CN104250082A - 一种海工管道用钢渣喷射混凝土及其制备和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑材料领域,具体公开了一种海工管道用钢渣喷射混凝土及其制备和应用。本发明的钢渣喷射混凝土,其组成含有如下重量份的各组分:钢渣75-120重量份,水泥9-15重量份,硅粉0.75-3重量份,水2.25-9.75重量份。本发明利用了钢渣本身比重高的特性,选做配重物料,使得钢渣不仅作为骨料使用而且增加了配重功能,并且各组分直接相互配合,使得混凝土更致密,有较高的经济效益;并且本发明的钢渣喷射混凝土可以应用于海工配重领域,采用喷射方式施工,便捷快速,节省工期,较同等级产品更有竞争优势。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料领域,具体公开了一种钢渣喷射混凝土及其制备和应用。
背景技术
海工混凝土是指在海滨、海水中或受海风影响的环境中服役,受海水或海风侵扰的混凝土。海工混凝土由于经常地或周期性地与海水接触,受到海水或海洋大气(含有氯离子),或受波浪、流水的冲击、磨损等作用,而遭受损害,缩短耐用年限。主要破坏机理:海水中Mg2+,Cl-、SO4 2-对混凝土侵蚀、冻融循环、干湿交替、钢筋锈蚀、氯盐结晶膨胀、CO2侵蚀等。
目前,海底管道用混凝土因防止海底暗流冲击,要求混凝土除海工混凝土特性外还需要混凝土比重高,增加管道稳定性。常用海底管道混凝土采用进口赤铁矿作为配重物料,增加混凝土比重。此方法不但使得混凝土成本增加,而且造成自然资源浪费。
现有技术中防止海工混凝土侵蚀的方法多通过材料选择、配合比设计等途径解决;一是减少材料Cl-含量,二是通过提高混凝土强度和致密性,减少海水中Cl-在混凝土中的渗透,从而提高海工混凝土的寿命。
发明内容
本发明的目的在于开发钢渣的新用途,提供一种以钢渣为主要原料的钢渣喷射混凝土,本发明的钢渣喷射混凝土强度高,可运用于海工以及需要比重较大的建筑领域,并且还具有环保、经济的等优点。
本发明首先公开了一种钢渣喷射混凝土,其组成含有如下重量份的各组分:
进一步的,前述钢渣喷射混凝土的组成中还含有外加剂。
优选的,所述外加剂选自高效速凝剂和/或阻锈剂。
更优选的,所述高效速凝剂的含量为水泥质量的3~6wt%;所述阻锈剂的含量为水泥质量的2.5~3.5wt%。
优选的,所述钢渣采用0.1~10mm连续级配的钢渣,其中,粒径规格在0.1~0.8mm的钢渣含量为20~25wt%,粒径规格在0.8~6mm的钢渣含量为50~60wt%,粒径规格在6~10mm的钢渣含量为20~25wt%。
更优选的,所述钢渣中f-CaO的含量<1wt%,SO3的含量<1wt%,金属铁的含量<1wt%,安定性合格,电导率<25mS/m。
本发明的所述连续级配钢渣符合JGJ52-2006《混凝土用砂、石质量及检验方法标准》要求。
优选的,所述水泥为42.5号普通硅酸盐水泥。
优选的,所述硅粉的粒径范围为0.1~0.2μm,比表面积为15~20m2/g,活性指数>90%,SiO2含量>85%。
本发明的钢渣喷射混凝土以连续级配的钢渣作骨料,与一定数量的水泥、硅粉、外加剂、水混合获得。一方面,本发明利用了钢渣本身比重高的特性,选做配重物料,使得钢渣不仅作为骨料使用而且增加了配重功能;另一方面,利用钢渣和硅粉中富含的SiO2,当与水混合时溶液中富Si贫Ca的凝胶在钢渣和硅粉粒子表面形成附着层,经过一定时间后,富Si和贫Ca凝胶附着层开始溶解和水泥水化产生的Ca(0H)2反应生成C-S-H凝胶,提高混凝土强度;最后,通过配合比设计,利用硅粉颗粒细的点,填充水泥水化产生的Ca(0H)2结晶细化产生的细孔隙,使得混凝土更致密。
本发明第二方面公开了前述钢渣喷射混凝土的制备方法,为按照前述混凝土的组成将钢渣、水泥以及硅粉加水搅拌,喷射成型,养护获得;或者,为按照前述混凝土的组成将钢渣、水泥、硅粉以及外加剂加水搅拌,喷射成型,养护获得。
优选的,所述搅拌在强制式搅拌机进行,搅拌时间为10~20min。
本发明第三方面公开了前述钢渣喷射混凝土的使用方法,包括以下步骤:
1)按钢渣喷射混凝土的组成称取各组分原料,将原料中的固体物质置于强制式搅拌机内,加水搅拌10~20min;
2)将前一步骤搅拌好的物料倒入喷射机料斗;
3)打开喷射机与压缩空气阀门进行喷射成型;
4)成型后养护。
本发明最后公开了前述钢渣喷射混凝土在海工管道建设中的应用。
本发明的有益效果为:一方面,本发明的钢渣喷射混凝土具有较高的经济效益:成功将钢渣引入海工配重领域,取代原有的进口赤铁矿等配重材料;解决了因操作空间狭小、施工环境不足造成的困难,采用喷射方式施工,便捷快速,节省工期;并且利用钢渣与硅粉中的活性成分,使得混凝土密实、提高了混凝土强度,较同等级产品更有竞争优势。另一方面,本发明的钢渣喷射混凝土还具有较高的社会效益:钢渣作为海工混凝土原材料使用,符合国家绿色生态海洋开发的政策要求;并且本发明的产品是环保产品,不但避免天然资源的开采利用,而且提高钢渣废弃资源的高附加值利用,一举两得。
