一种超细复合改性石灰石碎屑混凝土制备方法与流程

本发明属于建筑材料技术领域，具体的说是一种超细复合改性石灰石碎屑混凝土制备方法。

背景技术：

随着现代建筑物的高层化、大跨化、轻型化、地下化以及使用环境的严酷化，对良好工作性、高强度、高耐久性的混凝土的需求日益增长，高性能混凝土成为科技工作者竞相研究的课题。近年来，高性能混凝土的研究重点集中在混凝土结构设计、低水灰比、活性矿物细掺料以及高效外加剂的使用等几个方面。因此，利用工业废渣、天然矿物或者复合矿粉作为混凝土掺合料是实现配制高性能混凝土的有效手段之一。目前，全国钢铁冶金、能源、有色、矿山等行业每年产生的钢渣、矿渣、粉煤灰、煤矸石、赤泥、尾矿等固体工业废渣共计18亿吨，但是综合利用率仅为55.7％，大量的固体工业废物仍然未能得到有效利用。因此，如何实现固体废弃物的无害化、减量化和资源化，已成为发展经济和保护环境的关键。目前混凝土中最常用的掺合料有磨细矿渣、粉煤灰、硅灰等。

玄武岩属于基性岩浆岩中的喷出熔岩，由流在地壳表面上的主要岩浆所生成，化学组成以sio2、al2o3为主，其中sio2含量可达到40％以上，al2o3为15％左右，另有cao、fe2o3以及少量mgo与r2o(k2o+na2o)等。具备具有耐磨、吃水量少、导电性能差、抗压性强、压碎值低、抗腐蚀性强、沥青粘附性等优点。是一种潜在活性较高的材料，与矿渣、粉煤灰等工业废渣一样，具有应用开发的价值。目前我国对玄武岩粉在混凝土的研究主要集中将玄武岩高温制成纤维以后掺入混凝土，但其成本较高，目前实际工程中很少运用。用于水泥混合材的玄武岩相关研究也只停留在初步研究阶段。

在我国生产石灰石碎石、机制砂等集料时，产生了大量的石屑、石粉。用石屑代砂、掺入一定的石灰石碎屑可改善混凝土的各项性能，但不定量、无限制的使用，必然对其强度、施工性能和耐久性能带来不良影响。其表现为混凝土单位用水量大、强度低、施工性能以及耐久性能差。为了达到有效利用石灰石碎屑，研究以石灰石碎屑作为掺合料的混凝土的各项性能，以达到有目的、高效利用石灰石碎屑。如果在提高混凝土的强度、施工性和耐久性的同时，实现石灰石碎屑的有效利用，将实现良好的经济效益和环境效益的结合。目前还没有将玄武岩微粉、矿渣微粉和石灰石碎屑复合制备成混凝土掺合料用于高性能混凝土的相关研究报道。

技术实现要素：

为了弥补现有技术的不足，本发明提出的超细复合改性石灰石碎屑混凝土制备方法。本发明主要用于利用一种以玄武岩微粉、矿渣微粉、锂渣和石灰石碎屑为主要原料作为混凝土掺合料，该掺合料能够大量利用天然玄武岩和石灰石，并能在激发改性剂作用下，通过与其它砂石料配合，制备得到满足相应标准要求的混凝土。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种超细复合改性石灰石碎屑混凝土制备方法，超细复合改性石灰石碎屑混凝土包括以下各重量份的组分：

水泥20-25份、玄武岩微粉15-20份、矿渣微粉10-13份、石灰石碎屑10-13份、锂渣6-11份、集料20-25份；所述集料的平均粒径为9-16mm；所述水泥中含水量大于30％。

s1：将石灰石碎屑置于球磨机中粉碎，粉碎至粒径为8-20mm之间后，将矿渣微粉和锂渣放入球磨机内，进行混合粉碎，使粉碎后的石灰石碎屑、矿渣微粉和锂渣混合充分均匀，再于球磨机中加入激发改性剂；持续搅拌粉碎10-15分钟，得到平均粒径在6-9mm之间的混合粉料a，通过机械力超细粉磨的改性，使激发改性剂和石灰石碎屑、矿渣微粉和锂渣具有微膨胀功能，增强了混凝土的抗裂能力，同时通过边粉碎边混合，有效提高石灰石碎屑、矿渣微粉和锂渣的混合均匀程度，且石灰石碎屑、矿渣微粉和锂渣均为废弃物，实现废气资源再利用，节约能源的消耗；

