一种掺杂玻璃渣和尾矿渣的高强度混凝土及制备方法与流程

本发明属于建筑材料生产加工技术领域，尤其涉及一种掺杂玻璃渣和尾矿渣的高强度混凝土及制备方法。

背景技术：

随着现代科学技术的迅速发展以及人们生活水平的不断提高，玻璃在如今城镇中扮演着越来越重要的角色，已被广泛应用于建筑、化工、仪器设备、科学研宂以及日常生活等诸多领域。玻璃已经成为人类现代生活中常用的一种物质，它可以做成各种器具、器皿、平板玻璃等。因而废弃物也较多，为了资源的可持续利用，可以把废弃的玻璃及制品收集起来，化害为利，变废为宝。玻璃制品的回收利用有几种类型：作为铸造用熔剂、转型利用、回炉再造、原料回收和重复利用等。我国一年会产生大约四五千万吨废弃玻璃，这些玻璃要完全降解需要4000年，也就是说，属于基本不可降解的物质范围。由于不可降解，废弃玻璃成为垃圾之后，只能掩埋处理，但掩埋处理不能改变废玻璃的存在，它依然会对自然环境，例如土壤和人类的活动带来许多潜在的不安全性。

另外，随着我国工业技术的不断发展，其各种工业废渣的产量也不断提高，其中最常见的有赤泥、磷石膏、矿尾砂等。目前我国于尾矿的综合回收利用率仅为7％左右，绝大部分以尾矿形式堆存。尾矿堆存不仅占用大量土地还严重污染环境，主要表现为尾矿中的残留药剂和尾矿扬尘两个方面。尾矿渣中含有氰化物、硫化物、表面活性剂、浮剂、絮凝剂等，若长期堆存将产生酸性水或有毒气体，对下游河流或环境造成严重危害。另外，由于科技发展的进步，玻璃制品的用量日益增多，与此同时，废弃玻璃的数量也极大增加，引起了诸多的环境和资源浪费问题如何合理利用废弃玻璃资源。提高其回收利用率，成为了全球关注的热点，也是现代科技工作者必须而临和解决的一个迫切问题。而工业上的玻璃渣和尾矿渣都含有各种有害成分，无法直接使用，丢弃会造成环境污染。

废弃玻璃主要来源于工业废弃玻璃(如平板玻璃、玻璃纤维等)和日用废弃玻璃(如器皿玻璃、灯泡玻璃等)两类。在一般的平板玻璃生产加工中，从玻璃原片上裁下来的边角废料要占到生产总觉的15％～25％，而定期停产产生的废弃玻璃则占到总里的5％～10％；此外，因熔窑作业温度的突然波动、原料质量或配合比的变化以及工人操作失误等造成的非正常工况下得到的废弃玻璃制品也占有一部分比例。玻璃废丝是玻璃纤维工业生产加工过程中产生的一种废渣，数量占到玻璃纤维产量的15％左右人们日常生活中产生的玻璃瓶罐、玻璃墙以及玻璃窗碎片、报废的电视机及电脑纯平显示器(crt)等也构成了废弃玻璃的主要来源。据统计，在欧美发达国家废弃玻璃虽占城市垃圾总量的4％～8％，美国2005年产出废弃玻璃约1280万t，但只有275万t得到回收。我国每年产出废弃玻璃约为450～700万t，占城市生活垃圾的3％～5％。联合国的统计数据则表明，全球固体废渣中有7％为废弃玻璃。目前除了很少一部分可被回收利用外，更多的废弃玻璃是以废物的形态被抛掷到荒地填埋掉，千年不朽，这既占用了大量的土地，又造成了生态环境的破坏以及资源能源的浪费。目前，关于废玻璃渣回收技术有一些，例如：

