CN104829178A

CN104829178A - C30级掺钢渣再生骨料自密实混凝土及其制备方法

Info

Publication number: CN104829178A
Application number: CN201510191233.9A
Authority: CN
Inventors: 张云法; 马剑
Original assignee: Jiangsu De Feng Construction Group Co Ltd
Current assignee: Jiangsu De Feng Construction Group Co Ltd
Priority date: 2015-04-21
Filing date: 2015-04-21
Publication date: 2015-08-12

Abstract

本发明公开了一种C30级掺钢渣再生骨料自密实混凝土，其原料组分为：水泥、天然粗骨料、再生粗骨料、细骨料、钢渣、粉煤灰、水、附加水和外加剂，且所述自密实混凝土的水胶比为0.33，其中各原料组分的重量份数为：水1份；天然粗骨料3.089份；再生粗骨料1.322份；细骨料3.822份；水泥1.455～1.689份；钢渣0.728～0.970份；粉煤灰0.609份；附加水0.064份；外加剂0.00495～0.0124份。该C30级掺钢渣再生骨料自密实混凝土具有良好的流动性、填充性、抗离析性，且经时损失及强度均满足建筑相关要求，同时该C30级掺钢渣再生骨料自密实混凝土的制备方法简单，降低了同比同强度的自密实混凝土的生产成本，还可以解决钢渣及建筑垃圾处理的问题，缓解资源枯竭的压力，绿色环保，适合工业化生产。

Description

C30级掺钢渣再生骨料自密实混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种建筑材料技术领域，具体涉及一种C30级掺钢渣再生骨料自密实混凝土及其制备方法。

背景技术

自密实混凝土(Self Compacting Concrete或Self-ConsolidatingConcrete简称SCC)是指依靠自重力作用而无需额外机械振捣力作用，就能有足够的流动和变形能力，即使存在致密钢筋也得以填充模板空间并形成密实均匀的混凝土。配制自密实混凝土一般通过外加剂、胶凝材料和粗细骨料的选择与搭配和精心的配合比设计，将混凝土的屈服应力减小到足以被自重产生的剪应力克服，使得混凝土流动性增大，同时又具有足够的塑性粘度，令骨料悬浮于水泥浆中，不出现离析和泌水问题，能自由流淌并充分填充模板内的空间，形成密实且均匀的胶凝结构。

随着我国钢产量持续快速增长，钢材的生产伴随着污染环境的钢渣产生；建筑本身使用寿命和建拆周期的缩短导致大量的建筑垃圾无法处理。钢渣粉的研究主要集中在利用钢渣粉替代水泥制备普通混凝土，而再生骨料研究中主要集中在利用废弃混凝土加工成再生粗骨料替代部分天然粗骨料制备普通混凝土。当前对于钢渣与再生粗骨料双固体废弃料运用到自密实混凝土中研究甚少，自密实混凝土是一种不同于普通混凝土的高性能混凝土，具有很高的流动性并且在浇筑过程中不离析、不泌水，能够无需机械振捣力作用而充满模板和包裹钢筋的混凝土，同时已有的制备再生混凝土和钢渣混凝土技术不能解决人工短缺的现状。本发明因此而来。

发明内容

本发明目的是：提供一种具有良好的流动性、填充性、抗离析性，且经时损失及强度均满足建筑相关要求的C30级掺钢渣再生骨料自密实混凝土，同时该C30级掺钢渣再生骨料自密实混凝土的制备方法简单，降低了同比同强度的自密实混凝土的生产成本，还可以解决钢渣及建筑垃圾处理的问题，缓解资源枯竭的压力，绿色环保，制备方案简单，适合工业化生产。

本发明的技术方案是：一种C30级掺钢渣再生骨料自密实混凝土，所述自密实混凝土的原料组分为：水泥、天然粗骨料、再生粗骨料、细骨料、钢渣、粉煤灰、水、附加水和外加剂，且所述自密实混凝土的水胶比为0.33，其中各原料组分的重量份数为：

