本发明涉及混凝土材料
技术领域：
，具体涉及一种掺有拜耳法赤泥的自密实水泥混凝土及其制备方法。
背景技术：
：自密实混凝土(selfcompactingconcrete或self-consolidatingconcrete简称scc)是指在自身重力作用下，能够流动、密实，即使存在致密钢筋也能完全填充模板，同时获得很好均质性，不需要附加振动的混凝土，其具有施工噪音小、速度快的特点，改善了施工环境，减少了施工噪音对周围环境的污染，由于上述优点使得自密实混凝土逐渐成为建筑领域的研究热点。但是自密实混凝土的干燥收缩量较普通混凝土大。通过往混凝土中添加拜耳法赤泥可一定程度上提高水泥的强度，同时拜耳法赤泥具有内养护作用，可以提高自密实混凝土的强度和减小混凝土的自收缩性能，但是一般被认为无火山灰活性，需要掺杂量很大才能发挥内养护作用，但是大量的掺加会使得混凝土的性能变差(中国专利cn105198314a)。由此，如何提高拜耳法赤泥的反应活性，使其以较少的量加于自密实混凝土中发挥其内养护作用是目前提高掺杂拜耳法自密实混凝土性能的难点。瓷石是制瓷的主要原料，在制备瓷石精泥会产生大量的20～40％瓷石尾砂，废弃的瓷石尾砂被直接排放到环境中，会堵塞河流，污染环境，破坏生态环境的平衡。目前瓷石尾砂的处理方法有以下几种：作为外墙砖原材料生产外墙砖(中国专利申请cn105906301a、cn106542834a)；作为原材料生产砂浆(中国专利申请cn106082936a)；作为原材料生产水泥基防水涂料(中国专利申请cn105948659a)。上述应用途径还未能完全消化掉产生的瓷石尾砂，因此有必要寻求新的瓷石尾砂回收利用途径。技术实现要素：针对上述现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种掺有拜耳法赤泥的自密实水泥混凝土及其制备方法。为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种掺有拜耳法赤泥的自密实水泥混凝土，包括以下重量份数的原料：经热蚀变处理拜耳法赤泥100～155份、胶凝材料375～546份、骨料1450-1700份、聚羧酸系减水剂5～8份和水150～175份。优选地，所述胶凝材料胶凝材料由52.5ⅱ型硅酸盐水泥30～42％、粉煤灰20～38％、矿渣粉30～50％组成，所述粉煤灰为ⅱ级粉煤灰；所述矿渣粉为s95矿渣粉。本发明中水泥的性能达到《通用硅酸盐水泥》(gb175-2007)标准强度等级为52.5的ⅱ型硅酸盐水泥的质量标准，其部分参数如下表所示。优选地，所述骨料由粗骨料和细骨料按1.0:(1.0～1.2)的重量比组成。优选地，所述粗骨料为碎石，由粒径5～10mm和粒径10～20mm的碎石按1:(1～5)的比例组成。所述细骨料为河砂，具体为ⅱ区中砂。优选地，所述聚羧酸系减水剂为巴斯夫有限公司的rp25或astp504-1、格雷斯公司adver152、上海华登hp400中的一种。优选地，所述经热蚀变处理拜耳法赤泥由以下步骤制得：a)将马弗炉的坩埚加热至600～700℃，取出坩埚，放入拜耳法赤泥和瓷石尾砂按1:(0.1～1)的重量比组成的混合物，600-700℃煅烧1～2h；b)待煅烧产物在马弗炉内自然冷却，取出煅烧产物，用球磨机干磨，过200目筛，得到经热蚀变处理拜耳法赤泥。优选地，还包括一元羧酸1～3份，所述一元羧酸为甲酸、乙酸和丙酸中的一种；所述一元羧酸为甲酸。本发明其中一种实施方式，提供一种掺有拜耳法赤泥的自密实水泥混凝土，包括以下重量份数的原料：经热蚀变处理拜耳法赤泥100～155份、胶凝材料375～546份、骨料1450-1700份、聚羧酸系减水剂5～8份、一元羧酸1～3份和水150～175份。本发明另一发明目的在于提供一种制备掺有拜耳法赤泥的自密实水泥混凝土的方法，包括以下步骤：将胶凝材料及经热蚀变处理拜耳法赤泥混合均匀，加入骨料，再次混合均会，得到拌合料；将聚羧酸系减水剂和一元羧酸溶于水形成水溶液，加入至上述拌合料中，搅拌均匀，即得。想要拜耳法赤泥以较少的添加量添加到自密实混凝土中即能发挥其内养护作用，关键点在于提高拜耳法赤泥的反应活性。发明人尝试采用热活化方法，将赤泥在马弗炉煅烧，但是发现，这种活化后的赤泥以较少的量添加到自密实混凝土中并没有提高混凝土的性能，因此必须加入一定的催化物质来改善赤泥的热活性性能。发明人尝试加入一定量的瓷石尾砂与拜耳法赤泥同时煅烧，经试验证明，拜耳法赤泥的活性有了较小幅度的提高。而意外地发现，如果在煅烧过程中采用急热慢冷的方式，赤泥的活性提高最为明显。