1、专利申请cn201710829879.4，公开了一种酸蚀玻璃渣综合利用的方法，包括：(1)加热酸蚀玻璃渣，所述酸蚀玻璃渣表面的含氟酸液得到蒸发，用水吸收为含氟酸液；(2)干燥后的玻璃渣与浓硫酸置于反应器中，采用间接加热，反应产生的气体经过冷凝得到无水氟化氢，未冷凝的气体用水吸收；输出料渣；(3)料渣投入工艺水中，溶解；溶解后的溶液为硫酸铝溶液，经过浓缩可制得硫酸铝固体产品；未溶解的固体物经过固液分离，成为硫酸锶或/和硫酸钙成品。本发明将玻璃减薄工艺中产生的玻璃渣中的氟予以回收，制成无水氟化氢，氟硅酸，将铝、锶制成有经济价值的硫酸铝和硫酸锶，不仅解决了玻璃渣作为危废的处理问题，而且得到了经济价值更高的产物，适合于工业化推广应用。

2、专利申请cn201210372442.x，公开了一种废玻璃渣的再利用方法及所得玻璃，回收利用方法为：首先，将废玻璃渣破碎、磨粉，然后再用水浸泡除去废玻璃渣中的大部分可溶性物质，浸泡后的废玻璃渣经过滤、干燥后直接烧制成玻璃或者作为制备玻璃的原料之一。本发明首次针对性地提出了硼硅酸盐玻璃生产的火焰窑烟道中收集的废弃硼硅玻璃渣的预处理及再利用的方法和工艺，为挥发冷凝而产生的废玻璃渣的再利用指明了方向，提供了切实可行的新途径，更为解决这一困扰硼硅酸盐玻璃生产企业的问题找到了解决方案。这一方法，将废玻璃渣预处理后，对滤液和滤渣分别利用，充分变废为宝，减少环境污染。

3、专利申请cn201110349617.0，公开了一种利用废弃crt玻璃渣及荧光粉制备微晶玻璃工艺。该工艺包括以下步骤：(1)crt中的荧光粉用稀硫酸进行溶解，加入hf将溶解出的稀土离子转变成氟化稀土沉淀，过滤，干燥；(2)crt玻璃残渣经过清洗、过滤、研磨，然后与氟化稀土和氟化钠按比例混合，混合物中各物质的质量含量为：玻璃残渣：62％～68％、氟化钠：28％～32％、氟化稀土：4％～6％，然后研磨使混合均匀；(3)然后将物料在温度900～1200℃焙烧20～60min，将玻璃水倒入不锈钢板中，在380～450℃高温炉中冷却1～2h，再自然冷却至室温，即得微晶玻璃。本发明既对玻璃渣进行回收利用又利用稀土元素的特点制造出性能良好的材料。

但是，目前还未发现能够将尾矿渣和玻璃渣同时回收作为高强度混凝土等建筑材料的相关文献报道。

技术实现要素：

本发明为解决上述技术问题，提供了一种掺杂玻璃渣和尾矿渣的高强度混凝土及制备方法。

为了能够达到上述所述目的，本发明采用以下技术方案：

一种掺杂玻璃渣和尾矿渣的高强度混凝土，由以下重量份的原料制成：玻璃渣300～350份、尾矿渣200～250份、建筑固体废弃物300～350份、空心玻璃微珠150～200份、轻骨料235～275份、半水石膏125～165份、水泥225～265份、减水剂85～125份、发泡剂100～150份、稳泡剂80～120份。

进一步地，所述的一种掺杂玻璃渣和尾矿渣的高强度混凝土，由以下重量份的原料制成：玻璃渣310～340份、尾矿渣210～240份、建筑固体废弃物310～340份、空心玻璃微珠160～190份、轻骨料245～265份、半水石膏135～155份、水泥235～255份、减水剂95～115份、发泡剂110～140份、稳泡剂90～110份。

进一步地，所述的一种掺杂玻璃渣和尾矿渣的高强度混凝土，由以下重量份的原料制成：玻璃渣325份、尾矿渣225份、建筑固体废弃物325份、空心玻璃微珠175份、轻骨料255份、半水石膏145份、水泥245份、减水剂105份、发泡剂125份、稳泡剂100份。

