CN107235677A - 综合利用资源的钢渣混凝土及其制备方法 - Google Patents

综合利用资源的钢渣混凝土及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种综合利用资源的钢渣混凝土及其制备方法，属于混凝土技术领域，该综合利用资源的钢渣混凝土由以下原料制备而成，按重量份数计，原料包括100～250份钢渣、25～65份水泥、15～45份陶粉、4～8份聚氨酯纤维、0.015～0.03份有机胺以及1～3份聚羧酸减水剂。该综合利用资源的钢渣混凝土采用废弃的钢渣和陶粉作为主料，具有结构强度高、韧性好、抗伸缩性能强的优点。此外本发明还涉及上述综合利用资源的钢渣混凝土的制备方法，该方法工艺简单，操作方便。

Description

综合利用资源的钢渣混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，且特别涉及一种综合利用资源的钢渣混凝土及其制备方法。
背景技术
钢渣是炼钢的产物，其是铁水与废钢中所含元素氧化后形成的氧化物，主要由钙、铁、硅、镁和少量铝、锰、磷等的氧化物组成，我国钢渣的主要利用途径是在钢铁公司内部自行循环使用代替石灰作为溶剂，或返回高炉或烧结炉内作为炼铁原料，但是由于钢渣的成分变化较大，容易降低高炉的利用效率，因此目前大多将钢渣作为道路路基的垫层、结构层使用，钢渣筑路具有强度高，耐磨性和防滑性好，耐久性好，维护费用低等优点，但是其也有韧性低、收缩率大的问题，难以满足使用的需求。
陶粉是制备陶瓷产品的过程中抛光和打磨得到的废弃物，每生产1m2的陶瓷制品就会产生1.5～2kg的陶粉，这些陶粉在堆积和抛弃时会产生严重的污染，目前尚无有效的处理手段。
因此，需要一种能够综合利用堆积废弃的钢渣和陶粉的方法和产品。
发明内容
本发明的目的在于提供一种综合利用资源的钢渣混凝土，其能够综合利用废弃的钢渣和陶粉，制备得到结构强度高、韧性好、抗伸缩性能强的钢渣混凝土。
本发明的另一目的在于提供上述综合利用资源的钢渣混凝土的制备方法，该方法工艺简单、操作方便，能够对废弃的钢渣和陶粉进行回收利用。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
一种综合利用资源的钢渣混凝土，以重量份数计，其制备原料包括：100～250份钢渣、25～65份水泥、15～45份陶粉、4～8份聚氨酯纤维、0.015～0.03份有机胺以及1～3份聚羧酸减水剂。
进一步地，在本发明较佳实施例中，有机胺包括十二胺、十八胺或环己胺中的至少一种。
进一步地，在本发明较佳实施例中，陶粉的平均粒度为25～200μm。
进一步地，在本发明较佳实施例中，聚氨酯纤维的平均长度为5～25mm。
进一步地，在本发明较佳实施例中，制备原料还包括5～15份水玻璃。
进一步地，在本发明较佳实施例中，制备原料还包括5～10份分散剂，分散剂包括纤维素醚、六偏磷酸钠中的至少一种。
本发明还提供了一种综合利用资源的钢渣混凝土的制备方法，其包括以下步骤：
以重量份数计，将100～250份钢渣粉碎得到骨料；将15～45份陶粉、4～8份聚氨酯纤维与0.015～0.03份有机胺的水溶液混合并搅拌均匀得到胶体，将骨料、胶体、25～65份水泥以及1～3份聚羧酸减水剂混合均匀。
进一步地，在本发明较佳实施例中，将陶粉、聚氨酯纤维和有机胺的水溶液混合搅拌的同时加入5～10份分散剂，随后使用超声波分散处理5～15min。
进一步地，在本发明较佳实施例中，将骨料、胶体、水泥以及聚羧酸减水剂混合时加入5～15份水玻璃混合均匀。
进一步地，在本发明较佳实施例中，钢渣粉碎至比表面积大于350m2/kg。
