本发明属于固体废弃物处理与资源化利用技术领域，涉及一种改性花岗岩石粉掺合料及其制备方法。
背景技术：
近年来，随着国家基础建设的推进，市场上对混凝土的需求量急剧增长，现有的常用粉煤灰、矿粉等混凝土掺合料供应日趋紧张，产量越来越难以满足混凝土的需求，而花岗岩资源在我国分布广泛，各种花岗岩石材加工和生产机制砂过程中，会产生大量的花岗岩石粉，这些花岗岩石粉大多被随意堆置，并没有被良好的利用。若能将花岗岩石粉作为掺和料应用到混凝土中，不仅减少了废弃物的堆砌，而且可以解决现有掺合料总量不足的问题，缓解供需矛盾，其价格远远低于矿粉、粉煤灰等常规掺合料，因此成本低，还能就地取材，充分利用当地资源。
国内外相关学者的研究表明：(1)花岗岩石粉的掺入可以加速水泥的水化；(2)花岗岩石粉的颗粒形貌主要可以分为形态效应和填充效应，能够提高水泥基材料的流动性。然而，由于花岗岩石粉活性不高，单独掺入时会对水泥基材料的强度产生不利影响。因此，采用适当的方法对花岗岩石粉进行改性处理，提高其活性，对花岗岩石粉的高效利用意义重大。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种改性花岗岩石粉掺合料及其制备方法，该方法能够提高花岗岩石粉活性，改善所得混凝土的工作性能(流动度达240-253mm，7d活性指数达63-72％，28d活性指数达79-85％)，极大地提高了工业废弃物花岗岩石粉的利用价值。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
提供一种改性花岗岩石粉掺合料，按重量百分比计，其原料包括花岗岩石粉、无机改性剂和助磨剂，其中花岗岩石粉和无机改性剂的质量比例为：花岗岩石粉80～85份，无机改性剂15～20份，二者质量合计100份，助磨剂质量占花岗岩石粉和无机改性剂质量之和的0.1～0.3％。
按上述方案，所述花岗岩石粉中SiO2>70wt％，亚蓝值<0.5。
按上述方案，所述无机改性剂的制备方法步骤如下：
1)将具有活性的氧化物原料混合均匀，按重量百分比计，氧化物原料组成如下：Al2O3 18～35％，Fe2O3 5～15％，CaO 10～20％，MgO 1.2～4.5％，SiO2 30～50％，SO3 0.5～3.0％，其中SO3以硫酸盐形式加入；
2)将步骤1)所述氧化物原料置于微波场中加热5-6小时，然后将氧化物原料置于高温炉中按1000℃2h、1260℃2h、1450℃3h进行分段煅烧处理，煅烧结束后将氧化物原料取出，在空气中冷却并置于球磨机中粉磨至比表面积>400m2/Kg得到无机改性剂。
按上述方案，步骤2)所述微波场的频率为2300-2450MHz。
按上述方案，所述助磨剂为三乙醇胺和乙二醇按质量比为2：1得到的混合物。
本发明还提供上述改性花岗岩石粉掺合料的制备方法，其特征在于步骤如下：将原料按比例混合均匀后置于球磨机中粉磨至45μm筛余≤8％，得到改性花岗岩石粉掺合料。
以及基于上述改性花岗岩石粉掺合料得到的砂浆。
按上述方案，所述改性花岗岩石粉掺合料质量占水泥总量的20-30％。
本发明的有益效果在于：1.本发明提供的改性花岗岩石粉掺合料具有较高的活性，另外，所得改性花岗岩石粉掺合料的粒度较小，能够有效地填充水泥颗粒的缝隙，因此该掺和料能够有效提高混凝土的工作性能和强度；2)本发明用改性的花岗岩粉末制备掺合料取代部分水泥，既能有效利用机制砂生产过程中产生的花岗岩石粉，减少了花岗岩石粉的浪费，也能部分解决现有混凝土行业矿物掺合料紧缺的局面，而且所得混凝土性能良好(流动度达240-253mm，7d活性指数达63-72％，28d活性指数达79-85％)，具有较高的经济价值。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
制备无机改性剂，所用氧化物原料及质量比为：Al2O3 25％，Fe2O3 10％，CaO 18％，MgO 3％，SiO2 42％，SO3(K2SO4)2％；将上述氧化物原料混合均匀后在频率为2450MHz的微波场中加热5小时，然后按1000℃2h，1260℃2h，1450℃3h进行分段煅烧处理，随后在空气中进行冷却并在球磨机中粉磨至比表面积>400m2/kg，得到无机改性剂。
制备改性花岗岩石粉掺合料：将80质量份花岗岩石粉(SiO2含量为75％，亚蓝值是0.4)与20份无机改性剂以及助磨剂(三乙醇胺和乙二醇按质量比为2：1得到的混合物)混合均匀，助磨剂质量占花岗岩石粉和无机改性剂质量之和的0.2％，然后置于球磨机中粉磨至45μm筛余为7％，得到改性花岗岩石粉掺合料。
参照《GB/T17671-1999水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》测试本实施例所得改性花岗岩石粉掺合料的性能，用改性花岗岩石粉掺合料替代30％的水泥，测得所得混凝土的流动度为253mm，7d活性指数为63％，28d活性指数为79％。
实施例2
制备无机改性剂，所用氧化物原料及质量比为：Al2O3 30％，Fe2O3 9％，CaO 11％，MgO 1.5％，SiO2 47.5％，SO3(Na2SO4)1％；将上述氧化物原料混合均匀后在频率为2300MHz的微波场中加热5小时，然后按1000℃2h，1260℃2h，1450℃3h进行分段煅烧处理，随后在空气中进行冷却并在球磨机中粉磨至比表面积>400m2/kg，得到无机改性剂。
制备改性花岗岩石粉掺合料：将80质量份花岗岩石粉(SiO2含量是80％，亚蓝值是0.4)与20份无机改性剂以及助磨剂(三乙醇胺和乙二醇按质量比为2：1得到的混合物)混合均匀，助磨剂质量占花岗岩石粉和无机改性剂质量之和的0.3％，然后置于球磨机中粉磨至45μm筛余为7％，得到改性花岗岩石粉掺合料。
参照《GB/T17671-1999水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》测试本实施例所得改性花岗岩石粉掺合料的性能，用改性花岗岩石粉掺合料替代30％的水泥，测得所得混凝土的流动度为240mm，7d活性指数为70％，28d活性指数为85％。
实施例3
制备无机改性剂，所用氧化物原料及质量比为：Al2O3 35％，Fe2O3 15％，CaO 12.5％，MgO 4.5％，SiO2 30％，SO3(Na2SO4)3％；将上述氧化物原料混合均匀后在频率为2350MHz的微波场中加热5小时，然后按1000℃2h，1260℃2h，1450℃3h进行分段煅烧处理，随后在空气中进行冷却并在球磨机中粉磨至比表面积>400m2/kg，得到无机改性剂。
制备改性花岗岩石粉掺合料：将80质量份花岗岩石粉(SiO2含量是83％，亚蓝值是0.4)与20份无机改性剂以及助磨剂(三乙醇胺和乙二醇按质量比为2：1得到的混合物)混合均匀，助磨剂质量占花岗岩石粉和无机改性剂质量之和的0.3％，然后置于球磨机中粉磨至45μm筛余为7％，得到改性花岗岩石粉掺合料。
参照《GB/T17671-1999水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》测试本实施例所得改性花岗岩石粉掺合料的性能，用改性花岗岩石粉掺合料替代30％的水泥，测得所得混凝土的流动度为249mm，7d活性指数为72％，28d活性指数为82％。