[發明專利]多固廢協同制備鋼纖維增強超高性能混凝土及其制備方法

有效

• 申請號: 201910654819.2
• 申請日: 2019-07-19
• 公開（公告）號: CN110423081B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 李穎;倪文;蔡水生;吳偉;牟欣麗
• 申請（專利權）人: 遷安威盛固廢環保實業有限公司;北京科技大學
• 主分類號: C04B28/14
• 分類號: C04B28/14;C04B18/14;C04B14/48
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發明提供一種多固廢協同制備鋼纖維增強超高性能混凝土及其制備方法，屬于固廢資源化利用技術領域。該混凝土以重量百分比計，包括35％～50％的膠凝材料、35％～50％的骨料、0～3％的減水劑、5％～8％的鋼纖維和7％～9％的水，在制備時，首先將礦渣、熱燜法轉爐渣、精煉渣和工業副產石膏單獨粉磨或混合粉磨，混勻制得膠凝材料；然后按質量百分比將膠凝材料、骨料、減水劑、鋼纖維和水攪拌均勻后，經澆筑成型并進行養護，得到多固廢協同制備鋼纖維增強超高性能混凝土。本發明制備出標準養護條件下28天抗壓強度100MPa～160MPa、抗折強度35MPa～45MPa的超高性能混凝土。顯著提升了超高性能混凝土中固體廢棄物的利用率，降低了成本，具有明顯的環境和經濟效益。

技術領域

本發明涉及固廢資源化利用技術領域，特別是指一種多固廢協同制備鋼纖維增強超高性能混凝土及其制備方法。

背景技術

與普通混凝土相比，超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete，簡稱UHPC)通過提高膠凝材料的用量、使用高活性膠凝材料、降低水膠比、去除粗骨料等方式，能夠降低材料的內部缺陷率，并通過添加鋼纖維提高混凝土的韌性和強度，使超高性能混凝土整體性能較普通混凝土顯著提升，應用范圍更廣。

目前超高性能混凝土也存在一些缺陷：如水泥用量較高、水化熱過多、收縮大、生產成本昂貴、生產工藝復雜等。傳統超高性能混凝土雖然已經可以利用礦粉、粉煤灰和硅灰等礦物摻合料改善混凝土整體性能，但隨著礦粉、粉煤灰和硅灰的廣泛應用，其價格逐年提高，開發新的用于超高性能混凝土的礦物摻合料勢在必行。

鋼渣作為一種冶金固體廢棄物，在我國綜合利用的現狀并不理想，目前綜合利用率僅為10％～20％。鋼渣的主要礦物相具備一定的水化潛力，將其破碎、粉磨后可以大量用于建筑工業。鋼渣中的轉爐鋼渣占比最大，其處理工藝主要有熱潑法、熱燜法、風淬法和滾筒法這幾種，其中熱燜法和滾筒法應用最為廣泛，生產出的轉爐鋼渣品質比較穩定，更適合工業應用。鋼渣中的精煉渣水化活性較強，早期反應迅速，易于粉磨加工，也很適合用于混凝土生產。熱燜法轉爐鋼渣和精煉渣在與礦渣共同水化時，能夠提供堿性環境，充分激發礦渣的活性，輔以工業副產石膏引入硫酸根離子，可以加速原料分解速度，促進水化產物迅速生成。在這種多固廢協同作用下，混凝土的各方面性能均能超越普通水泥混凝土，將這種思路應用于超高性能混凝土也是可行的。

另一方面，超高性能混凝土中大量使用細骨料，如果采用天然的或開山炸石得來的機制砂作為骨料，將大大提高成本。滾筒法轉爐鋼渣性能穩定，硬度高于天然砂和一般機制砂，全部或部分采用滾筒法轉爐鋼渣可以在保證性能的基礎上，降低成本，提高固廢利用率，有助于節約砂石資源。

現有技術中，專利公開號CN106747112B、CN108358566A、CN107963855A、CN109293311A分別授權或公開了不同種類的超高性能混凝土及其制備方法。這些混凝土的組分中，水泥均占膠凝材料總量的50％以上，成本較高，并且使用的是天然骨料，對環境有一定破壞作用。

此外，CN109592946A公開了一種摻鋼渣的超高性能混凝土及其制備方法。其中鋼渣摻入量可達水泥質量的30％，混凝土流動性好、收縮小、強度高。但這種混凝土中每立方米的水泥用量仍然至少有372kg，并且使用的是天然骨料，在降低成本方面仍有繼續發展的空間。

CN106470956B授權了一種具有低水泥含量的超高性能混凝土。其混凝土膠凝材料中水泥的摻量可以降至17.7％，但仍需要摻加水泥，且28天的機械強度僅為90MPa以上。

發明內容

本發明為解決現有的超高性能混凝土中水泥用量較大、對鋼渣的整體利用率較低、大量使用天然骨料、造成環境污染和提高成本以及低水泥用量的超高性能混凝土強度難以提高等問題，提供一種多固廢協同制備鋼纖維增強超高性能混凝土及其制備方法。