本发明实施例的综合利用资源的钢渣混凝土及其制备方法的有益效果是：本发明提供的综合利用资源的钢渣混凝土采用钢渣、水泥、陶粉、聚氨酯纤维、有机胺、聚羧酸减水剂作为原料。该综合利用资源的钢渣混凝土利用废弃的钢渣作为骨料，以聚氨酯纤维强化处理后的陶粉颗粒作为强化增韧材料，以水泥为胶凝材料制备得到混凝土，具有强度高、韧性好、稳定性和抗伸缩性能强的优点。本发明还提供了上述综合利用资源的钢渣混凝土的制备方法，其首先将钢渣粉碎得到骨料；随后将陶粉、聚氨酯纤维与有机胺的水溶液混合并搅拌均匀得到胶体，最后将骨料、胶体、水泥以及聚羧酸减水剂混合均匀后养护得到混凝土，该制备方法工艺简单，操作方便，能够对废弃的钢渣和陶粉进行回收利用。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的综合利用资源的钢渣混凝土及其制备方法进行具体说明。
本发明实施例提供了一种综合利用资源的钢渣混凝土，以重量份数计，其制备原料包括：100～250份钢渣、25～65份水泥、15～45份陶粉、4～8份聚氨酯纤维、0.015～0.03份有机胺以及1～3份聚羧酸减水剂。其中，有机胺优选包括十二胺、十八胺或环己胺中的至少一种。陶粉的平均粒度优选为25～200μm。聚氨酯纤维的平均长度优选为5～25mm。
本发明提供的综合利用资源的钢渣混凝土采用钢渣作为骨料，并使用聚氨酯纤维和有机胺处理过的陶粉作为增韧剂，使用水泥作为胶凝材料，使用聚羧酸减水剂作为分散剂使钢渣、聚氨酯纤维和有机胺处理过的陶粉以及水泥充分分散均匀和结合制备得到混凝土。其中，钢渣含有硅酸三钙、硅酸二钙及铁铝酸盐等活性矿物质，具有水硬胶凝性，可以代替部分水泥使用，且钢渣具有密度大、强度高、稳定性好、耐磨与耐久性好的优点，作为骨料使用时能够有效的提高混凝土的结构强度和稳定性；陶粉的主要成分为石英和莫来石，其组成以二氧化硅和氧化铝为主，能够与水泥中的氢氧化钙产生二次反应形成水化硅酸钙和水化硅酸铝，提高混凝土的结构强度和精密程度，聚氨酯纤维能够填充在钢渣混凝土中提高其韧性和弹性拉伸能力；有机胺作为助剂能够使陶粉与聚氨酯纤维紧密结合，使两者协调作用起到增韧效果，进一步提高钢渣混凝土的结构强度和弹性拉伸性能；水泥作为胶凝材料能够填充于作为骨料的钢渣和作为增韧材料的陶粉之间，并与聚氨酯纤维胶粘结，形成稳定的结构体系，从而有效的提高钢渣混凝土的结构强度、稳定性、韧性和抗拉伸能力。
优选的，制备原料还包括5～15份水玻璃。在制备原料中添加的水玻璃不仅能够显著的提高各原料的流动性，使陶粉、聚氨酯纤维和钢渣充分的混合均匀，并能在凝固后与各组分结合形成稳定的结构，起到胶黏剂的作用有效的提高钢渣混凝土的结构强度，同时水玻璃还能起到缓冲剂的作用，降低酸性物质对钢渣混凝土的侵蚀，提高其耐腐蚀能力。
进一步地，在本发明较佳实施例中，制备原料还包括5～10份分散剂，分散剂包括纤维素醚、六偏磷酸钠中的至少一种。在制备原料中添加的分散剂能够提高各组分混合时的均匀程度，使聚氨酯纤维和陶粉充分的填充于作为骨料的钢渣之间，并与水玻璃和水泥能胶粘材料结合形成稳定的结构；其中纤维素醚是由纤维素制成的具有醚结构的高分子化合物，其不仅能够通过表面活性作用保证水泥、陶粉等原料在体系中有效地均匀分布，同时纤维素醚也能包裹住陶粉颗粒，并在其外表面形成一层润滑膜，提高了陶粉颗粒在搅拌过程中的流动性和滑爽性，使陶粉与水泥-钢渣体系更稳定的结合，此外纤维素酶还能起到保水的作用，并将保持的水分缓慢的释放出来。六偏磷酸钠不仅能提高原料的分散性能，其还能作为缓蚀剂和水泥硬化剂作用，提高混凝土的抗蚀性和硬化速度。
本发明还提供了一种综合利用资源的钢渣混凝土的制备方法，其包括以下步骤：
