CN108083729A - 一种由钢渣集料复合而成的混凝土及其制备方法 - Google Patents

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陆闻言
陈洪飞
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吴洋
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    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
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    • C04B2201/50Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength

Abstract

本发明公开一种由钢渣集料复合而成的混凝土及其制备方法,所述混凝土包括以下原料组分及重量份数:钢渣300~1100份、矿渣粉200~400份、硅酸盐水泥0~110份、石膏20~50份、砂子0~700份、石子700~1350份、外加剂3~15份、水140~200份。其采用颗粒钢渣作为混凝土胶结材的原料,不仅高附加值利用废渣资源,而且节约了混凝土生产成本,不同原料组分及重量组分的混凝土强度等级符合C30~C60以上的强度技术指标;其工艺简单,可以采用现有的混凝土工艺制备。

Description

一种由钢渣集料复合而成的混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属环境科学技术领域,具体为钢渣配制混凝土的一种生产方法以及废弃物资源利用等多项学科的综合,适用于混凝土搅拌站生产钢渣复合料混凝土的商品化运营,产品用于不同强度等级和各种不同性能要求的建筑工程建设。
背景技术
我国钢铁企业每年产生钢渣约1亿吨,大部分钢渣作为废物堆存,占用良田,污染环境,历年来钢渣累积堆弃造成周边土地资源紧缺。因此,积极开发和应用先进有效的处理技术和资源化利用新技术,提高其利用率和附加值,成为钢铁企业发展循环经济,实现可持续发展的重要课题之一。那么,如何综合利用好钢渣,是实现资源综合利用,达到钢铁生产的经济与环境双赢,发展循环经济,实施可持续发展战略的重要任务。
钢渣中游离氧化钙、游离氧化镁遇水膨胀导致钢渣的稳定性差,影响了其在建材方面的大量使用。通常,钢渣用作建材是将其磨成粉,作为水泥或混凝土的掺合料;另一种途径是将钢渣陈化消解后作为集料使用。制约钢渣大量用于建材的技术瓶颈是磨粉能耗大或陈化稳定时间长。
专利申请号:CN201611191483.3公开了一种用高比表面积矿渣粉配制钢铁渣粉高强混凝土的方法,是将比表面积大于600m2/kg的矿渣粉与比表面积大于450m2/kg的钢渣粉混合后,用混合渣粉代替部分混凝土胶凝材料掺和到混凝土中,掺和比例为混凝土胶凝材料使用量的20%~30%,所制得的钢铁渣粉混凝土强度等级为C60以上。
专利申请号:CN201610701629.8公开了一种钢渣混凝土的制备及应用,其制备过程为:将钢渣通过筛选、磨细、均化工艺制得钢渣微粉,然后将其与建筑垃圾微粉和水泥掺合配制成干混砂浆。
专利申请号:CN201310470371.1公开了一种利用钢渣做掺合料及作骨料的高强混凝土及其制备方法,其胶凝材料由水泥、钢渣微粉、矿渣微粉复合而成,胶凝材料质量百分比为:水泥50%~80%、钢渣微粉10%~30%和矿渣微粉10%~30%;骨料由碎石、钢渣砂和河砂组成,钢渣砂的粒径在5~10mm,部分替代碎石。
上述专利公开的技术中,混凝土中的钢渣占比不大,不满足消耗大量钢渣的需求,而且,制作工艺复杂,成本较高。
发明内容
针对目前全国钢渣的有效利用率不足30%,由于钢渣的稳定性差,钢渣无法大量用于建材的难题,本发明的目的是提供一种产品性能稳定,强度等级高,生产工艺简单,生产成本低廉,便于商品化操作的由钢渣集料复合而成的混凝土及其制备方法,并适用于要求抗折强度高、抗渗性好、抗冻性好、耐久性好的各种工程,充分利用废渣资源,消除渣害,保护环境,促进国民经济可持续发展。
为实现本发明的目的,本发明提供了一种由钢渣集料复合而成的混凝土,所述混凝土的组分及重量份数包括:钢渣300~1100份、矿渣粉200~400份、硅酸盐水泥0~110份、石膏20~50份、砂子0~700份、石子700~1350份、外加剂3~15份、水140~200份。