进一步地，所述空心玻璃微珠的抗压强度＞60mpa，粒径为150～180μm，真密度为0.3～0.5g/cm³。

进一步地，所述轻骨料是轻细骨料与轻粗骨料按照质量比＝1～2:3混合均匀制得，且轻骨料为页岩陶粒、黏土陶粒、粉煤灰陶粒、煤矸石中的一种，其中，所述轻粗骨料的筒压强度为6.0～8.0mpa。

进一步地，所述半水石膏包括熟石膏、天然石膏、脱硫石膏中的一种或一种以上。

进一步地，所述发泡剂为铝粉或铝粉膏，铝粉膏的活性铝含量≥90％；所述减水剂是ph为6～8的液体聚羧酸系高性能减水剂。

进一步地，所述稳泡剂为甲基纤维素钠，且甲基纤维素钠的密度为0.55～0.65g/cm³。

进一步地，一种如上述所述的掺杂玻璃渣和尾矿渣的高强度混凝土的制备方法，包括以下步骤：

(1)按重量份称取玻璃渣、尾矿渣、建筑固体废弃物、轻骨料，混合后研磨，再加入水泥混合均匀，得到混合粉料；

(2)按重量份称取空心玻璃微珠、半水石膏、减水剂、稳泡剂，混合均匀，加入适量水，用震动棒震荡搅拌均匀，再加入发泡剂，搅拌均匀，得到混合浆料；

(3)将步骤(1)的混合粉料和步骤(2)的混合浆料搅拌均匀，静置，制得所述高强度混凝土。

进一步地，所述研磨是将物料研磨至过80～100目筛；所述搅拌的速度为3000～3500r/min，时间为230～250s；所述静置的时间为26～28h，环境温度＜48℃。

由于本发明采用了以上技术方案，具有以下有益效果：

本申请采用玻璃渣、尾矿渣、建筑固体废弃物、空心玻璃微珠等为原料，通过科学合理的搭配以及创新设计的方法制备高强度混凝土，大大降低了混凝土的生产成本，且制得的混凝土耐久性和韧性良好，混凝土的抗裂能力增强；变废为宝，将资源最大化利用，节能环保。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，但本发明并不局限于这些实施方式，任何在本实施例基本精神上的改进或代替，仍属于本发明权利要求所要求保护的范围。

实施例1

一种掺杂玻璃渣和尾矿渣的高强度混凝土，由以下重量份的原料制成：玻璃渣300份、尾矿渣200份、建筑固体废弃物300份、空心玻璃微珠150份、轻骨料235份、半水石膏125份、水泥225份、减水剂85份、发泡剂100份、稳泡剂80份。

进一步地，所述空心玻璃微珠的抗压强度＞60mpa，粒径为150～180μm，真密度为0.3～0.5g/cm³；所述轻骨料是轻细骨料与轻粗骨料按照质量比＝1～2:3混合均匀制得，且轻骨料为页岩陶粒，其中，所述轻粗骨料的筒压强度为6.0～8.0mpa；所述半水石膏包括熟石膏、天然石膏；所述发泡剂为铝粉或铝粉膏，铝粉膏的活性铝含量≥90％；所述减水剂是ph为6～8的液体聚羧酸系高性能减水剂；所述稳泡剂为甲基纤维素钠，且甲基纤维素钠的密度为0.55～0.65g/cm³。

一种如上述所述的掺杂玻璃渣和尾矿渣的高强度混凝土的制备方法，包括以下步骤：

(1)按重量份称取玻璃渣、尾矿渣、建筑固体废弃物、轻骨料，混合后研磨，再加入水泥混合均匀，得到混合粉料；

(2)按重量份称取空心玻璃微珠、半水石膏、减水剂、稳泡剂，混合均匀，加入适量水，用震动棒震荡搅拌均匀，再加入发泡剂，搅拌均匀，得到混合浆料；

(3)将步骤(1)的混合粉料和步骤(2)的混合浆料搅拌均匀，静置，制得所述高强度混凝土；所述研磨是将物料研磨至过80目筛；所述搅拌的速度为3000r/min，时间为230s；所述静置的时间为26h，环境温度＜48℃。

