[發明專利]利用鋼渣作摻合料及作骨料的高性能混凝土及制備方法

無效

• 申請號: 201310470371.1
• 申請日: 2013-10-10
• 公開（公告）號: CN103553454A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 陳平;鄒小平;劉榮進;趙艷榮;韋家嶄;李志博;向瑋衡
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00;C04B18/30;C04B18/14
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技術領域

本發明屬于建筑材料技術領域，特別涉及一種利用鋼渣作摻合料及作骨料的高性能混凝土及制備方法。

背景技術

混凝土作為建筑工程領域中應用最廣泛、用量最大的建筑材料。隨著人類的生產與生活活動向海洋擴展，大量海洋平臺亦將在淺海或深海興建。這種發展趨勢將引導現代化建筑向著高層化、大跨化、重載化及結構輕量化方向發展，使用環境的嚴酷化，對良好工作性、高強度、高耐久性的混凝土的需求日益增長，高性能混凝土成為科技工作者競相研究的課題。

近年來，高性能混凝土的研究重點集中在混凝土結構設計、低水灰比、活性礦物細摻料以及高效外加劑的使用等幾個方面。因此，利用工業廢渣制備混凝土是實現配制高性能混凝土的有效手段之一，也是節約能源，保護環境的一種途徑。

隨著我國鋼鐵工業的發展，鋼鐵渣的產量也越來越多。鋼渣的排放量約占鋼產量的?10%?~15%。2012年我國鋼渣的產生量約為9300萬噸，綜合利用率僅為22%左右。鋼渣的利用率低，導致鋼渣的常年累積，占用了大量的土地，造成了嚴重的環境污染，破壞了生態環境。鋼渣主要由鈣、鐵、硅、鎂和少量鋁、錳、磷等多種氧化物組成，主要礦物相為硅酸三鈣、硅酸二鈣以及硅、鎂、鐵、錳、磷的氧化物形成的固熔體，具備可用作水泥混合材和混凝土摻合料的條件。?但由于鋼渣含有較大量的?f-CaO、f-MgO?成分，控制不當易造成安定性不良的后果，這嚴重影響了鋼渣的利用。由于鋼渣微粉存在凝結時間長、早期強度低、水化速度慢等缺陷，需要進行激發，而采用礦渣微粉作為礦物激發劑效果較好。

鋼渣替代部分水泥作混凝土摻合料時不僅對水泥適應性好，同時還可以改善泵送混凝土拌合物粘聚性、減小摩擦力、降低泵壓等；同時摻入該摻合料可以提高硬化混凝土的密實性、強度和抗滲性、抗凍性、抗碳化性及耐久性等。利用鋼渣作混凝土骨料時，可以提高混凝土的耐磨性，并使混凝土的抗壓、抗折強度以及彈性模量也有一定的提高，延長混凝土的使用壽命。因此可以看出鋼渣作為摻合料及骨料具有兼容性，所以鋼渣同時作為摻合料及骨料具有可行性。

目前對鋼渣的研究均集中在其單獨作摻合料及單獨作骨料的研究，且均得到了較好的研究成果，然而鋼渣同時作為摻合料及骨料的研究很少。

發明內容

本發明的目的就是提供一種用鋼渣作摻合料及作骨料，通過與其它砂石料配合，并摻加一定量的高效減水劑制備高性能混凝土的方法，提高鋼渣的綜合利用。

本發明涉及的混凝土由膠凝材料、骨料、外加劑和拌合水組成，膠凝材料、骨料和拌合水的質量百分比分別為15%~25%、65%~80%和5%~10%；其中膠凝材料中各成分的質量百分比為：水泥50%~80%、鋼渣微粉10%~30%和礦渣微粉10%~30%；骨料部分：粗骨料級配連續，為粒徑5~30mm的碎石，中骨料為粒徑5mm~10mm的鋼渣砂，部分替代碎石，其摻量為20%~50%，細骨料河沙細度模數為2.5~3.0，砂率為32%~40%，即骨料各成分的質量百分比為：碎石30%~54.4%、鋼渣砂12%~34%和河沙32%~40%；外加劑為高效減水劑；高效減水劑質量為膠凝材料質量的1.5%~3%，水膠比為0.30~0.50。

所述混凝土的制備方法具體步驟為：

（1）混凝土由膠凝材料、骨料、外加劑和拌合水組成，膠凝材料、骨料和拌合水的質量百分比分別為15%~25%、65%~80%和5%~10%；其中膠凝材料中各成分的質量百分比為：水泥50%~80%、鋼渣微粉10%~30%和礦渣微粉10%~30%；骨料部分：粗骨料級配連續，為粒徑5~30mm的碎石，中骨料為粒徑5mm~10mm的鋼渣砂，部分替代碎石，其摻量為20%~50%，細骨料河沙細度模數為2.5~3.0，砂率為32%~40%，即骨料各成分的質量百分比為：碎石30%~54.4%、鋼渣砂12%~34%和河沙32%~40%；外加劑為高效減水劑；高效減水劑質量為膠凝材料質量的1.5%~3%，水膠比為0.30~0.50。

（2）將?；D爐鋼渣、礦渣烘干至含水率小于1%；將已烘干的粒化轉爐鋼渣和礦渣篩分成2個等級，等級Ⅰ為粒徑小于5mm的鋼渣和礦渣，磨成鋼渣微粉和礦渣微粉，等級Ⅱ為粒徑為5mm~10mm的鋼渣砂，作為中骨料部分替代碎石；把大于10mm的鋼渣顆粒經過破碎之后，再篩分成上述2個等級。

（3）將步驟（2）所得等級Ⅰ的鋼渣和礦渣放入球磨機中分別粉磨至比表面積為400~600?m²/kg、400~500?m²/kg，得到鋼渣微粉和礦渣微粉。