一种碱激发赤泥与自燃煤矸石粉的CLSM及其制备方法

无机化学及其化合物制造及其合成,应用技术一种碱激发赤泥与自燃煤矸石粉的clsm及其制备方法技术领域1.本发明涉及可控制低强度材料技术领域，尤其涉及一种碱激发赤泥与自燃煤矸石粉的clsm及其制备方法。背景技术：2.可控低强度材料(controlled low strength material)，简称clsm，是一种新型的回填材料，具有高流动性，在自重作用下无需或少许振捣下，可自行填充形成自密实结构。与传统的回填土或其它松散材料相比，clsm良好的流动性和自密性使其不会产生承载力不足的问题，自流平的特性尤其适用密实度高，狭窄、难以接触的特殊结构；施工时可节省振动、碾压、夯实等工序，降低施工成本，缩短工期。根据原材料的不同，clsm的性能灵活可调，应用范围很广。目前clsm在地下管沟、路面基础、涵洞和回填的挡渣土墙等工程中都得以成功应用。煤矸石是煤矿生产过程中产生的废渣，包括岩石巷道掘进时产生的掘进矸石,采煤过程中从顶板、底板和夹在煤层中的岩石夹层里采出来的矸石,以及洗煤厂生产过程中排出的洗矸石，其大量堆积会占用土地，且自燃后会产生大量硫、砷、汞和氟化物，污染空气与水资源中国煤矸石年产量为3.5亿t，综合利用率仅为53.7%，大量堆存的煤矸石对环境产生了严重的污染；赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的工业固体废弃物，一般因氧化铁含量较高而呈赤红色。我国作为氧化铝生产大国，每年都会排放几百万吨赤泥，随着赤泥的堆积，对环境的影响也越来越大，使得赤泥的处置与资源化利用已经迫在眉睫；电石渣是电石水解获取乙炔气后的以氢氧化钙为主要成分的废渣，其浆体为灰褐色浑浊液体，在静置后分成三部分，澄清液、固体沉积层及中间胶体过渡层，电石渣具有强碱性，不经处理排放会堵塞下水道，壅积河床，危害渔业生产等，一定程度上造成生态环境的破坏。随着人类社会经济繁荣发展，每年进行各种大量的管道建设，管道工程的回填速度和密实度直接影响工程的质量。以往使用回填土、其他松散材料或以水泥为胶凝材料制备的可控低强度材料，随着国家的环保整治，以往回填材料成本变高，因此利用固废资源回收再利用，可以有效达到资源充分利用。本发明公开一种技术，能将自燃煤矸石粉、赤泥、电石渣协同制成一种可控低强度材料，既能解决废料处置问题，又能满足工程条件，真正做到了绿色环保和节能减排。技术实现要素：3.发明目的：针对现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种碱激发赤泥与自燃煤矸石粉的clsm及其制备方法，本发明是对固体废弃物资源的充分利用，解决大宗固体废弃物难利用问题。4.表1为自燃煤矸石粉的化学成份（%）。5.拜耳法赤泥。6.表2为赤泥的化学成分（%）。7.pvc工艺电石渣。8.表3电石渣的化学成分（%）。9.一种碱激发赤泥与自燃煤矸石粉的clsm及其制备方法，包括以下步骤：（1）将固体废弃物原材料逐一放入机械粉磨机中进行研磨，得到试验初混料；（2）按照设计质量配合比，进行固态原材料称量，煤矸石20-60%，赤泥20-60%，水/胶凝材料为0.5-0.65，碱性激发材料电石渣，占固体原材料20%；（3）进一步的将（2）中称量好的固态原材料进行混合，使用玻璃棒匀速搅拌3min；（4）进一步的按照设定的水/胶比，称量液态原材料水；（5）进一步的将称量好的水加入放有固态原材料的搅拌容器中，得到利用电石渣碱激发的煤矸石复合赤泥可控低强度材料拌合物；（6）进一步的，使用玻璃棒匀速搅拌5min；（7）进一步的，将共混材料浇筑至40mm×40mm×40mm的三联试模中；（8）进一步的，试样制备完成后，放入标准养护箱中，养护箱温度设定在20℃±2℃，湿度≥95%，养护24h后进行脱模，拆模后继续在标准养护箱中养护至28d，得到一种碱激发赤泥复合煤矸石的clsm。