附图说明
图1:一种海工管道用钢渣喷射混凝土制备的工艺流程图
具体实施方式
在进一步描述本发明具体实施方式之前,应理解,本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案;还应当理解,本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案,而不是为了限制本发明的保护范围。
以下实施例所采用的水为中水,高效促凝剂为TK-782型高效减水剂,阻锈剂为JG-900环保型钢筋阻锈剂,钢渣购自上海宝冶钢渣综合开发实业有限公司。实施例1-3所采用的钢渣集料选用0.1-0.8mm、0.8-6mm、6-10mm,三种粒径规格,且符合JGJ52-2006《混凝土用砂、石质量及检验方法标准》要求,钢渣集料的性能如下表所示:
表1钢渣集料的性能
钢渣集料工艺参数 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
f-CaO,% | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
SO3,% | 0.05 | 0.07 | 0.03 |
金属铁含量,% | 0.31 | 0.30 | 0.29 |
安定性 | 合格 | 合格 | 合格 |
电导率,mS/s | 13 | 11 | 15 |
实施例1钢渣喷射混凝土的制备
称取439g粒径范围在0.1-0.8mm的钢渣,1317g粒径范围在0.8-6mm的钢渣,439g粒径范围在6-10mm的钢渣,265g水泥,26.5g硅粉,阻锈剂9.275g后,加66.25g水搅拌10min。将搅拌好的物料倒入喷射机料斗,打开喷射机与压缩空气阀门,进行喷射成型,喷射需均匀、慢速进行;成型结束后养护,获得钢渣喷射混凝土。
实施例2钢渣喷射混凝土的制备
称取1175g粒径范围在0.1-0.8mm的钢渣,2350g粒径范围在0.8-6mm的钢渣,1175g粒径范围在6-10mm的钢渣,470g水泥,117g硅粉,高效促凝剂28.2g后,加164.5g水搅拌10min。将搅拌好的物料倒入喷射机料斗,打开喷射机与压缩空气阀门,进行喷射成型,喷射需均匀、慢速进行;成型结束后养护,获得钢渣喷射混凝土。
实施例3钢渣喷射混凝土的制备
称取1035g粒径范围在0.1-0.8mm的钢渣,2565g粒径范围在0.8-6mm的钢渣,940g粒径范围在6-10mm的钢渣,670g水泥,33.45g硅粉,高效促凝剂16.8g、阻锈剂20.1g后,加435.5g水搅拌10min。将搅拌好的物料倒入喷射机料斗,打开喷射机与压缩空气阀门,进行喷射成型,喷射需均匀、慢速进行;成型结束后养护,获得钢渣喷射混凝土。
实施例4钢渣喷射混凝土的性能
对实施例1-3制备的钢渣喷射混凝土的抗压强度、氯离子扩散系数、吸水率及比重等参数进行检测,检测方法参考《水运工程混凝土试验规程》JTJ270-1998。检测结果见表2。
表2检测结果
Claims (10)
1.一种钢渣喷射混凝土,其组成含有如下重量份的各组分:
2.如权利要求1所述的钢渣喷射混凝土,其特征在于,所述钢渣喷射混凝土的组成中还含有外加剂。
3.如权利要求2所述的钢渣喷射混凝土,其特征在于,所述外加剂选自高效速凝剂和/或阻锈剂。
4.如权利要求3所述的钢渣喷射混凝土,其特征在于,所述高效速凝剂的含量为水泥质量的3~6wt%;所述阻锈剂的含量为水泥质量的2.5~3.5wt%。
5.如权利要求1所述的钢渣喷射混凝土,其特征在于,所述钢渣采用0.1~10mm连续级配的钢渣,其中,粒径规格在0.1~0.8mm的钢渣含量为20~25wt%,粒径规格在0.8~6mm的钢渣含量为50~60wt%,粒径规格在6~10mm的钢渣含量为20~25wt%。
6.如权利要求1所述的钢渣喷射混凝土,其特征在于,所述钢渣中f-CaO的含量<1wt%,SO3的含量<1wt%,金属铁的含量<1wt%,安定性合格,电导率<25mS/m。
7.如权利要求1所述的钢渣喷射混凝土,其特征在于,所述硅粉的粒径范围为0.1~0.2μm,比表面积为15~20m2/g,活性指数>90%,SiO2含量>85%。
8.权利要求1-7任一权利要求所述钢渣喷射混凝土的制备方法,为按照前述混凝土的组成将钢渣、水泥以及硅粉加水搅拌,喷射成型,养护获得;或者,为按照前述混凝土的组成将钢渣、水泥、硅粉以及外加剂加水搅拌,喷射成型,养护获得。
9.权利要求1-7任一权利要求所述钢渣喷射混凝土的使用方法,包括以下步骤:
1)按钢渣喷射混凝土的组成称取各组分原料,将原料中的固体物质置于强制式搅拌机内,加水搅拌10~20min;
2)将前一步骤搅拌好的物料倒入喷射机料斗;
3)打开喷射机与压缩空气阀门进行喷射成型;
4)成型后养护。
10.权利要求1-7任一权利要求所述钢渣喷射混凝土在海工管道建设中的应用。
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