按重量份数计，将100～250份钢渣粉碎得到骨料，钢渣优选粉碎至比表面积大于350m2/kg；将15～45份陶粉、4～8份聚氨酯纤维与0.015～0.03份有机胺的水溶液混合并搅拌均匀得到胶体，将骨料、胶体、25～65份水泥以及1～3份聚羧酸减水剂混合均匀。优选的，在本发明较佳实施例中，将陶粉、聚氨酯纤维和有机胺的水溶液混合搅拌的同时加入5～10份分散剂，随后使用超声波分散处理5～15min。进一步优选的，在本发明较佳实施例中，将骨料、胶体、水泥以及聚羧酸减水剂混合时加入5～15份水玻璃混合均匀。
本发明实施例提供的综合利用资源的钢渣混凝土的制备方法，首先将钢渣粉碎至具有较大的比表面积作为骨料，随后将陶粉、聚氨酯纤维与有机胺的水溶液混合并搅拌均匀得到胶体，使用有机胺吸附于陶粉的表面后将聚氨酯纤维与陶粉颗粒进行搭接和桥接，形成具有陶粉-聚氨酯网状结构的胶体，随后将骨料、胶体、水泥和聚羧酸减水剂混合均匀得到钢渣混凝土；在制备胶体时还可以加入分散剂并超声波分散处理使陶粉-聚氨酯网状结构具有较高的流动性和分散性，以便于与骨料和水泥充分的混合均匀，在将骨料、胶体、水泥以及聚羧酸减水剂混合时加入水玻璃混合，能够使用水玻璃的分散性和粘结性进一步提高各组分的混匀程度，并将各组分稳定的粘结成一整体。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供了一种综合利用资源的钢渣混凝土，其制备方法如下：
S101、将100kg钢渣粉碎得到骨料；钢渣粉碎至比表面积为380m2/kg。
S102、将20kg陶粉、5kg聚氨酯纤维与0.015kg十二胺的水溶液混合并搅拌均匀得到胶体，其中十二胺配置成质量浓度1％的乳液使用，陶粉的平均粒度为30μm，聚氨酯纤维的平均长度为10mm。
S103、将骨料、胶体、25kg水泥以及2kg聚羧酸减水剂混合均匀得到钢渣混凝土。
S104、对钢渣混凝土进行养护。
实施例2
本实施例提供了一种综合利用资源的钢渣混凝土，其制备方法如下：
S201、将150kg钢渣粉碎得到骨料；钢渣粉碎至比表面积大于350m2/kg。
S202、将25kg陶粉、5kg聚氨酯纤维与0.02kg十八胺的水溶液混合并搅拌均匀得到胶体，其中十八胺配置成质量浓度3％的乳液使用，陶粉的平均粒度为100μm，聚氨酯纤维的平均长度为15mm。
S203、将骨料、胶体、35kg水泥以及2.5kg聚羧酸减水剂混合均匀得到钢渣混凝土。
S204、对钢渣混凝土进行养护。
实施例3
本实施例提供了一种综合利用资源的钢渣混凝土，其制备方法如下：
S301、将200kg钢渣粉碎得到骨料；钢渣粉碎至比表面积为480m2/kg。
S302、将30kg陶粉、6kg聚氨酯纤维与0.025kg环已胺的水溶液混合并搅拌均匀得到胶体，其中环已胺配置成质量浓度2％的乳液使用，陶粉的平均粒度为150μm，聚氨酯纤维的平均长度为20mm。
S303、将骨料、胶体、45kg水泥以及3kg聚羧酸减水剂混合均匀得到钢渣混凝土。
S304、对钢渣混凝土进行养护。
实施例4
本实施例提供了一种综合利用资源的钢渣混凝土，其制备方法如下：
S401、将250kg钢渣粉碎得到骨料；钢渣粉碎至比表面积为450m2/kg。
S402、将40kg陶粉、8kg聚氨酯纤维与0.015kg十二胺和0.015kg十八胺的水溶液混合并搅拌均匀得到胶体，将陶粉、聚氨酯纤维和有机胺的水溶液混合搅拌的同时加入10kg纤维素醚，随后使用超声波分散处理12min，其中十二胺和十八胺均配置成质量浓度2.5％的乳液使用，陶粉的平均粒度为180μm，聚氨酯纤维的平均长度为25mm。
S403、将骨料、胶体、60kg水泥、10kg水玻璃以及3kg聚羧酸减水剂混合均匀得到钢渣混凝土。
S404、对钢渣混凝土进行养护。
实施例5
本实施例提供了一种综合利用资源的钢渣混凝土，其制备方法如下：
S501、将200kg钢渣粉碎得到骨料；钢渣粉碎至比表面积为480m2/kg。