实施例2

一种掺杂玻璃渣和尾矿渣的高强度混凝土，由以下重量份的原料制成：玻璃渣350份、尾矿渣250份、建筑固体废弃物350份、空心玻璃微珠200份、轻骨料275份、半水石膏165份、水泥265份、减水剂125份、发泡剂150份、稳泡剂120份。

进一步地，所述空心玻璃微珠的抗压强度＞60mpa，粒径为150～180μm，真密度为0.3～0.5g/cm³；所述轻骨料是轻细骨料与轻粗骨料按照质量比＝1～2:3混合均匀制得，且轻骨料为黏土陶粒，其中，所述轻粗骨料的筒压强度为6.0～8.0mpa；所述半水石膏包括熟石膏、脱硫石膏；所述发泡剂为铝粉或铝粉膏，铝粉膏的活性铝含量≥90％；所述减水剂是ph为6～8的液体聚羧酸系高性能减水剂；所述稳泡剂为甲基纤维素钠，且甲基纤维素钠的密度为0.55～0.65g/cm³。

一种如上述所述的掺杂玻璃渣和尾矿渣的高强度混凝土的制备方法，包括以下步骤：

(1)按重量份称取玻璃渣、尾矿渣、建筑固体废弃物、轻骨料，混合后研磨，再加入水泥混合均匀，得到混合粉料；

(2)按重量份称取空心玻璃微珠、半水石膏、减水剂、稳泡剂，混合均匀，加入适量水，用震动棒震荡搅拌均匀，再加入发泡剂，搅拌均匀，得到混合浆料；

(3)将步骤(1)的混合粉料和步骤(2)的混合浆料搅拌均匀，静置，制得所述高强度混凝土；所述研磨是将物料研磨至过100目筛；所述搅拌的速度为3500r/min，时间为250s；所述静置的时间为28h，环境温度＜48℃。

实施例3

一种掺杂玻璃渣和尾矿渣的高强度混凝土，由以下重量份的原料制成：玻璃渣310份、尾矿渣210份、建筑固体废弃物310份、空心玻璃微珠160份、轻骨料245份、半水石膏135份、水泥235份、减水剂95份、发泡剂110份、稳泡剂90份。

进一步地，所述空心玻璃微珠的抗压强度＞60mpa，粒径为150～180μm，真密度为0.3～0.5g/cm³；所述轻骨料是轻细骨料与轻粗骨料按照质量比＝1～2:3混合均匀制得，且轻骨料为粉煤灰陶粒，其中，所述轻粗骨料的筒压强度为6.0～8.0mpa；所述半水石膏包括熟石膏、天然石膏、脱硫石膏；所述发泡剂为铝粉或铝粉膏，铝粉膏的活性铝含量≥90％；所述减水剂是ph为6～8的液体聚羧酸系高性能减水剂；所述稳泡剂为甲基纤维素钠，且甲基纤维素钠的密度为0.55～0.65g/cm³。

一种如上述所述的掺杂玻璃渣和尾矿渣的高强度混凝土的制备方法，包括以下步骤：

(1)按重量份称取玻璃渣、尾矿渣、建筑固体废弃物、轻骨料，混合后研磨，再加入水泥混合均匀，得到混合粉料；

(2)按重量份称取空心玻璃微珠、半水石膏、减水剂、稳泡剂，混合均匀，加入适量水，用震动棒震荡搅拌均匀，再加入发泡剂，搅拌均匀，得到混合浆料；

(3)将步骤(1)的混合粉料和步骤(2)的混合浆料搅拌均匀，静置，制得所述高强度混凝土；所述研磨是将物料研磨至过85目筛；所述搅拌的速度为3100r/min，时间为235s；所述静置的时间为26.5h，环境温度＜48℃。

实施例4

一种掺杂玻璃渣和尾矿渣的高强度混凝土，由以下重量份的原料制成：玻璃渣340份、尾矿渣240份、建筑固体废弃物340份、空心玻璃微珠190份、轻骨料265份、半水石膏155份、水泥255份、减水剂115份、发泡剂140份、稳泡剂110份。