水 1份；

天然粗骨料 3.089份；

再生粗骨料 1.322份；

细骨料 3.822份；

水泥 1.455～1.689份；

钢渣 0.728～0.970份；

粉煤灰 0.609份；

附加水 0.064份；

外加剂 0.00495份。

作为优选的技术方案，所述掺钢渣再生骨料自密实混凝土按重量份数计算原料组分为：

水 1份；

天然粗骨料 3.089份；

再生粗骨料 1.322份；

细骨料 3.822份；

水泥 1.698份

钢渣 0.728份；

粉煤灰 0.609份；

附加水 0.064份；

外加剂 0.00495份。

水 1份；

天然粗骨料 3.089份；

再生粗骨料 1.322份；

细骨料 3.822份；

水泥 1.455份

钢渣 0.970份；

粉煤灰 0.609份；

附加水 0.064份；

外加剂 0.00495份。

作为优选的技术方案，所述钢渣为炼钢废渣经除铁、球磨、筛分后粒径小于0.08mm的钢渣粉。

所述钢渣主要化学成分如表1所示：

作为优选的技术方案，所述钢渣粉符合《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》GB/T 20491-2006标准。

作为优选的技术方案，所述再生粗骨料为含有碎砖、砂浆块的废弃混凝土经分拣、破碎、筛分后粒径为5～20mm的连续级配再生粗骨料。

作为优选的技术方案，所述天然粗骨料采用粒径为5～20mm的连续级配碎石料。

作为优选的技术方案，所述细骨料为中砂；

所述外加剂为高效聚羧酸减水剂；

所述水泥为P·O42.5硅酸盐水泥；

所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰。

上述C30级掺钢渣再生骨料自密实混凝土的制备方法，包括以下步骤：

步骤1)：将建筑垃圾中含有碎砖、砂浆块的废弃混凝土经分拣、破碎和筛分后，选取粒径为5～20mm的再生粗骨料；

步骤2)：将钢厂已放置6个月以上的炼钢废渣经除铁、球磨和筛分后，选取粒径小于0.08mm的钢渣；

步骤3)：按照各原料组分的重量份数进行预拌混凝土，将搅拌机内壁均匀涂上混凝土薄层后，取出剩余混凝土；

步骤4)：按照各原料组分的重量份数称取水泥、天然粗骨料、再生粗骨料、细骨料、钢渣、粉煤灰、水、附加水以及外加剂；然后向上述内壁均匀涂有混凝土薄层的搅拌机中按顺序依次加入已称量好的天然粗骨料、再生粗骨料、细骨料、水泥、粉煤灰、钢渣和外加剂，然后启动搅拌机将上述各原料组分拌合均匀；

步骤5)：加入已称量好的水和附加水，继续搅拌2～3mins，即得到C30级掺钢渣再生骨料自密实混凝土。

术语说明

本发明技术方案中水泥，包括但不限于硅酸盐水泥或其他混合水泥等。其中硅酸盐水泥，包括但不限于低热硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、早强硅酸盐水泥、超早强硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥、抗硫酸盐水泥等。另外，混合水泥，包括但不限于高炉水泥、硅石水泥、粉煤灰水泥等。作为水泥，硅酸盐水泥是优选的，其中，普通硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥或低热硅酸盐水泥是优选的。水泥的标号是水泥“强度”的指标。水泥的强度是表示单位面积受力的大小，是指水泥加水拌和后，经凝结、硬化后的坚实程度(水泥的强度与组成水泥的矿物成分、颗粒细度、硬化时的温度、湿度、以及水泥中加水的比例等因素有关)。P·O42.5普通硅酸盐水泥即为强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥。

作为用于混凝土的骨料，可列举出粗骨料和细骨料。这里，在掺钢渣再生骨料自密实混凝土中添加作为骨料的粗骨料和细骨料。作为粗骨料，可列举河砾石、海砾石、山砾石、碎石、矿渣碎石等；作为细骨料，可列举出河砂、海砂、山砂等。另外，粗骨料和细骨料可以根据通常的分类(筛分等)来区分。