s2：将s1中得到的混合粉料放入强制式搅拌机内，并加入玄武岩微粉和集料，混合搅拌3-5分钟后得到混合粉料b，再将得到的混合粉料b喷洒适量去离子水，使混合粉料b的含水量大于30％，得到湿润混合粉料b，通过添加去离子水使混合粉料b中粒子间隙得到减少，同时方便激发改性剂的流动混合，进一步提高激发改性剂与石灰石碎屑、矿渣微粉和锂渣的混合程度，提高激发改性剂的作用面积，从而提高石灰石碎屑、矿渣微粉和锂渣的激发改性程度；

s3：将s2中得到的湿润混合粉料b进行搅拌混合10-20分钟后将搅拌后的湿润混合粉料瞬冷冻，得到块状物，由于湿润混合粉料b内含水量较高，在进行瞬冷冻时，利用水结冰后体积膨胀加大石灰石碎屑、矿渣微粉和锂渣的各组分体积，同时水结冰时产生大量空隙，可方便激发改性剂的流动，从而进一步提高激发改性剂的激发改性功能；

s4：将s3中得到的块状物通过球磨机进行粉碎处理，粉碎过程中球磨机内持续添加冰块；待粉碎使球磨机内粉碎处于6-8mm后停止粉碎，得到混合粉料c，由于水结冰体积膨胀，使石灰石碎屑、矿渣微粉和锂渣各组分体积均膨胀，可进行更加细微的粉碎，降低粉碎难度，同时结冰后的块状物质地更加脆，进一步降低粉碎难度；

s5：将s4中得到的混合粉料c进行高温烘干处理，使混合粉料c中含水量低于1％，得到干燥后的混合粉料c，再将水泥与混合粉料c混合均匀后在温度20±2℃，湿度90±5％环境下养护30天即可得到所述超细复合改性石灰石碎屑混凝土，通过先将混合粉料c的含水量降低至1％以下，在加入水泥时，水泥内的水分可快速被混合粉料c吸收，水在被吸收过程中会带动激发改性剂流入混合粉料c的内部，从而进一步提高激发改性剂的作用面积，进一步提高激发改性效果。

所述激发改性剂为脱硫石膏、三乙醇胺、麦芽糊精、硫铝酸盐水泥的混合物或氢氧化钾、氢氧化钠和氢氧化钙的混合物，通过前期粉碎过程中的机械力超细粉磨和激发改性剂的双重改性，不仅有利于石灰石碎屑、矿渣微粉和锂渣早期和后期活性的提高，同时使其具有微膨胀功能，增强了混凝土的抗裂能力，同时明显改善了混泥土的整体流动性，使其易于输送、不易结块、和易性强、不易离析泌水。

所述石灰石碎屑的含泥量小于2％、碳酸钙含量大于90％；所述锂渣中三氧化硫低于7％。

所述强制式搅拌机包括主框体、一号电机、二号电机、传动轮组、搅拌筒和连接轴承；所述主框体的左端外侧固定安装有一号电机；所述一号电机前端转轴与搅拌筒连接，一号电机通过传动带轮与二号电机转接；所述搅拌筒转动安装在主框体的内部，搅拌筒设有两个；所述二号电机设在一号电机的下方，二号电机设有两个，二号电机的端部通过传动轮组与侧动轮转动连接；所述侧动轮设在主框体的内部，侧动轮设在两个搅拌筒之间，侧动轮的内部固定安装有连接轴承；所述连接轴承的两端固定安装有圆盘；所述圆盘的外表面均匀固定安装有摩擦球；所述摩擦球与搅拌筒的外表面接触；当需要对混合物料进行搅拌时，即可将混合物置入搅拌筒中，并启动一号电机，一号电机启动时带动搅拌筒转动对混合物进行搅拌，同时当一号电机启动时会带动二号电机转动，二号电机转动时会由于传动轮组的作用使得侧动轮转动，而当侧动轮转动时会带动其内部的连接轴承转动，当连接轴承转动时，即使得其外侧的圆盘转动以，即使得其外表面的摩擦球与搅拌筒产生摩擦，从而实现对搅拌筒进行加热，进而实现对混合物在搅拌过程中进行加热，使得混合物中含有的水分被进一步去除，避免混合物在进行搅拌时互相粘附在一起使得搅拌效率大大降低。

所述摩擦球之间设有清理球；所述清理球由陶瓷硅橡胶材料制成，清理球与搅拌筒的外表面接触；当连接轴承开始转动带动摩擦球工作时，因摩擦球之间设有清理球，清理球由陶瓷硅橡胶材料制成，清理球与搅拌筒的外表面接触，所以即会使得对搅拌筒进行加热时对其外表面的金属屑进行刮除清理，避免搅拌筒长时间工作后其外表面充满与主框体和摩擦球摩擦留下的金属屑并粘结导致导热效率大大降低，同时搅拌筒的温度越高即会使得清理球内部空腔的气压逐渐增大，使得清理球小幅度膨胀，进而实现更好的清理效率。