10.有益效果：赤泥是精炼氧化铝过程中产生的一类有害的高碱性工业废物，其直接排放到环境中将导致土壤碱化并引起地下水污染，严重威胁周边居民健康；电石渣是乙炔工业产生的一种碱性废料，其主要化学成分为氢氧化钙，可以作为粉煤灰的碱性激发剂；煤矸石是在煤炭开采过程中产生的固体废弃物,经长期堆积形成矸石山,占据大量土地面积,严重影响矿区周围环境,也是对国家资源的浪费。一种碱激发赤泥与自燃煤矸石粉的clsm充分利用固体废弃物材料的情况下，达到了一定的强度要求和改善环境，达到绿色环保，利于工业生产。本材料未使用水泥，未对生态环境造成影响，使用了新的材料配置，节省资源，还具有一定的创新研究。11.表4 一种碱激发赤泥与自燃煤矸石粉的clsm配比。组别电石渣/%自燃煤矸石粉/%赤泥/%水胶比12020600.622030500.632040400.642050300.652060200.6附图说明12.图1为一种碱激发赤泥与自燃煤矸石粉的clsm各龄期抗压强度曲线图。具体实施方式13.本发明的一种碱激发赤泥与自燃煤矸石粉的clsm是将自燃煤矸石粉、赤泥、碱性激发材料电石渣按照质量百分比混合而成，其制备方法包括：（1）将固体废弃物原材料逐一放入机械粉磨机中进行研磨，得到试验初混料；（2）按照设计质量配合比，进行固态原材料称量，自燃煤矸石粉20-60%，赤泥20-60%，水/胶凝材料为0.5-0.65，碱性激发材料电石渣，占固体原材料20%；（3）进一步的将（2）中称量好的固态原材料进行混合，使用玻璃棒匀速搅拌3min；（4）进一步的按照设定的水/胶比，称量液态原材料水；（5）进一步的将称量好的水加入放有固态原材料的搅拌容器中，得到利用电石渣碱激发的自燃煤矸石粉复合赤泥可控低强度材料拌合物；（6）进一步的，使用玻璃棒匀速搅拌5min；（7）进一步的，将共混材料浇筑至40mm×40mm×40mm的三联试模中；（8）进一步的，试样制备完成后，放入标准养护箱中，养护箱温度设定在20℃±2℃，湿度≥95%，养护24h后进行脱模，拆模后继续在标准养护箱中养护至28d，得到一种碱激发赤泥与自燃煤矸石粉的clsm。14.实施例1：本实施例提供一种碱激发赤泥与自燃煤矸石粉的clsm，具体的配比为：2份电石渣，2份自燃煤矸石粉，6份赤泥，电石渣占固态原材料重量的20%，水/胶凝材料为0.6。15.实施例2：本实施例提供一种碱激发赤泥与自燃煤矸石粉的clsm，具体的配比为：2份电石渣，3份自燃煤矸石粉，5份赤泥，电石渣占固态原材料重量的20%，水/胶凝材料为0.6。16.实施例3：本实施例提供一种碱激发赤泥与自燃煤矸石粉的clsm，具体的配比为：2份电石渣，4份自燃煤矸石粉，4份赤泥，电石渣占固态原材料重量的20%，水/胶凝材料为0.6。17.实施例4：本实施例提供一种碱激发赤泥与自燃煤矸石粉的clsm，具体的配比为：2份电石渣，5份自燃煤矸石粉，3份赤泥，电石渣占固态原材料重量的20%，水/胶凝材料为0.6。18.实施例5：本实施例提供一种碱激发赤泥与自燃煤矸石粉的clsm，具体的配比为：2份电石渣，6份自燃煤矸石粉，2份赤泥，电石渣占固态原材料重量的20%，水/胶凝材料为0.6。19.有益效果：固体废弃物大量掺入后可降低材料成本。20.材料水化作用机理分析：电石渣做为碱激发剂的同时也为水化反应提供了大量的钙元素，ca(oh)2与煤矸石粉中活性sio2和al2o3反应生成c-s-h和c-a-h。赤泥颗粒与c-s-h凝胶可以紧密结合，al元素可以部分取代si元素进入c-s-h凝胶从而形成水化硅铝酸钙(c-a-s-h)，且赤泥中的游离碱性离子也可以提供碱性环境，促进水化产物的生成。









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