进一步地，所述空心玻璃微珠的抗压强度＞60mpa，粒径为150～180μm，真密度为0.3～0.5g/cm³；所述轻骨料是轻细骨料与轻粗骨料按照质量比＝1～2:3混合均匀制得，且轻骨料为煤矸石，其中，所述轻粗骨料的筒压强度为6.0～8.0mpa；所述半水石膏包括熟石膏、天然石膏、脱硫石膏；所述发泡剂为铝粉或铝粉膏，铝粉膏的活性铝含量≥90％；所述减水剂是ph为6～8的液体聚羧酸系高性能减水剂；所述稳泡剂为甲基纤维素钠，且甲基纤维素钠的密度为0.55～0.65g/cm³。

一种如上述所述的掺杂玻璃渣和尾矿渣的高强度混凝土的制备方法，包括以下步骤：

(1)按重量份称取玻璃渣、尾矿渣、建筑固体废弃物、轻骨料，混合后研磨，再加入水泥混合均匀，得到混合粉料；

(2)按重量份称取空心玻璃微珠、半水石膏、减水剂、稳泡剂，混合均匀，加入适量水，用震动棒震荡搅拌均匀，再加入发泡剂，搅拌均匀，得到混合浆料；

(3)将步骤(1)的混合粉料和步骤(2)的混合浆料搅拌均匀，静置，制得所述高强度混凝土；所述研磨是将物料研磨至过95目筛；所述搅拌的速度为3400r/min，时间为245s；所述静置的时间为27.5h，环境温度＜48℃。

实施例5

一种掺杂玻璃渣和尾矿渣的高强度混凝土，由以下重量份的原料制成：玻璃渣325份、尾矿渣225份、建筑固体废弃物325份、空心玻璃微珠175份、轻骨料255份、半水石膏145份、水泥245份、减水剂105份、发泡剂125份、稳泡剂100份。

进一步地，所述空心玻璃微珠的抗压强度＞60mpa，粒径为150～180μm，真密度为0.3～0.5g/cm³；所述轻骨料是轻细骨料与轻粗骨料按照质量比＝1～2:3混合均匀制得，且轻骨料为粉煤灰陶粒，其中，所述轻粗骨料的筒压强度为6.0～8.0mpa；所述半水石膏包括熟石膏、天然石膏、脱硫石膏；所述发泡剂为铝粉或铝粉膏，铝粉膏的活性铝含量≥90％；所述减水剂是ph为6～8的液体聚羧酸系高性能减水剂；所述稳泡剂为甲基纤维素钠，且甲基纤维素钠的密度为0.55～0.65g/cm³。

一种如上述所述的掺杂玻璃渣和尾矿渣的高强度混凝土的制备方法，包括以下步骤：

(1)按重量份称取玻璃渣、尾矿渣、建筑固体废弃物、轻骨料，混合后研磨，再加入水泥混合均匀，得到混合粉料；

(2)按重量份称取空心玻璃微珠、半水石膏、减水剂、稳泡剂，混合均匀，加入适量水，用震动棒震荡搅拌均匀，再加入发泡剂，搅拌均匀，得到混合浆料；

(3)将步骤(1)的混合粉料和步骤(2)的混合浆料搅拌均匀，静置，制得所述高强度混凝土；所述研磨是将物料研磨至过90目筛；所述搅拌的速度为3300r/min，时间为240s；所述静置的时间为27h，环境温度＜48℃。

综上所述，本申请采用玻璃渣、尾矿渣、建筑固体废弃物、空心玻璃微珠等为原料，通过科学合理的搭配以及创新设计的方法制备高强度混凝土，大大降低了混凝土的生产成本，且制得的混凝土耐久性和韧性良好，混凝土的抗裂能力增强；变废为宝，将资源最大化利用，节能环保。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在没有背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同含义和范围内的所有变化囊括在本发明的保护范围之内。

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