此外，在这种混凝土中，从获得充分的强度的观点考虑，每1m³该混凝土优选为700～1000kg，更优选800～900kg，另外粗骨料的含量每1m³混凝土优选为800～1100kg，更优选为850～950kg。这种混凝土例如可以通过如下方式获得：将水泥外加剂、粉煤灰添加到水泥中，形成水泥组合物，再将水和骨料添加到该水泥组合物种进行混合，由此获得。然后，由于本发明的混凝土只要在其组成中含有上述水泥外加剂即可，因此，可以在混凝土制备时添加。所述细骨料为中砂，所述外加剂为高效聚羧酸减水剂，所述水泥为P·O42.5普通硅酸盐水泥，所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰，所述钢渣为钢铁厂已除铁的炼钢废渣，经过球磨机球磨、筛分后所得粒径小于0.08mm钢渣粉，表观密度为2.36g/cm³，钢渣碱度系数为1.99，钢渣粉符合《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》GB/T 20491-2006标准。

此外，混凝土中进一步含有混凝土外加剂。混凝土外加剂是在搅拌混凝土过程中掺入，占水泥质量5％以下的，能显著改善混凝土性能。作为优选的，混凝土外加剂为减水剂。作为减水剂，可以没有限制地应用减水剂、AE减水剂、高性能减水剂、高性能AE减水剂等作为混凝土中使用的减水剂所公知的材料。多元羧酸系的减水剂是优选的。减水剂在水泥组合物种的含量优选为0.1～3.0质量％。另外，减水剂可以不作为水泥外加剂含有，而是在制备混凝土时添加。

高性能减水剂，包括但不限于萘系高效减水剂，聚羧酸高效减水剂和脂肪族高效减水剂。其中萘系高效减水剂为萘磺酸盐甲醛缩合物。脂肪族高效减水剂是丙酮磺化合成的羰基焦醛。聚羧酸减水剂(PolycarboxylateSuperlasticizer)是一种高性能减水剂，是水泥混凝土运用中的一种水泥分散剂，化学上可以分为两类，以主链为甲基丙烯酸，侧链为聚酸基团和MPEG(Methoxy polyethylene glycol),聚酯型结构。另外一种为主链为聚丙烯酸，侧链为Vinyl alcohol polyethylene glycol，聚醚型结构。

骨料，即为混凝土中起骨架或填充作用的粒状松散材料。骨料作为混凝土中的主要原料，在建筑物种起骨架和支撑作用。粒径大于4.75m的骨料为粗骨料，俗称石。常用的由碎石及卵石两种。碎石是天然岩石或岩石经机械破碎、筛分制成的，粒径大于4.75mm的岩石颗粒。卵石是由自然风化、水流搬运和分选、堆积而成的、粒径大于4.75mm的岩石颗粒。卵石和碎石颗粒的长度大于该颗粒所属相应粒径的平均粒径2.4倍者为针状颗粒；厚度小于平均粒径0.4倍者为片状颗粒(平均粒径指该粒级上、下限粒径的平均值)。建筑用卵石、碎石应满足国家标准GB/T14685-2001《建筑用卵石、碎石》的技术要求。

粒径4.75mm以下的骨料称为细骨料，俗称砂。砂按产源分为天然砂，人工砂两类。天然砂是由自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的，其粒径小于4.75mm的岩石颗粒，但不包括软质岩、风化岩石的颗粒。天然砂包括河砂、湖砂、山砂和淡化海砂。人工砂是经除土处理的机制砂、混合砂的统称。

本发明的天然粗骨料即为一般常用的粗骨料；而再生粗骨料为将建筑垃圾中的废弃混凝土经分拣、破碎和筛分，去除小于4.75mm和大于20mm的颗粒后，加工制成的骨料粒径范围在5～20mm的粒径段。

粉煤灰，是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废弃物。粉煤灰可作为混凝土的掺合料。

本发明的钢渣粉为钢铁厂已除铁的炼钢废渣，经过球磨机球磨后筛分后所得粒径小于0.08mm钢渣粉，其表观密度为2.36g/cm³，钢渣碱度系数为1.99，钢渣粉符合《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》GB/T 20491-2006标准。