对于加入瓷石尾砂煅烧可提高拜耳法赤泥反应活性的原理推测是因为：瓷石尾砂中含有少量的高岭土，这些高岭土在偏高岭土化过程中会释放强极性的co2和h2o，这些强极性的物质会对其邻物料表面的si-o、al-o产生强烈的蚀变效应，从而使物料表面晶格畸变度增加，物料反应活性改善。而急热慢冷的煅烧方式下产生的偏高岭土活性最高，因此使得赤泥的蚀变反应更强烈，晶格畸变度更高，反应活性更高。但是上述手段存在一个缺陷，加入上述经热蚀变的拜耳法赤泥后的自密实混凝土收缩量性能及强度等均有显著提高，但是水泥的终凝时间显著延长，达到了386min。针对上述问题，发现加入一元羧酸类可缩短混凝土的终凝时间。这种效果的产生推测是因为，一元羧酸的加入促进了水泥的水化过程，从而缩短了混凝土的终凝时间。本发明的有益效果在于：1)本发明提供了一种掺有拜耳法赤泥的自密实混凝土，通过采用瓷石尾砂对其进行热蚀变处理，以少量的添加到混凝土中，即可起到提高混凝土强度和改善混凝土收缩性能的作用。2)本发明提供的自密实混凝土具有良好的填充性、流动性和较高的抗离析能力和间隙通过能力，与现有技术相比，具有显著的进步。具体实施方式以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下实施例。实施例1、热蚀变拜耳法赤泥制备a)将马弗炉的坩埚加热至700℃，取出坩埚，放入拜耳法赤泥和瓷石尾砂按1:0.5的重量比组成的混合物，700℃煅烧2.0h；b)待煅烧产物在马弗炉内自然冷却，取出煅烧产物，用球磨机干磨，过200目筛，得到经热蚀变处理拜耳法赤泥。表1煅烧参数样品赤泥与瓷石尾砂重量比煅烧温度煅烧时间赤泥a1:0.5700℃2.0h赤泥b1:0.3600℃2.0h赤泥c1:0.1700℃2.0h表2实施例2～4自密实混凝土配合比参数(kg/m3)：注：粗骨料由粒径5～10mm碎石和粒径10～20mm碎石按1:2的重量比组成。制备：将上述经热蚀变处理后的赤泥，加入52.5ⅱ型硅酸盐水泥、粉煤灰、矿渣粉混合均匀，加入粗骨料和河砂搅匀，得到拌合料，将甲酸和astp504-1溶于水形成水溶液，加入到拌合料中，搅拌均匀，即得实施例2～4以及对比例1～3自密实混凝土试块，按表3检测方法及标准检测其工作性能，检测结果如表4～7所示。表3检测方法及标准序号方法测量值典型范围1坍落度(mm)240～270mm2坍落扩展度(mm)650mm±50mm3t50cm坍落流动度(s)5～154v型漏斗通过时间(s)9～205l型仪(h2/h1)＞0.86u型箱试验填充高度mm＞3207拌合物稳定性跳桌试验(fm)≤10％表4流动性和填充性能检测结果指标实施例2实施例3实施例4坍落度/mm264258260坍落扩展度/mm695684692t50cm坍落流动度(s)6.05.76.3v型漏斗通过时间(s)18.616.919.1l型仪(h2/h1)0.820.850.88u型箱试验填充高度mm337342327拌合物稳定性跳桌试验(％)8.38.89.1由上表可知，本发明自密实混凝土具有良好的填充性、流动性和较高的抗离析能力和间隙通过能力。表5力学性能检测结果表6干缩性能(112d，×10-6)检测结果指标实施例2实施例3实施例4对比例3干缩性能625631648736表7凝结时间检测结果组别初凝时间/min终凝时间/min实施例2129242实施例3143255实施例4138248对比例1140386对比例2152311实施例2、不同煅烧工艺对赤泥热活性性能研究以本发明实施例1煅烧工艺为基础，设置不同煅烧工艺：常规煅烧工艺①(慢热慢冷、单独煅烧方式):将拜耳法赤泥放入马弗炉中，加热升温至700℃，煅烧2h，待煅烧产物在马弗炉内自然冷却，取出煅烧产物，用球磨机干磨，过200目筛。(赤泥d)煅烧工艺②(慢热慢冷、混合煅烧方式)：将拜耳法赤泥和瓷石尾砂按1:0.5的重量比组成的混合物放入马弗炉中，加热升温至700℃，煅烧2h，待煅烧产物在马弗炉内自然冷却，取出煅烧产物，用球磨机干磨，过200目筛。(赤泥e)煅烧工艺③(急热慢冷、单独煅烧方式):将马弗炉的坩埚加热至700℃，取出坩埚，放入拜耳法赤泥，700℃煅烧2.0h；待煅烧产物在马弗炉然冷却，取出煅烧产物，用球磨机干磨，过200目筛。(赤泥f)以实施例2混凝土配方为基础，采用赤泥d、e、f替换赤泥a，制备得到自密实混凝土001～003，对其力学性能和干缩性能进行检测，检测结果如下表8所示。表8力学性能和干缩性能检测结果由上表可知，加入瓷石尾砂混合煅烧，能一定程度上提高拜耳法赤泥的反应活性，在自密实混凝土中加入这种煅烧后的赤泥可一定程度上提高其自身的强度，同时减小收缩性能。而在煅烧过程中采用急热慢冷的方式得到的赤泥反应活性更高。对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。当前第1页12