CN109437744A - 一种大掺量钢渣喷射重混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及建筑材料的技术领域，特别是涉及一种大掺量钢渣喷射重混凝土及其制备方法。所述钢渣喷射混凝土的原料包括干料，所述干料按重量百分比计，包括以下组分：电炉滚筒渣粗集料15‑30％；电炉滚筒渣细集料45‑60％；转炉滚筒渣细集料15‑30％；水泥9‑15％；硅粉0.75‑3％。利用转炉滚筒渣具有胶凝性的特点，与硅粉中活性成分进行配合使用，使得混凝土密实、提高了混凝土强度；引入转炉滚筒渣作为材料组分，可在喷射重混凝土表面形成碱性环境，适应藻类生长，在重混凝土表面形成外界防护层，尽量隔绝海水侵蚀，非连续可以控制转炉滚筒渣粒径的比例，作为喷射方式来说，施工更流畅，反弹率低，更易于成型。

Description

一种大掺量钢渣喷射重混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料的技术领域，特别是涉及一种大掺量钢渣喷射重混凝土及其制备方法。
背景技术
喷射重混凝土一般是指用于隐蔽位置具有压重要求的混凝土，例如：房屋建筑基础、海工用管道、隧道基础等方面。一般喷射重混土要求比重大、强度高，流动性好，且因应用领域原因一般要求增加对钢筋防锈蚀的功能。
以海工管道用重混凝土为例，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
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种钢渣喷射混凝土，本发明的钢渣喷射混凝土是一种新型环保配重材料，旨在取代目前常用配重混凝土，增加施工便捷性，降低成本，开拓钢渣资源新的利用途径。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明一方面提供一种钢渣喷射混凝土，所述钢渣喷射混凝土的原料包括干料，所述干料按重量百分比计，包括以下组分：
在本发明的一些实施方式中，所述原料还包括外加剂和水。
在本发明的一些实施方式中，所述外加剂选自促凝剂和/或阻锈剂。
在本发明的一些实施方式中，所述水灰比为0.25-0.65。
在本发明的一些实施方式中，所述电炉滚筒渣粗集料的粒径是6-10mm。
在本发明的一些实施方式中，所述电炉滚筒渣细集料的粒径是0.1-6mm。
在本发明的一些实施方式中，所述转炉滚筒渣细集料的粒径是0.1-0.8mm。
在本发明的一些实施方式中，所述钢渣喷射混凝土包括以下条件的任一项或多项：
A1)所述水泥选自普通硅酸盐水泥，优选选自42.5级普通硅酸盐水泥；
A2)所述硅粉中SiO2含量>85％、粒径为0.1-0.2μm、比表面积15m2/g-20m2/g、活性指数>90％；
A3)所述促凝剂的重量为水泥重量的3-6％；
A4)所述阻锈剂的重量为水泥重量的2.5-3.5％。
本发明的另一方面提供钢渣喷射混凝土的制备方法，包括：将电炉滚筒渣粗集料、电炉滚筒渣细集料、转炉滚筒渣细集料、水泥、硅粉和外加剂混合、水硬化，制备获得所述钢渣喷射混凝土。
本发明的另一方面提供前述钢渣喷射混凝土在海工管道建设、房屋建筑基础、隧道基础中的用途。
附图说明
图1为本发明的钢渣喷射混凝土制备方法的流程示意图。
具体实施方式
本发明发明人经过大量探索实验，提供了一种钢渣喷射混凝土，本发明的钢渣喷射混凝土是大掺量钢渣喷射重混凝土，喷射重混凝土一般是指用于隐蔽位置具有压重要求的混凝土。本发明以非连续级配的电炉滚筒渣和转炉滚筒渣作骨料，与一定数量的水泥、硅粉、外加剂、水混合，经喷射机喷射成形。首先，本发明中利用电炉滚筒渣和转炉滚筒渣本身比重高的特性，选做配重物料，使得电炉滚筒渣和转炉滚筒渣不仅作为骨料使用而且增加了配重功能；其次，利用电炉滚筒渣、转炉滚筒渣和硅粉中富含的SiO2，当与水混合时溶液中富Si贫Ca的凝胶在电炉滚筒渣、转炉滚筒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(OH)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(OH)2结晶细化产生的细孔隙，使得混凝土更致密。在此基础上完成了本发明。
下面详细说明根据本发明的钢渣透水路面制品及其制备方法。
本发明一方面提供一种钢渣喷射混凝土，所述钢渣喷射混凝土的原料包括干料，所述干料按重量百分比计，包括以下组分：
本发明的钢渣喷射混凝土，所述原料还包括外加剂和水。
本发明的钢渣喷射混凝土，所述外加剂选自促凝剂和/或阻锈剂。
本发明的钢渣喷射混凝土，所述水灰比为0.25-0.65。水灰比是指混凝土中水的用量与水泥用量的重量比值。
本发明的钢渣喷射混凝土，所述促凝剂的重量为水泥重量的3-6％。
本发明的钢渣喷射混凝土，所述阻锈剂的重量为水泥重量的2.5-3.5％。