优选地,所述钢渣是颗粒状态,不需陈化消解,不需磨粉,选铁后的尾渣直接作为胶结材的组份配制混凝土。
优选地,所述钢渣是由不同工艺处理且粒径小于15mm的自然粒级尾渣。最优选地选用粒径小于10mm的自然粒级尾渣。优选地,所述不同工艺包括热焖、热泼、滚筒、风淬、冷弃、湿磨。
优选地,所述钢渣是以颗粒状态作为胶结材的组份,是混凝土胶结材不可缺少的组成部分,钢铁渣占胶结材重量份数的85%~95%。
钢铁渣是指钢渣加上铁渣,铁渣是指混凝土组分中的矿渣粉,矿渣粉就是将铁渣磨成的细粉。
优选地,所述硅酸盐水泥选自P·Ⅰ、P·Ⅱ、普通硅酸盐水泥P·O任意一种,或用硅酸盐水泥熟料磨细而得,强度等级皆不低于通用硅酸盐水泥42.5的技术指标。
优选地,所述石膏选自天然石膏或工业副产石膏,质量符合GB175-2007通用硅酸盐水泥中5.2.2规定的石膏技术指标。
优选地,所述矿渣粉符合GB/T18046-2008用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉5技术要求中,S95级以上的技术指标。
优选地,所述混凝土强度达到C60以上;配制C70混凝土,28天抗压强度可达90MPa以上,抗折强度10MPa以上。
相应地,本发明还提供了一种由钢渣集料复合而成的混凝土制备方法,按照上述的混凝土的组分及重量份数配制混凝土,搅拌均匀后成型、养护。
与现有技术相比,本发明的有益效果为,
1)通常钢渣作胶结材需加工成粉末,本发明使用钢渣粒径为15mm以下,现有技术中上述粒径的钢渣通常用作骨料,而本发明使用自然级配的钢渣可作为胶结材的主要组成,不需陈化消解,不需任何加工,直接配入混凝土,使用方法简便易行,增加了钢渣资源利用的附加值。
2)由钢渣集料复合而成的混凝土,强度达到C60以上;配制C70混凝土,28天抗压强度可达90MPa以上,抗折强度10MPa以上,后期强度均呈现增长趋势,无倒缩现象,结构性能稳定。
3)耐久试验检验C50钢渣复合料混凝土,抗氯离子渗透试验结果评定为很低;碳化性能检验碳化深度很小,平均0.3mm,单个试样有趋于零;抗冻融试验检验满足最高抗冻等级F300的要求;各项技术指标良好。
4)本发明使用的钢铁渣的数量可占混凝土重量份数的50%以上,在胶结材中占85%~95%重量份数,高附加值、大幅度的提升了钢铁渣的资源化利用;其替代水泥用于混凝土,节约资源、能源和减排CO2的效果突出,经济效益和改善环境效果十分显著。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用属于“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、部件或者模块、组件和/或它们的组合。
需要说明的是,本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本申请的实施方式。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明由钢渣集料复合而成的混凝土使用的钢渣是颗粒状态,不需陈化消解,不需磨粉,选铁后的尾渣直接作为胶结材的组份配制混凝土。其钢渣组成的胶结材中,钢铁渣的重量为胶结材的85%~95%,制得的混凝土强度等级符合C30~C60以上的强度技术指标。本发明使用的钢铁渣的数量为胶结材的85%~95%,其钢渣是以颗粒状态作为胶结材的组份。
本发明一种由钢渣集料复合而成的混凝土及其制备方法,是将钢渣尾渣直接用作活性集料,与复合剂组成胶结材,加入外加剂(包括减水剂)、砂子、石头与水拌合成为混凝土,提供用户施工。这一进程大大加快了钢渣综合利用的产业化,有利消除渣害和促进国民经济可持续发展,由此将会获得更大的社会效益和经济效益。
本发明研制的一种由钢渣集料复合而成的混凝土及其制备方法的组分及重量份数为:
钢渣300~1100、矿渣粉200~400、硅酸盐水泥0~110、石膏20~50、外加剂3~15、砂子0~700、石子700~1350。
本发明研制的一种由钢渣集料复合而成的混凝土及其制备方法,是由钢渣与矿渣粉、硅酸盐水泥、石膏组成胶结材,掺入砂子、石子加水拌合成混凝土,具体的配制过程是由(重量份数)钢渣300~1100、矿渣粉200~400、硅酸盐水泥0~110、石膏20~50、外加剂3~15、砂子0~700、石子700~1350的原材料,其中石膏可与其它粉料混合磨细,也可单独磨细,使用时混合。在混凝土搅拌站完成不同强度等级的混凝土生产,运送到用户工地。材料配制及检验的具体实施例如下:
实施例1
称取0~10mm自然粒级钢渣800份、矿渣粉324份、硅酸盐水泥90份、石膏粉36份、碎石1200份、外加剂5.4份,加水160份按配制混凝土要求搅拌均匀后成型、养护,测定3天抗压强度56.0MPa、7天64.1MPa、28天72.4MPa、60天73.3MPa、360天78.4MPa。
实施例2
称取0~10mm自然粒级钢渣800份、矿渣粉396份、硅酸盐水泥110份、石膏粉44份、碎石1100份、外加剂9.0份,加水150份按配制混凝土要求搅拌均匀后成型、养护,测定3天抗压强度76.8MPa、7天82.0MPa、28天93.4MPa、90天97.0MPa、360天99.6MPa。
实施例3
称取0~10mm自然粒级钢渣600份、矿渣粉360份、硅酸盐水泥100份、石膏粉40份、砂子140份、碎石1200份、外加剂7.5份,加水155份按配制混凝土要求搅拌均匀后成型、养护,测定3天抗压强度58.4MPa、28天76.3MPa;抗折强度3天8.0MPa、28天11.4MPa。
实施例4
称取0~15mm自然粒级钢渣1000份、矿渣粉360份、硅酸盐水泥100份、石膏粉40份、碎石900份、外加剂7.5份,加水195份按配制混凝土要求搅拌均匀后成型、养护,测定3天抗压强度36.1MPa、28天54.3MPa;抗折强度3天6.1MPa、28天8.5MPa。
实施例5
称取0~10mm自然粒级钢渣450份、矿渣粉231份、硅酸盐水泥45份、石膏粉24份、砂子380份、碎石1220份、外加剂4.2份,加水165份按配制混凝土要求搅拌均匀后成型、养护,测定3天抗压强度30.4MPa、28天抗压强度36.8MPa;3天抗折强度4.9MPa、28天抗折强度6.1MPa。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出的是,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种由钢渣集料复合而成的混凝土,其特征在于,所述混凝土的组分及重量份数包括:钢渣300~1100份、矿渣粉200~400份、硅酸盐水泥0~110份、石膏20~50份、砂子0~700份、石子700~1350份、外加剂3~15份、水140~200份。
2.根据权利要求1所述的由钢渣集料复合而成的混凝土,其特征在于,所述钢渣是颗粒状态,不需陈化消解,不需磨粉,选铁后的尾渣直接作为胶结材的组份配制混凝土。
3.根据权利要求1所述的由钢渣集料复合而成的混凝土,其特征在于,所述钢渣是由不同工艺处理且粒径小于15mm的自然粒级尾渣。
4.根据权利要求3所述的由钢渣集料复合而成的混凝土,其特征在于,所述不同工艺包括热焖、热泼、滚筒、风淬、冷弃、湿磨。
5.根据权利要求1所述的由钢渣集料复合而成的混凝土,其特征在于,所述钢渣是以颗粒状态作为胶结材的组份,是混凝土胶结材不可缺少的组成部分,钢铁渣占胶结材重量份数的85%~95%。
6.根据权利要求1所述的由钢渣集料复合而成的混凝土,其特征在于,所述硅酸盐水泥选自P·Ⅰ、P·Ⅱ、普通硅酸盐水泥P·O任意一种,或用硅酸盐水泥熟料磨细而得,强度等级皆不低于通用硅酸盐水泥42.5的技术指标。
7.根据权利要求1所述的由钢渣集料复合而成的混凝土,其特征在于,所述石膏选自天然石膏或工业副产石膏,质量符合GB175-2007通用硅酸盐水泥中5.2.2规定的石膏技术指标。
8.根据权利要求1所述的由钢渣集料复合而成的混凝土,其特征在于,所述矿渣粉符合GB/T18046-2008用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉5技术要求中,S95级以上的技术指标。
9.根据权利要求1-8任一项所述的由钢渣集料复合而成的混凝土,其特征在于,所述混凝土强度达到C60以上;配制C70混凝土,28天抗压强度可达90MPa以上,抗折强度10MPa以上。
10.一种由钢渣集料复合而成的混凝土制备方法,其特征在于,按照权利要求1中的混凝土的组分及重量份数配制混凝土,搅拌均匀后成型、养护。
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