一种铁尾矿水泥基高强度路缘石的制备工艺

本发明涉及路沿石制备，具体涉及一种铁尾矿水泥基高强度路缘石的制备工艺。

背景技术：

1、公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

2、混凝土路缘石也称为道牙或侧石，通常是以水泥和骨料为主要原材料，经成型硬化后铺设在路面边缘的界石。路缘石不仅能够有效地分隔车行道和人行道、绿化带等，确保道路的整洁和安全，而且还具有纵向引导排除路面水、美化城市等方面的作用，目前已经成为道路建设的重要建筑材料。目前，路缘石的材质主要分为普通混凝土和天然石材两种，混凝土路缘石的制作成本较天然石材路缘石更低，制作工艺也更加简单。因此，水泥混凝土路缘石的使用更加普遍。

3、天然砂石骨料是制备混凝土路缘石的材料之一。然而，砂石骨料的大量开采带来了诸多的环境问题。而主要成分与天然砂石相似的铁尾矿大量堆积没有得到有效应用，不仅造成了资源的浪费，而且占用了大量土地，引发了环境问题。另外，这些大量堆积的铁尾矿在遇到大降雨时还可能发生溃坝，对周边的村庄、农田、生态等造成严重的破坏。因此，采用铁尾矿代替天然砂石骨料制备路缘石不仅有助于铁尾矿这种工业固废的大规模利用，而且还有助于减少天然砂石骨料的用量，缓解砂石开采引发的环境问题。

技术实现思路

1、本发明公开一种铁尾矿水泥基高强度路缘石的制备工艺，其克服了采用铁尾矿制备路缘石时，由于铁尾矿密度大而导致其水泥基材料发生分层和离析的现象，避免了对路缘石强度带来的不利影响。具体地，本发的技术方案如下所示。

2、一种铁尾矿水泥基高强度路缘石的制备工艺，包括如下步骤：

3、（1）将铁尾矿粗骨料与赤泥浸出液混合后在加热条件下反应，完成后固液分离，得活性粗骨料。采用相同方法制备铁尾矿活性细骨料，备用。

4、（2）将粉煤灰漂珠与上述步骤（1）固液分离出的液相混匀后在加热条件下反应，完成后分离出固体产物将其干燥，得活性粉煤灰漂珠，备用。

5、（3）将所述活性粗骨料与聚羧酸减水剂溶液混匀，然后加入甲酸钙混匀后静置。完成后加入所述活性粉煤灰漂珠，混匀后在加热条件下反应，完成后固液分离，得到的液相作为拌和水备用，将得到的固体产物干燥，即得预处理铁尾矿粗骨料，备用。

6、（4）取如下原料：水泥300~345重量份、所述的铁尾矿活性细骨料810~940重量份、所述的预处理铁尾矿粗骨料1100~1320重量份、硅灰75~90重量份、赤泥-纤维混合物130~160重量份。将这些原料干混后按照水灰比0.42~0.45加入所述拌和水混匀，将得到的水泥基材料浇筑成型后养护，得铁尾矿水泥基高强度路缘石。

7、进一步地，步骤（1）中，所述铁尾矿粗骨料与赤泥浸出液的固液比为1g：30~40ml。可选地，所述赤泥浸出液是将赤泥与水按照1g：10~15ml的比例在40~55℃保温搅拌80~120min，然后固液分离后得到。优选地，将玄武岩纤维与该固液分离得到的赤泥浆体混匀后加热至蒸干水分，分散后得到步骤（4）的所述赤泥-纤维混合物。

8、进一步地，所述玄武岩纤维与赤泥浆体的质量比为1：2.2~3。可选地，所述玄武岩纤维的长度为10~20mm。所述蒸干水分的加热温度为40~45℃。一方面，通过低温加热可降低所述水分蒸发的速率，便于玄武岩纤维在赤泥浆体提供的弱碱性和加热作用下发生微刻蚀，增加表面粗糙度。另一方面，在加热初期随着水分的蒸发，会使体系的碱性浓度增加，从而更快地启动所述微刻蚀。

9、进一步地，步骤（1）中，所述加热温度为40~60℃，反应时间为10~14小时。可选地，所述铁尾矿粗骨料的粒径分布在5~12mm之间，所述铁尾矿活性细骨料的粒径分布0.5~1.0mm之间。也可以根据实际需要选择其他任意适合粒径的粗、细铁尾矿骨料。