本发明采用钢渣作为替代部分水泥制备高性能再生骨料自密实混凝土出于三个目的：

一是，大规模的钢铁生产伴随钢渣的产生已经造成环境影响，解决钢渣所带来的问题已然是一个国家经济可持续发展的课题；

二是，减少水泥生产，从而减少二氧化碳的排出，有利于大气环境保护；

三是，将带有碎砖、砂浆块的废弃混凝土的建筑垃圾的循环利用，符合绿色建筑材料的要求。当前关于采用钢渣和再生粗骨料的双固体废弃料的研究很少，因此配制掺钢渣再生骨料自密实混凝土不但可以解决废弃钢渣和建筑垃圾所造成的环境和社会问题，还有一定的经济效益，而且贯彻了国家节约资源、绿色生产地技术经济政策。

本发明的优点是：

1.本发明生产的C30级掺钢渣再生骨料自密实混凝土，所用的材料除普通混凝土使用的水泥、石子、砂和水四种原料外，还包括粉煤灰、已除铁的放置6个月以上之久的废弃钢渣球磨后达到水泥级度的钢渣、含有碎砖与砂浆块的废弃混凝土连续级配再生粗骨料和高效聚羧酸减水剂，所制备的掺钢渣再生骨料自密实混凝土的流动性、填充性、抗离析性、经时损失和强度均满足相关要求；

2.本发明采用炼钢废渣球磨后达到水泥级度替代部分水泥(30％～40％)、采用含有碎砖、砂浆块的废弃混凝土作为连续级配再生粗骨料替代部分天然粗骨料(30％)制备掺钢渣再生骨料自密实混凝土的方法，能有效解决钢厂产生的废弃钢渣，减少建筑垃圾，缓解资源枯竭的压力，绿色环保，节约资源，降低了同比同强度的自密实混凝土的生产成本，符合国家可持续发展的理念，适合工业化生产。

具体实施方式

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规试验中的条件。

实施例

(1)准备原料

水泥：P·O42.5普通硅酸盐水泥，表观密度为3.20g/cm³。

粉煤灰：Ⅰ级粉煤灰，表观密度为2.42g/cm³。

细骨料：细度模数为2.4中型石英砂，堆积密度为1.54g/cm³，表观密度为2.64g/cm³，含水率为0.35％。

钢渣：钢厂已放置6个月以上的炼钢废渣经除铁、球磨和筛分后，选取粒径小于0.08mm的钢渣粉，表观密度为2.36g/cm³，钢渣碱度系数为1.99，钢渣粉符合《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》GB/T 20491-2006标准。

天然粗骨料：5～20mm连续级配碎石料，表观密度为2.87g/cm³，堆积密度为1.53g/cm³，吸水率为0.54％。

再生粗骨料：将建筑垃圾中含有碎砖、砂浆块的废弃混凝土经过分拣、破碎和筛分，筛除小于4.75mm和大于20mm的颗粒后，以骨料粒径在5～20mm粒径段加工制成再生粗骨料，表观密度为2.60g/cm³，堆积密度为1.20g/cm³，吸水率为4.75％。

外加剂：高效聚羧酸减水剂。

水与附加水：自来水。

(2)为防止粘锅，按照各原料组分的重量份数进行预拌混凝土，用量根据搅拌机容积确定，其中预拌混凝土的量要能保证将搅拌机内壁均匀涂上水泥砂浆薄层，待搅拌机内壁涂上水泥砂浆薄层后，取出剩余混凝土；

(3)按照各原料组分的重量份数称取水泥、天然粗骨料、再生粗骨料、细骨料、钢渣、粉煤灰、水、附加水以及外加剂；然后向上述内壁均匀涂有混凝土薄层的搅拌机中按顺序依次加入已称量好的天然粗骨料、再生粗骨料、细骨料、水泥、粉煤灰、钢渣和外加剂，然后启动搅拌机进行干拌2mins，保证各材料组份拌合均匀，若搅拌机容积较大，可以适当延长干拌时间；