本发明的有益效果如下：

1.通过本发明提供的技术方案，通过前期粉碎过程中的机械力超细粉磨和激发改性剂的双重改性，不仅有利于石灰石碎屑、矿渣微粉和锂渣早期和后期活性的提高，同时使其具有微膨胀功能，增强了混凝土的抗裂能力，同时明显改善了混泥土的整体流动性，使其易于输送、不易结块、和易性强、不易离析泌水。

2.通过本发明提供的技术方案，通过强制式搅拌机实现对搅拌筒进行加热，进而实现对混合物在搅拌过程中进行加热，使得混合物中含有的水分被进一步去除，避免混合物在进行搅拌时互相粘附在一起使得搅拌效率大大降低。

3.通过本发明提供的技术方案，当通过摩擦球之间设有清理球，清理球与搅拌筒的外表面接触，使得对搅拌筒进行加热时对其外表面的金属屑进行刮除清理，避免搅拌筒长时间工作后其外表面充满与主框体和摩擦球摩擦留下的金属屑并粘结导致导热效率大大降低，同时搅拌筒的温度越高即会使得清理球内部空腔的气压逐渐增大，使得清理球小幅度膨胀，进而实现更好的清理效率。

附图说明

图1是本发明的方法步骤图；

图2是本发明强制式搅拌机的结构示意图；

图3是本发明的剖视图；

图4是本发明连接轴承的结构示意图；

图5是本发明圆盘的结构示意图；

图中：主框体1，一号电机2，二号电机3，传动轮组4，搅拌筒5，连接轴承6，侧动轮7，圆盘8，摩擦球9，清理球10。

具体实施方式

使用图1-图5对本发明一实施方式的超细复合改性石灰石碎屑混凝土制备方法进行如下说明。

如图1-图5所示，本发明所述的一种超细复合改性石灰石碎屑混凝土制备方法，超细复合改性石灰石碎屑混凝土包括以下各重量份的组分：

水泥20-25份、玄武岩微粉15-20份、矿渣微粉10-13份、石灰石碎屑10-13份、锂渣6-11份、集料20-25份；所述集料的平均粒径为9-16mm；所述水泥中含水量大于30％。

s1：将石灰石碎屑置于球磨机中粉碎，粉碎至粒径为8-20mm之间后，将矿渣微粉和锂渣放入球磨机内，进行混合粉碎，使粉碎后的石灰石碎屑、矿渣微粉和锂渣混合充分均匀，再于球磨机中加入激发改性剂；持续搅拌粉碎10-15分钟，得到平均粒径在6-9mm之间的混合粉料a，通过机械力超细粉磨的改性，使激发改性剂和石灰石碎屑、矿渣微粉和锂渣具有微膨胀功能，增强了混凝土的抗裂能力，同时通过边粉碎边混合，有效提高石灰石碎屑、矿渣微粉和锂渣的混合均匀程度，且石灰石碎屑、矿渣微粉和锂渣均为废弃物，实现废气资源再利用，节约能源的消耗；

s2：将s1中得到的混合粉料放入强制式搅拌机内，并加入玄武岩微粉和集料，混合搅拌3-5分钟后得到混合粉料b，再将得到的混合粉料b喷洒适量去离子水，使混合粉料b的含水量大于30％，得到湿润混合粉料b，通过添加去离子水使混合粉料b中粒子间隙得到减少，同时方便激发改性剂的流动混合，进一步提高激发改性剂与石灰石碎屑、矿渣微粉和锂渣的混合程度，提高激发改性剂的作用面积，从而提高石灰石碎屑、矿渣微粉和锂渣的激发改性程度；

s3：将s2中得到的湿润混合粉料b进行搅拌混合10-20分钟后将搅拌后的湿润混合粉料瞬冷冻，得到块状物，由于湿润混合粉料b内含水量较高，在进行瞬冷冻时，利用水结冰后体积膨胀加大石灰石碎屑、矿渣微粉和锂渣的各组分体积，同时水结冰时产生大量空隙，可方便激发改性剂的流动，从而进一步提高激发改性剂的激发改性功能；

s4：将s3中得到的块状物通过球磨机进行粉碎处理，粉碎过程中球磨机内持续添加冰块；待粉碎使球磨机内粉碎处于6-8mm后停止粉碎，得到混合粉料c，由于水结冰体积膨胀，使石灰石碎屑、矿渣微粉和锂渣各组分体积均膨胀，可进行更加细微的粉碎，降低粉碎难度，同时结冰后的块状物质地更加脆，进一步降低粉碎难度；

s5：将s4中得到的混合粉料c进行高温烘干处理，使混合粉料c中含水量低于1％，得到干燥后的混合粉料c，再将水泥与混合粉料c混合均匀后在温度20±2℃，湿度90±5％环境下养护30天即可得到所述超细复合改性石灰石碎屑混凝土，通过先将混合粉料c的含水量降低至1％以下，在加入水泥时，水泥内的水分可快速被混合粉料c吸收，水在被吸收过程中会带动激发改性剂流入混合粉料c的内部，从而进一步提高激发改性剂的作用面积，进一步提高激发改性效果。