10、进一步地，步骤（2）中，所述粉煤灰漂珠与液相的固液比为1g：15~20ml。

11、进一步地，步骤（2）中，所述加热温度为40~50℃，反应时间为120~150min。利用所述液相的碱性对粉煤灰漂珠的表面进行碱激活，提高其胶凝反应活性。

12、进一步地，步骤（2）中，所述干燥温度为80~90℃，时间为50~65min。

13、进一步地，步骤（3）中，所述活性粗骨料与聚羧酸减水剂溶液的固液比为1g：10~16ml。可选地，所述聚羧酸减水剂溶液为2~3.5%的聚羧酸减水剂水溶液。

14、进一步地，步骤（3）中，所述甲酸钙与聚羧酸减水剂的摩尔比为1.3~1.7：1。可选地，所述静置时间为5~10min。

15、进一步地，步骤（3）中，所述活性粉煤灰漂珠与活性粗骨料的比例为1~1.8重量份：10重量份。本步骤将反应后分离的液相作为拌和水，其中含有的残留的减水剂、甲酸钙还可以到降低步骤（4）中水的用量和促进路缘石早期强度发展的作用。

16、进一步地，步骤（3）中，所述加热温度为40~60℃，反应时间为6~8小时。可选地，所述干燥温度为90~110℃，时间为20~35min。

17、相较于现有技术，本发明至少具有以下方面的有益技术效果：

18、本发明先利用赤泥浸出液的强碱性特点对铁尾矿粗骨料进行活化处理，提高铁尾矿粗骨料的胶凝活性。同时，本发明采用赤泥浸出液对粉煤灰漂珠进行活化，使粉煤灰漂珠表面的惰性矿物相结构在氢氧根离子作用下解聚形成[sio4]4-、[alo4]5-活性结构。进一步地，本发明将经过上述活化处理得到的活性粗骨料与聚羧酸减水剂溶液混合，利用减水剂主链对骨料的吸附作用负载减水剂，一方面，可使所述活性粗骨料具有更好的流动性、工作性。另一方面，加入所述甲酸钙后利用聚羧酸减水剂支链上丰富的羧酸根离子的络合作用在活性粗骨料表面接枝钙离子。当加入所述活性粉煤灰漂珠后其活性结构和活性粗骨料表面的钙离子反应形成胶凝产物水化硅酸钙（c-s-h）、水化铝酸钙（c-a-h），从而将活性粉煤灰漂珠固定到活性粗骨料表面。由于粉煤灰漂珠具有良好的托举和悬浮性能，从而使所述活性粗骨料能够很好地与水泥基材料混合，克服了由于铁尾矿密度较天然砂石骨料要大，导致铁尾矿制备的粗骨料与水泥基材料之间发生分层、离析的现象，避免了对路缘石强度带来的不利影响。

19、另外，由于用于制备所述活性粗骨料的铁尾矿经过了机械破碎加工，其中不可避免地存在裂纹，这些裂纹会降低铁尾矿骨料力学强度。而经过活化后的所述活性粗骨料在甲酸钙提供的钙离子作用下也形成c-s-h、c-a-h凝胶，其可以有效对活性粗骨料中的裂纹进行修复，提高活性粗骨料的力学强度，进而提高制备的路缘石的强度。另外，在制备路缘石时所述活性粗骨料的活性表面以及负载的活性粉煤灰漂珠还能够利用水泥水化产生的氢氧化钙进行水化反应，形成c-s-h、c-a-h凝胶，使活性粗骨料与基体之间的结合更加牢固，提高路缘石的力学强度。同时，所述甲酸钙具有促进水泥早期强度的发展，有助于提高路缘石的早期强度。除此之外，本发明利用水洗后的赤泥浆体与玄武岩纤维反应后形成赤泥-纤维混合物，所述玄武岩纤维在赤泥浆体的弱碱性环境下发生微刻蚀，既实现了玄武岩纤维的表面粗糙化，又有助于避免玄武岩纤维表面被过度刻蚀造成强度下降的问题，粗糙化后的玄武岩纤维与路缘石基体之间的结合力更强，有助于更好地提高路缘石的力学强度。同时，赤泥-纤维混合物中赤泥粉还可以起到填充密实作用，有助于提高路缘石的力学强度。