(4)加入已称量好的水和附加水，继续搅拌2～3mins，即可得到所述的C30级掺钢渣再生骨料自密实混凝土。

C30级掺钢渣再生骨料自密实混凝土配合比如下：

测试数据

上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种C30级掺钢渣再生骨料自密实混凝土，其特征在于，所述自密实混凝土的原料组分为：水泥、天然粗骨料、再生粗骨料、细骨料、钢渣、粉煤灰、水、附加水和外加剂，且所述自密实混凝土的水胶比为0.33，其中各原料组分的重量份数为：

水1份；

天然粗骨料3.089份；

再生粗骨料1.322份；

细骨料3.822份；

水泥1.455～1.689份；

钢渣0.728～0.970份；

粉煤灰0.609份；

附加水0.064份；

外加剂0.00495份。

2.根据权利要求1所述的C30级掺钢渣再生骨料自密实混凝土，其特征在于，所述掺钢渣再生骨料自密实混凝土按重量份数计算原料组分为：

水1份；

天然粗骨料3.089份；

再生粗骨料1.322份；

细骨料3.822份；

水泥1.698份

钢渣0.728份；

粉煤灰0.609份；

附加水0.064份；

外加剂0.00495份。

3.根据权利要求1所所述的C30级掺钢渣再生骨料自密实混凝土，其特征在于，所述掺钢渣再生骨料自密实混凝土按重量份数计算原料组分为：

水1份；

天然粗骨料3.089份；

再生粗骨料1.322份；

细骨料3.822份；

水泥1.455份

钢渣0.970份；

粉煤灰0.609份；

附加水0.064份；

外加剂0.00495份。

4.根据权利要求1所述的C30级掺钢渣再生骨料自密实混凝土，其特征在于，所述钢渣为炼钢废渣经除铁、球磨、筛分后粒径小于0.08mm的钢渣粉。

5.根据权利要求4所述的C30级掺钢渣再生骨料自密实混凝土，其特征在于，所述钢渣粉符合《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》GB/T 20491-2006标准。

6.根据权利要求1所述的C30级掺钢渣再生骨料自密实混凝土，其特征在于，所述再生粗骨料为含有碎砖、砂浆块的废弃混凝土经分拣、破碎、筛分后粒径为5～20mm的连续级配再生粗骨料。

7.根据权利要求1所述的C30级掺钢渣再生骨料自密实混凝土，其特征在于，所述天然粗骨料采用粒径为5～20mm的连续级配碎石料。

8.根据权利要求1所述的C30级掺钢渣再生骨料自密实混凝土，其特征在于，所述细骨料为中砂；

所述外加剂为高效聚羧酸减水剂；

所述水泥为P·O42.5硅酸盐水泥；

所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰。

9.一种如权利要求1至8任一项所述的C30级掺钢渣再生骨料自密实混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1）：将建筑垃圾中含有碎砖、砂浆块的废弃混凝土经分拣、破碎和筛分后，选取粒径为5～20mm的再生粗骨料；

步骤2）：将钢厂已放置6个月以上的炼钢废渣经除铁、球磨和筛分后，选取粒径小于0.08mm的钢渣；

步骤3）：按照各原料组分的重量份数进行预拌混凝土，将搅拌机内壁均匀涂上混凝土薄层后，取出剩余混凝土；

步骤4）：按照各原料组分的重量份数称取水泥、天然粗骨料、再生粗骨料、细骨料、钢渣、粉煤灰、水、附加水以及外加剂；然后向上述内壁均匀涂有混凝土薄层的搅拌机中按顺序依次加入已称量好的天然粗骨料、再生粗骨料、细骨料、水泥、粉煤灰、钢渣和外加剂，然后启动搅拌机将上述各原料组分拌合均匀；

步骤5）：加入已称量好的水和附加水，继续搅拌2～3mins，即得到C30级掺钢渣再生骨料自密实混凝土。