本发明的钢渣喷射混凝土，所述电炉滚筒渣粗集料选自宝钢电炉滚筒渣，粒径是6-10mm、6-7mm、7-8mm、8-9mm、9-10mm，f-CaO含量<1％，SO3含量<1％，P2O5含量<2％，金属铁含量<1％，安定性合格，电导率<25mS/m，且符合JGJ 52-2006《混凝土用砂、石质量及检验方法标准》要求。
本发明的钢渣喷射混凝土，所述电炉滚筒渣细集料的粒径是0.1-6mm、0.1-1mm，1mm-2mm，2mm-3mm，3mm-4mm，4mm-5mm，5mm-6mm，f-CaO含量<1％，SO3含量<1％，P2O5含量<2％，金属铁含量<1％，安定性合格，电导率<25mS/m,且符合JGJ 52-2006《混凝土用砂、石质量及检验方法标准》要求。
本发明的钢渣喷射混凝土，所述转炉滚筒渣细集料的粒径是0.1-0.8mm、0.1-0.3mm、0.3-0.5mm、0.5-0.8mm，f-CaO<5％。，SO3含量<1％，金属铁含量<1％，电导率<25mS/m,且符合JGJ 52-2006《混凝土用砂、石质量及检验方法标准》要求。
本发明的钢渣喷射混凝土，所述水泥选自普通硅酸盐水泥，优选选自42.5级普通硅酸盐水泥。
本发明的钢渣喷射混凝土，所述硅粉中SiO2含量>85％、粒径为0.1-0.2μm、比表面积15m2/g-20m2/g、活性指数>90％。
本发明的钢渣喷射混凝土，所述促凝剂选自有机盐类促凝剂，红星Ⅰ型、7Ⅱ型、TK-782型、8604型中的一种或多种的组合，所述促凝剂优选选自TK-782型高效减水剂，由上海天恺建材科技有限公司生产。
本发明的钢渣喷射混凝土，所述阻锈剂选自亚硝酸盐类的阻锈剂、氨基醇类的阻锈剂、氨基羧酸类阻锈剂、氨基酯类阻锈剂、有机硅氧烷及特殊抑制剂组合中的一种或多种的组合，所述阻锈剂优选选自氨基醇类的阻锈剂，更优选选自JG-900环保型钢筋阻锈剂，由北京冶建特种材料有限公司生产。
本发明第二方面提供钢渣喷射混凝土的制备方法，包括：将电炉滚筒渣粗集料、电炉滚筒渣细集料、转炉滚筒渣细集料、水泥、硅粉和外加剂混合、水硬化，制备获得所述钢渣喷射混凝土。具体制备步骤包括：
1)按重量比称取各原料；
2)将称取的各原料放在强制式搅拌机内加水进行搅拌10-20分钟；
3)将搅拌好的物料倒入喷射机料斗；
4)打开喷射机与压缩空气阀门；
5)进行喷射成型，喷射需均匀、慢速进行；
6)成型结束后收边，养护。
本发明的第三方面提供本发明第一方面的钢渣喷射混凝土在海工管道建设、房屋建筑基础、隧道基础中的用途。
本发明的有益效果：
经济效益：
1)一种大掺量钢渣喷射重混凝土技术成功将钢渣引入喷射配重领域，改变了原有重混凝土振捣成型的方式，开辟了新的利用途径；
2)一种大掺量钢渣喷射重混凝土可解决因操作空间狭小、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；
3)利用钢渣比重大的特性，通过配合比研究，替代原有的天然配重材料，获得比重大于3吨/立方米的重混凝土。
4)利用转炉滚筒渣具有胶凝性的特点，与硅粉中活性成分进行配合使用，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；
5)引入转炉滚筒渣作为材料组分，可在喷射重混凝土表面形成碱性环境，适应藻类生长，在重混凝土表面形成外界防护层，尽量隔绝海水侵蚀；
6)非连续可以控制转炉滚筒渣细集料的粒径的比例，如果连续，转炉滚筒渣细集料(例如粒径0.1-0.8mm)这个区间段就少。作为喷射方式来说，施工更流畅，反弹率低，更易于成型。
社会效益：
1)钢渣作为喷射重混凝土原材料使用，符合国家绿色生态开发的政策要求；
2)一种大掺量钢渣喷射重混凝土是环保产品，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。
以下结合实施例进一步说明本发明的有益效果。
为了使本发明的发明目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合实施例进一步详细描述本发明。但是，应当理解的是，本发明的实施例仅仅是为了解释本发明，并非为了限制本发明，且本发明的实施例并不局限于说明书中给出的实施例。实施例中未注明具体实验条件或操作条件的按常规条件制作，或按材料供应商推荐的条件制作。
此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤，除非另有说明；还应理解，本发明中提到的一个或多个设备/装置之间的组合连接关系并不排斥在所述组合设备/装置前后还可以存在其他设备/装置或在这些明确提到的两个设备/装置之间还可以插入其他设备/装置，除非另有说明。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。
