一种替代天然砂的复合黏土和以其为原料的预拌混凝土的制作方法
【专利摘要】本发明属于建筑材料领域，公开一种代替天然砂的复合黏土和以其为原料的预拌混凝土。该复合黏土包括如下质量百分比的各原料：黏土45～75%，贝壳粉3～10%，粉煤灰5～20%，矿渣5～20%，稻壳灰5～20%，生石灰0.5～2%，碳酸钠0.5～1.5%。各组分加入水预混搅拌、研磨、碾压，在200～300℃下干燥、造粒，筛分分级，得到符合混凝土搅拌用的原料，将上述复合黏土与水泥、卵石、矿物质粉、减水剂和水按一定比例复配，得到坍落度和抗压强度优异的预拌混凝土。本发明采用复合黏土替代天然砂作为预拌混凝土中的细骨料，提高了混凝土的耐腐蚀性和耐久性能，而且充分利用了稻壳和贝壳等资源，变废为宝，具有较大的市场推广价值和应用前景。
【专利说明】一种替代天然砂的复合黏土和以其为原料的预拌混凝土
【技术领域】
[0001]本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种代替天然砂的复合黏土和以其为原料的预拌混凝土，特别适用于普通混凝土、高性能混凝土、超高强度混凝土、纤维混凝土、活性粉混凝土等的生产。
【背景技术】
[0002]我国建筑中应用于结构的主要建筑材料是混凝土，天然砂是其主要的细骨架，目前多数地区应用的是天然砂，天然砂属于地方资源，而且短期内不可再生。随着建设量的增加，我国不少地区天然砂已近枯竭，同时由于天然河砂的过渡开采会对生态环境造成破坏，许多地方已严禁或限制开采天然河砂，由此导致工程用砂供需矛盾日益突出。因此，制备出能够替代天然砂的使用，探寻可行的人工砂混凝土就显得格外重要。
[0003]在混凝土中，作为整个体系的粗骨料一般由卵石或大小相当的石块、碎石组成，为混凝土主骨架结构；而卵石之间的空隙需要由细骨料来填充，常用的原料就为上述的天然砂。
[0004]黏土在我国储量丰富，价格低廉，主要成分是Si02、Al2O3和结晶水，与天然砂的主要成分相同。黏土不仅具有良好的物理和力学性能以及高的耐化学品性能等，黏土还具有独特的片层结构，可以赋予材料高的增韧性，良好的抗压强度。
[0005]西方一些工业化国家通常把黏土归结为6大类,分别是:高岭土(Kaolin)、耐火黏土(Fire clay)、球黏土(Ball clay)、膨润土(Bentonite)、漂白土(Fuller，s Earth)和普通黏土(Common)。
[0006]与硅灰类似，稻壳灰中S12的含量很高，煅烧良好的无定型稻壳灰具有很高的火山灰活性，跟粒状高炉矿渣、粉煤灰和硅灰等火山灰材料一样，稻壳的粉壳灰能够改善水泥和混凝土的性能。我国稻米资源丰富，对稻壳简单处理不仅降低了其使用价值，且燃烧还会造成空气质量的污染。因此，研究探寻稻壳的回收利用具有良好的应用前景。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是以来源广泛的黏土、稻壳等为原料，复配出一种复合黏土，从而提供一种环境友好、性能优异的预拌混凝土，减少对天然砂的依赖，减轻环境压力，同时，将让农户头疼的稻壳变废为宝。
[0008]本发明的技术方案:
一种替代天然砂的复合黏土，该复合黏土包括如下质量百分比的各原料:黏土 45~75%,贝壳粉3~10%，粉煤灰5~20%，矿渣5~20%，稻壳灰5~20%，生石灰0.5~2%，碳酸钠0.5~1.5%ο
[0009] 进一步的，所述贝壳粉为废弃贝壳经回收清洗，碱洗0.5~24小时，干燥后，研磨得到的贝壳粉，其平均粒径为0.1 μm~75 μm，在此步骤中碱洗的主要作用是去除贝壳上残留的腐肉、污垢和角质。
[0010]进一步的，所述稻壳灰为稻壳经水洗干燥后与PH=I的酸反应，经过干燥、煅烧、研磨后所得到的稻壳灰，酸处理能去除稻壳中大量的金属杂质，可提高其纯度和白度，同时经酸处理后煅烧的稻壳灰可提高比表面积和活性。
[0011]将上述黏土、贝壳粉、粉煤灰、矿渣、稻壳灰、生石灰、碳酸钠按比例加水搅拌混合，经球磨后，采用碾压机碾压压实混合好的粉末，之后在200~300°C下干燥、造粒，经筛分分级，得到符合混凝土搅拌用II区中砂标准的复合黏土，该复合黏土质量符合《建筑用砂》(GB/T14684-2011)的要求。
[0012]进一步的,所述复合黏土的细度模数为3.0~2.3,平均粒径为0.35mm~0.5mm。
[0013]进一步的，所述黏土为高岭土、耐火黏土、球黏土、膨润土、漂白土和普通黏土中的一种或几种混合。
