[發明專利]一種碳化鋼渣輕骨料的制備方法及包含碳化鋼渣輕骨料的混凝土

有效

• 申請號: 202011468426.1
• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112500011B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 茍鴻翔;朱敏濤;呂恩鋁;高雙雙
• 申請（專利權）人: 上海建工建材科技集團股份有限公司;上海建工南橋混凝土有限公司
• 主分類號: C04B22/06
• 分類號: C04B22/06;C04B28/04;C04B38/08;C04B40/02;C04B111/40
• 代理公司: 上海智力專利商標事務所(普通合伙) 31105
• 代理人: 孫金金;周濤

本發明公開了一種碳化鋼渣輕骨料的制備方法及包含碳化鋼渣輕骨料的混凝土，所述碳化鋼渣輕骨料的制備方法包括以下步驟：步驟一、稱取40?60質量份的鋼渣粉、30?50質量份的玻化微珠以及10?30質量份的生石灰放入托盤中混合形成均勻的混合粉體；步驟二、按一定的水灰比向混合粉體表面均勻噴灑水珠，并不斷的搖晃振蕩托盤，粉體與水混合形成小球，得到鋼渣輕骨料；步驟三、將鋼渣輕骨料放置在溫度20±1℃，相對濕度為55±5％的養護室內養護48h；步驟四、將養護好的鋼渣輕骨料放入碳化箱中碳化24h。本發明具有制備工藝簡單，骨料輕質高強，成本低，生產低碳環保等優點。應用到混凝土中能提供內部養護，促進膠凝材料的水化，并能減少混凝土的收縮開裂。

技術領域

本發明涉及工業廢渣綜合利用技術領域，具體涉及一種碳化鋼渣輕骨料的制備方法及包含碳化鋼渣輕骨料的混凝土。

背景技術

鋼渣是鋼鐵精煉過程中產生的典型冶金副產品，其中含有大量的CaO、SiO₂和少量的Al₂O₃和MgO。據估計，2020年全球鋼渣產量約為1.9億至2.9億噸。在中國，每年的鋼渣排放量超過1億噸，而利用率卻不到30％。由于水化活性相對較差，潛在的體積不穩定性和低可磨性的問題，大多數鋼渣沒有得到充分利用，因此探索能消耗大量鋼渣的更多應用途徑對于鋼渣的回收利用至關重要。由于混凝土行業的巨大需求，使用鋼渣作為混凝土原材料中的礦物摻合料已經成為目前最常用的方法。然而，由于鋼渣中的活性物質相對較少導致其水化活性相對較差，而且鋼渣中的鐵相含量較高，在磨細鋼渣的過程中會消耗更多的能量，更重要的是，由于鋼渣中含有大量的游離CaO(f-CaO)，摻入到混凝土中可能會導致其體積膨脹過大而產生開裂現象，破壞混凝土的力學性能和耐久性能。

鋼渣中的主要成分有CaO、SiO₂和Al₂O_3，其中Ca主要存在于硅酸二鈣、硅酸三鈣、氫氧化鈣以及少量f-CaO等物質中，因此其在富含CO₂的環境下具有很高的碳化反應活性，會碳化成方解石，文石等形式的碳酸鈣。鋼渣碳化能夠提高其早期強度，而且能夠使f-CaO 碳化成碳酸鈣，消除鋼渣對混凝土體積穩定性的不利影響，還能夠吸收工業生產中產生的CO₂，減少溫室氣體的排放，具有一定的經濟效益和環保效益。在普通混凝土中，骨料的體積能夠占到60％，隨著天然砂石原材料的大量開采和基礎工程建設的不斷發展，最近幾年天然砂石骨料的資源出現了緊缺現象，急需尋找新的骨料來源。如果能夠采用鋼渣部分取代混凝土中的細骨料或者粗骨料，將會極具擴大鋼渣的利用率并緩解砂石骨料來源的壓力。

公開號為CN110282925A的專利公開了一種碳化鋼渣人工多孔骨料，采用鋼渣粉、粉煤灰和硅酸鹽水泥加水混合后形成一種多孔骨料，養護72h小時后放入碳化釜中，通入濃度為5-100vt.％的CO₂，壓力為0.052-1MPa，控制碳化時間為0.5-72h，得到壓碎指標為10％左右的碳化鋼渣人工多孔骨料。該技術中未碳化人工骨料養護時間過長，延長生產時間，而且需要壓力進行碳化，對設備要求較高，碳化鋼渣人工骨料中摻入了硅酸鹽水泥增大了所制備混凝土中的水泥含量，沒達到低碳環保的目的。

發明內容

本發明的目的是克服上述不足，提供了一種碳化鋼渣輕骨料的制備方法，本發明能夠提高鋼渣的穩定性，擴大鋼渣的應用范圍，進一步提高鋼渣的資源錄用率；此外，本發明還提供了一種包含碳化鋼渣輕骨料的混凝土，能夠緩解混凝土中天然骨料稀缺所帶來的生產壓力。本發明具備制備工藝簡單、骨料輕質強、成本低、生產低碳環保等優點。將本發明的碳化鋼渣應用到混凝土中能提供內部養護，促進膠凝材料的水化，并能減少混凝土的收縮開裂。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明的第一方面，提供一種碳化鋼渣輕骨料的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、稱取40-60質量份的鋼渣粉、30-50質量份的玻化微珠以及10-30質量份的生石灰放入托盤中混合形成均勻的混合粉體；