所述激发改性剂为脱硫石膏、三乙醇胺、麦芽糊精、硫铝酸盐水泥的混合物或氢氧化钾、氢氧化钠和氢氧化钙的混合物，通过前期粉碎过程中的机械力超细粉磨和激发改性剂的双重改性，不仅有利于石灰石碎屑、矿渣微粉和锂渣早期和后期活性的提高，同时使其具有微膨胀功能，增强了混凝土的抗裂能力，同时明显改善了混泥土的整体流动性，使其易于输送、不易结块、和易性强、不易离析泌水。

所述石灰石碎屑的含泥量小于2％、碳酸钙含量大于90％；所述锂渣中三氧化硫低于7％。

所述强制式搅拌机包括主框体1、一号电机2、二号电机3、传动轮组4、搅拌筒5和连接轴承6；所述主框体1的左端外侧固定安装有一号电机2；所述一号电机2前端转轴与搅拌筒5连接，一号电机2通过传动带轮与二号电机3转接；所述搅拌筒5转动安装在主框体1的内部，搅拌筒5设有两个；所述二号电机3设在一号电机2的下方，二号电机3设有两个，二号电机3的端部通过传动轮组4与侧动轮7转动连接；所述侧动轮7设在主框体1的内部，侧动轮7设在两个搅拌筒5之间，侧动轮7的内部固定安装有连接轴承6；所述连接轴承6的两端固定安装有圆盘8；所述圆盘8的外表面均匀固定安装有摩擦球9；所述摩擦球9与搅拌筒5的外表面接触；当需要对混合物料进行搅拌时，即可将混合物置入搅拌筒5中，并启动一号电机2，一号电机2启动时带动搅拌筒5转动对混合物进行搅拌，同时当一号电机2启动时会带动二号电机3转动，二号电机3转动时会由于传动轮组4的作用使得侧动轮7转动，而当侧动轮7转动时会带动其内部的连接轴承6转动，当连接轴承6转动时，即使得其外侧的圆盘8转动以，即使得其外表面的摩擦球9与搅拌筒5产生摩擦，从而实现对搅拌筒5进行加热，进而实现对混合物在搅拌过程中进行加热，使得混合物中含有的水分被进一步去除，避免混合物在进行搅拌时互相粘附在一起使得搅拌效率大大降低。

所述摩擦球9之间设有清理球10；所述清理球10由陶瓷硅橡胶材料制成，清理球10与搅拌筒5的外表面接触；当连接轴承6开始转动带动摩擦球9工作时，因摩擦球9之间设有清理球10，清理球10由陶瓷硅橡胶材料制成，清理球10与搅拌筒5的外表面接触，所以即会使得对搅拌筒5进行加热时对其外表面的金属屑进行刮除清理，避免搅拌筒5长时间工作后其外表面充满与主框体1和摩擦球9摩擦留下的金属屑并粘结导致导热效率大大降低，同时搅拌筒5的温度越高即会使得清理球10内部空腔的气压逐渐增大，使得清理球10小幅度膨胀，进而实现更好的清理效率。

具体工作流程如下：

当需要对混合物料进行搅拌时，即可将混合物置入搅拌筒5中，并启动一号电机2，一号电机2启动时带动搅拌筒5转动对混合物进行搅拌，同时当一号电机2启动时会带动二号电机3转动，二号电机3转动时会由于传动轮组4的作用使得侧动轮7转动，而当侧动轮7转动时会带动其内部的连接轴承6转动，当连接轴承6转动时，即使得其外侧的圆盘8转动以，即使得其外表面的摩擦球9与搅拌筒5产生摩擦，从而实现对搅拌筒5进行加热，进而实现对混合物在搅拌过程中进行加热，使得混合物中含有的水分被进一步去除，避免混合物在进行搅拌时互相粘附在一起使得搅拌效率大大降低，当连接轴承6开始转动带动摩擦球9工作时，因摩擦球9之间设有清理球10，清理球10由陶瓷硅橡胶材料制成，清理球10与搅拌筒5的外表面接触，所以即会使得对搅拌筒5进行加热时对其外表面的金属屑进行刮除清理，避免搅拌筒5长时间工作后其外表面充满与主框体1和摩擦球9摩擦留下的金属屑并粘结导致导热效率大大降低，同时搅拌筒5的温度越高即会使得清理球10内部空腔的气压逐渐增大，使得清理球10小幅度膨胀，进而实现更好的清理效率。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。