在下述实施例中，所使用到的试剂、材料以及仪器如没有特殊的说明，均可商购获得。
一、钢渣喷射混凝土的制备
实施例1：
称取525Kg粒径范围在6-10mm的电炉滚筒渣粗集料，1570Kg粒径范围在0.1-6mm的电炉滚筒渣细集料，525Kg粒径范围0.1-0.8mm的转炉滚筒渣细集料，265Kg水泥、26.5Kg硅粉、7.95Kg的JG-900环保型钢筋阻锈剂和10.6Kg的TK-782型高效减水剂后，加92.75Kg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：
称取525Kg粒径范围在6-10mm的电炉滚筒渣粗集料，1570Kg粒径范围在0.1-6mm的电炉滚筒渣细集料，525Kg粒径范围0.1-0.8mm的转炉滚筒渣细集料，470Kg水泥、47Kg硅粉、14.1Kg的JG-900环保型钢筋阻锈剂和18.8Kg的TK-782型高效减水剂后，加164.5Kg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：
称取525Kg粒径范围在6-10mm的电炉滚筒渣粗集料，1570Kg粒径范围在0.1-6mm的电炉滚筒渣细集料，525Kg粒径范围0.1-0.8mm的转炉滚筒渣细集料，670Kg水泥、67Kg硅粉、20.1Kg的JG-900环保型钢筋阻锈剂和26.8Kg的TK-782型高效减水剂后，加234.5Kg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。
对比例1：
称取525Kg粒径范围在6-10mm的碎石、1570Kg粒径范围在0.1-6mm的碎石、525Kg粒径范围0.1-0.8mm的碎石、400Kg水泥、40Kg硅粉、12Kg的JG-900环保型钢筋阻锈剂和16Kg的TK-782型高效减水剂后，加140Kg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，获得喷射混凝土。
其中，各实施例中的电炉滚筒渣粗集料的性能参数如下：
表1实施例1-3的电炉滚筒渣粗集料的性能参数
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
SO<sub>3</sub>,％ 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
其中，各实施例中的电炉滚筒渣细集料的性能参数如下：
表2实施例1-3的电炉滚筒渣细集料的性能参数
其中，各实施例中的转炉滚筒渣细集料的性能参数如下：
表3实施例1-3的转炉滚筒渣细集料的性能参数
f-CaO，％ SO<sub>3</sub>，％ 金属铁含量，％ 电导率，mS/s
3.74 0.09 0.41 19
二、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和对比例1制备的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4。
表4实施例1-3和对比例1的测试结果
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种钢渣喷射混凝土，所述钢渣喷射混凝土的原料包括干料，所述干料按重量百分比计，包括以下组分：
2.根据权利要求1所述的钢渣喷射混凝土，其特征在于，所述原料还包括外加剂和水。
3.根据权利要求2所述的钢渣喷射混凝土，其特征在于，所述外加剂选自促凝剂和/或阻锈剂。
4.根据权利要求1和2所述的钢渣喷射混凝土，其特征在于，所述水灰比为0.25-0.65。
5.根据权利要求1所述的钢渣喷射混凝土，其特征在于，所述电炉滚筒渣粗集料的粒径是6-10mm。
6.根据权利要求1所述的钢渣喷射混凝土，其特征在于，所述电炉滚筒渣细集料的粒径是0.1-6mm。
7.根据权利要求1所述的钢渣喷射混凝土，其特征在于，所述转炉滚筒渣细集料的粒径是0.1-0.8mm。
8.根据权利要求1和3所述的钢渣喷射混凝土，其特征在于，所述钢渣喷射混凝土包括以下条件的任一项或多项：
A1)所述水泥选自普通硅酸盐水泥，优选选自42.5级普通硅酸盐水泥；
A2)所述硅粉中SiO2含量>85％、粒径为0.1-0.2μm、比表面积15m2/g-20m2/g、活性指数>90％；
A3)所述促凝剂的重量为水泥重量的3-6％；
A4)所述阻锈剂的重量为水泥重量的2.5-3.5％。
9.根据权利要求1-8所述的钢渣喷射混凝土的制备方法，包括：将电炉滚筒渣粗集料、电炉滚筒渣细集料、转炉滚筒渣细集料、水泥、硅粉和外加剂混合、水硬化，制备获得所述钢渣喷射混凝土。
10.根据权利要求1-8任一项所述的钢渣喷射混凝土在海工管道建设、房屋建筑基础、隧道基础中的用途。
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