[0014]进一步的，所述贝壳粉在碱洗中，所用碱溶液为浓度29TlO%的氢氧化钠、次氯酸钠、氢氧化钙、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钙或碳酸氢钾中的任一种。
[0015]为了解决现有预拌混凝土对天然砂的依赖，本发明以所述复合黏土为原料制备了一种预拌混凝土，该预拌混凝土包括如下质量百分比的各原料:卵石20%~80%，复合黏土6%~40%，水泥8%~25%，矿物质粉0~20%，水5%~20%。
[0016]进一步的，所述预拌混凝土还包括减水剂，所述减水剂为聚羧酸减水剂，该减水剂的添加量按质量百分比为:减水剂:(水泥+矿物质粉)=(0.002、.018):1，添加减水剂的目的是可以减少拌合用水量，提高混凝土强度。
[0017]进一步的，所述矿物质粉为稻壳灰80~90%，粉煤灰5~15%，贝壳粉I~8%的混合物，稻壳灰、粉煤灰和贝壳粉的含量均为质量百分比。
[0018]进一步的，在上述预拌混凝土中，水:(水泥+矿物质粉)=(0.25、.6):1，含量比例为质量比。
[0019]进一步的，在上述预拌混凝土中，矿物质粉:(水泥+矿物质粉)=(0、.5):1，含量比例为质量比。
[0020]进一步的，在上述预拌混凝土中，复合黏土:(复合黏土 +卵石)=(0.16^0.41):1,含量比例为质量比。
[0021]进一步的，在本发明中，矿物质粉的一个较优组成为:稻壳灰85%，粉煤灰8%和贝壳粉7%的混合物，稻壳灰、粉煤灰和贝壳粉的含量均为质量百分比。
[0022]通过测定复合黏土砂粒的杂质及有害成分含量，均达到《建筑用砂》(GB/T14684-2011)标准规定的范围。
[0023]本发明中包括如下配比指标参数和术语，解释说明如下。
[0024]胶凝材料=水泥+矿物质粉。
【权利要求】
1.一种替代天然砂的复合黏土，其特征在于，该复合黏土包括如下质量百分比的各原料:黏土 45%~75%，贝壳粉3%~10%，粉煤灰5%~20%，矿渣5%~20%，稻壳灰5%~20%，生石灰0.5%~2%，碳酸钠0.5%~1.5%。
2.根据权利要求1所述的复合黏土，其特征在于，所述贝壳粉为废弃贝壳经回收清洗，碱洗0.5^24小时，干燥后，研磨得到的贝壳粉，其平均粒径为0.1 μ m~75 μ m。
3.根据权利要求1所述的复合黏土，其特征在于，所述稻壳灰为稻壳经水洗干燥后与PH=I的酸反应，经过干燥、煅烧、研磨后所得到的稻壳灰。
4.根据权利要求1所述的复合黏土，其特征在于，所述黏土为高岭土、耐火黏土、球黏土、膨润土、漂白土和普通黏土中的一种或几种混合。
5.根据权利要求1所述的复合黏土，其特征在于，所述贝壳粉在碱洗中，所用碱溶液为质量百分比浓度2%~?Ο%的氢氧化钠、次氯酸钠、氢氧化钙、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钙或碳酸氢钾中的任一种。
6.一种以权利要求1所述复合黏土为原料的预拌混凝土，其特征在于，该预拌混凝土包括如下质量百分比的各原料:卵石20%~80%，复合黏土 6%~40%，水泥8%~25%，矿物质粉0~20%，水 5%~20%。
7.根据权利要求6所述的预拌混凝土，其特征在于，所述预拌混凝土还包括聚羧酸减水剂，该减水剂的添加量按质量百分比为:减水剂:(水泥+矿物质粉)=(0.002、.018):1。
8.根据权利要 求6或7所述的预拌混凝土，其特征在于，所述矿物质粉为稻壳灰80%~90%，粉煤灰5%~15%，贝壳粉1%~8%的混合物，稻壳灰、粉煤灰和贝壳粉的含量均为质量百分比。
9.根据权利要求6或7所述的预拌混凝土，其特征在于，水:(水泥+矿物质粉)=(0.25、.6):1 ;矿物质粉:(水泥+矿物质粉)=(0~0.5):1 ;复合黏土:(复合黏土 +卵石)=(0.16^0.41):1 ;上述含量比例均为质量比。
10.根据权利要求8所述的预拌混凝土，其特征在于，所述矿物质粉为稻壳灰85%，粉煤灰8%和贝壳粉7%的混合物，稻壳灰、粉煤灰和贝壳粉的含量均为质量百分比。
【文档编号】C04B18/30GK104072002SQ201410325056
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年7月9日 优先权日:2014年7月9日
【发明者】黄映恒, 韦菲, 侯蕾, 李菲萍, 李燕, 罗春林, 廖森 申请人:广西经正科技开发有限责任公司