mm≤粒径为≤32mm的第三碎石，第一碎石占碎石的重量百分比为15％；第二碎石占碎石的重量百分比为占比70％；第三碎石占碎石的重量百分比为占比15％。
于搅拌状态下，将砂、水泥、锰渣、玻化微珠、粉煤灰、石灰粉以及多晶莫来石纤维混合，得到混合物料；将高效减水剂、水玻璃与水混合得混合溶液；将混合物料与混合溶液混合后，再与碎石混合后继续搅拌3min。
试验例
重复实施例1-5制得含锰渣保温混凝土，分别将混凝土入模成型，预加负荷，24h后拆模，于20℃，湿度为60％左右的环境中养护至28天。
其中每个实施例制得含锰渣保温混凝土的立方体抗压尺寸为70mm*70mm*70mm，分别测试3d以及28天的强度，采用YAM-300B全自动压力试验机，无锡建仪仪器机械有效公司，实验过程位移加载1mm/min，分别测试3d以及28天的强度，仪器为KZ-5000型抗折试验仪器，无锡建仪仪器机械有效公司。具体测试方法参见JGJ70-90建筑砂浆基本性能的测试方法。导热系数测定通过稳态法测量原理，时间尺寸为半径5cm，厚度为1.5cm，采用湖南仪器仪表有效公司生产的DRXL-1导热系数测试仪。结果如表1所示。
表1试验结果
由表1可得，本发明提供的含锰渣保温混凝土导热系数，抗压抗折强度高。
综上所述，本发明实施例的含锰渣保温混凝土的制备方法，其操作简单可控，有效降低制作成本，同时制得的含锰渣保温混凝土的性能优异，其导热系数小，孔隙度佳，保温性能佳的同时抗压性能强。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。