S502、将40kg陶粉、7.5kg聚氨酯纤维与0.03份十八胺的水溶液混合并搅拌均匀得到胶体，将陶粉、聚氨酯纤维和有机胺的水溶液混合搅拌的同时加入5kg纤维素醚和5kg六偏磷酸钠，随后使用超声波分散处理15min，其中十八胺配置成质量浓度2％的乳液使用，陶粉的平均粒度为200μm，聚氨酯纤维的平均长度为25mm。
S503、将骨料、胶体、50kg水泥、15kg水玻璃以及2.5kg聚羧酸减水剂混合均匀得到钢渣混凝土。
S504、对钢渣混凝土进行养护。
实施例6
本实施例提供了一种综合利用资源的钢渣混凝土，其制备方法如下：
S601、将180kg钢渣粉碎得到骨料；钢渣粉碎至比表面积为420m2/kg。
S602、将35kg陶粉、5kg聚氨酯纤维与0.01kg十二胺和0.01kg环已胺的水溶液混合并搅拌均匀得到胶体，将陶粉、聚氨酯纤维和有机胺的水溶液混合搅拌的同时加入10kg六偏磷酸钠，随后使用超声波分散处理8min，其中十二胺和环已胺均配置成质量浓度1.5％的乳液使用，陶粉的平均粒度为75μm，聚氨酯纤维的平均长度为15mm。
S603、将骨料、胶体、40kg水泥以及2kg聚羧酸减水剂混合均匀得到钢渣混凝土。
S604、对钢渣混凝土进行养护。
对本发明实施例提供的综合利用资源的钢渣混凝土进行性能检测。
制备实施例1、实施例2、...、实施例6提供的综合利用资源的钢渣混凝土进行养护，在第14天和第28天时分别检测上述钢渣混凝土的抗折强度和抗压强度，检测结果如下表所示。
从上表可以看到，本发明实施例提供的钢渣混凝土的抗压强度和抗折强度均较高，满足常规工程建设对胶凝材料强度的要求，且该无机绿色胶凝材料的推广应用，可大量消耗钢渣和陶粉等工业废渣，从而节约资料，保护环境。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种综合利用资源的钢渣混凝土，其特征在于，以重量份数计，其制备原料包括：
2.根据权利要求1所述的综合利用资源的钢渣混凝土，其特征在于，所述有机胺包括十二胺、十八胺或环己胺中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的综合利用资源的钢渣混凝土，其特征在于，所述陶粉的平均粒度为25～200μm。
4.根据权利要求1所述的综合利用资源的钢渣混凝土，其特征在于，所述聚氨酯纤维的平均长度为5～25mm。
5.根据权利要求1所述的综合利用资源的钢渣混凝土的制备方法，其特征在于，所述制备原料还包括5～15份水玻璃。
6.根据权利要求1所述的综合利用资源的钢渣混凝土，其特征在于，所述制备原料还包括5～10份分散剂，所述分散剂包括纤维素醚、六偏磷酸钠中的至少一种。
7.一种如权利要求1所述的综合利用资源的钢渣混凝土的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
以重量份数计，将100～250份钢渣粉碎得到骨料；将15～45份陶粉、4～8份聚氨酯纤维与0.015～0.03份有机胺的水溶液混合并搅拌均匀得到胶体，将所述骨料、所述胶体、25～65份水泥以及1～3份聚羧酸减水剂混合均匀。
8.根据权利要求7所述的综合利用资源的钢渣混凝土的制备方法，其特征在于，将所述陶粉、所述聚氨酯纤维和所述有机胺的水溶液混合搅拌的同时加入5～10份分散剂，随后使用超声波分散处理5～15min。
9.根据权利要求7或8所述的综合利用资源的钢渣混凝土的制备方法，其特征在于，将所述骨料、所述胶体、所述水泥以及所述聚羧酸减水剂混合时加入5～15份水玻璃混合均匀。
10.根据权利要求7所述的综合利用资源的钢渣混凝土的制备方法，其特征在于，所述钢渣粉碎至比表面积大于350m2/kg。
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