CN1108280C - 混凝土高活性细钢渣粉掺合料及制备混凝土的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种用磨细钢渣粉制造的混凝土高活性掺合料及其制造方法和用其配制混凝土的方法。这种高活性细钢渣粉比表面积≥400m2/kg，粒径小于40μm的颗粒含量大于80%(重量)，活性指数≥85%，流动度比≥100%，密度＝2.80-3.30g/cm3，压蒸安定性合格。掺加8-50%(重量)高活性细钢渣粉掺合料，或掺加量为60-250kg/m3混凝土，同时掺加0-30%(重量)其他掺合料(如矿渣粉、粉煤灰、硅灰等)，代替等量的水泥，混凝土28天抗压强度为80MPa-30MPa。该高活性细钢渣粉掺合料的制造方法为：将小于60mm的块状钢渣投入粉碎机中粉碎，产物进入分级机分选得到比表面积大于400m2/kg的粉状产品。当金属铁含量较高时，采用磁选机选除金属铁，使之含量小于0.8%(重量)。

Description

混凝土高活性细钢渣粉参合料及制备混凝土的方法
本发明为一种用磨细钢渣粉制造的混凝土高活性掺合料及用其配制混凝土的方法，涉及建筑材料工业的混凝土材料领域。
与本发明相关的技术有以下几个：
(1)采用钢渣作为水泥混合材料制备钢渣矿渣水泥。其主要技术和比较先进的工艺为：将钢渣预先水闷，使之粉碎成为数厘米至数毫米的颗粒，将这些钢渣颗粒与水泥熟料、矿渣及石膏共同粉磨，达到比表面积350m2/kg，制成水泥。其中各个组分的重量比例为：钢渣≥30％，钢渣+矿渣≥60％，石膏5％左右，其余为硅酸盐水泥熟料。制成的水泥强度分为325和425两个标号。制订了钢渣矿渣水泥标准。
(2)利用钢渣粉作为混凝土掺合料制备C20号泵送混凝土。其特点是：配以特殊的外加剂，制成的混凝土具有良好流动性，可以作为泵送混凝土；但是对钢渣粉的细度未作严格控制，在混凝土中掺入量为占水泥重量的20％以下，混凝土强度低，只能符合C20号混凝土的强度标准，即混凝土28天的实际抗压强度大于20MPa，小于32MPa。
以上技术代表了近年来钢渣在水泥和混凝土中应用技术方面的现有成果，但尚有以下几方面有待改进：
1.对于钢渣的细度未加以控制，钢渣在水泥中的实际颗粒过粗，钢渣的活性未得到发挥，活性较低，造成钢渣水泥强度低。工厂实际生产的钢渣矿渣水泥标号主要为325#，部分为425#。如果按照国际标准(ISO标准)来衡量，强度标号更低。
2.钢渣作为混凝土掺合料时没有将钢渣磨至足够细，活性低，掺量少，配制的混凝土强度标号低。只能掺20％以下，混凝土强度标号等级仅为C20，28天抗压强度仅有30MPa左右，无法增加钢渣粉的掺加量，也无法提高混凝土强度。
本发明的目的是制造一种具有高活性的钢渣磨细粉，作为混凝土的高活性掺合料，可以在较大掺加量时，配制较高强度标号的混凝土。这种混凝土掺合料生产成本低，比表面积大，活性高，可在混凝土中代替部分水泥，在保证强度性能的前提下降低混凝土制造成本。本发明的高活性钢渣磨细粉可以应用于普通混凝土、大体积混凝土(如大型建筑的基础混凝土、大坝混凝土)、高强混凝土、预应力混凝土、混凝土预制构件等。
本发明的具体内容如下：
1.钢渣采用预先磨细和分选，使其比表面积≥400m2/kg，粒径小于40μm的颗粒含量大于80％(重量)，主要性能达到：活性指数≥85％，流动度比≥100％，密度＝2.80-3.30g/Gm3，压蒸安定性合格。其中各个指标的测试评价方法均采用现有的通用方法：
活性指数：按照GB12957-1991用作水泥混合材料的工业废渣活性试验方法进行检验，以30％(重量)磨细钢渣粉与70％(重量)525#硅酸盐水泥的混合物28天的抗压强度和纯525#硅酸盐水泥28天的抗压强度之比值来表示。即：
Figure C0012482200041
流动度比：按照GB/T2419-1994的方法测定水泥胶砂流动度，并以525硅酸盐水泥中掺30％磨细钢渣粉后的流动度与未掺磨细钢渣粉的525硅酸盐水泥的流动度之比来表示。即：
压蒸安定性：在525硅酸盐水泥中掺加30％高活性钢渣粉后，符合国家标准“GB/T750-1992水泥压蒸安定性试验方法”规定的要求。
碱度系数：以氧化物含量(重量)之比表示：CaO/(SiO2+P2O5)。
成分要求：金属铁含量≤0.8％(重量)；游离氧化钙含量≤3％(重量)；碱度系数≥1.8。
2.掺加高活性钢渣粉掺合料配制混凝土的方法：混凝土的配合比计算按照国家的“普通混凝土配合比技术规定”进行，掺加8-50％(重量)高活性细钢渣粉掺合料，或按单位体积计算掺加量为60-250kg/m3混凝土，同时掺加0-30％(重量)其他掺合料(如矿渣粉、粉煤灰、硅灰等)，代替等量的水泥，替代的数量应在下表所列的范围，混凝土28天抗压强度为80MPa-30MPa。在混凝土搅拌时应增加搅拌时间20秒以上，外加剂的种类和使用量与未掺钢渣粉时相同，其余工艺不必作改动。
混凝土强度等级 C20 C30 C40 C50 C60
每m3混凝土中钢渣粉用量 100-250kg 60-220kg 50-200kg 50-200kg 50-180kg
钢渣粉取代水泥的重量％ 22-55 15-50 10-45 10-40 8-35
每m3混凝土中其它掺合料用量 0-150kg 0-220kg 0-220kg 0-220kg 0-220kg
其它掺合料取代水泥的重量％ 0-30 0-30 0-25 0-25 0-25
3.高活性钢渣粉掺合料的制造流程如下：
小于60mm的块状钢渣→投入粉碎机中粉碎→进入分级机分选→得到比表面积大于400m2/kg的粉状产品。其中当金属铁含量大于0.8％(重量)时，在生产过程的任何一个环节中插入磁选机，选除金属铁，使之含量小于0.8％(重量)。粉状产品的比表面积可以根据需要而通过调整分级机的参数进行调整，范围为400-1000m2/kg。
本发明的优点和效果：
本发明所提出的磨细钢渣粉具有水化反应活性高、混凝土生产成本低、混凝土性能好等优点。掺加部分高活性的磨细钢渣粉作为掺合料配制混凝土，可以节约水泥，降低混凝土成本，降低混凝土的水化热温升，保证混凝土早期强度，提高后期强度，增加混凝土的抗磨损性能和抗腐蚀性能，提高混凝土耐久性。
以下为本发明的实施例：
例1：设计混凝土强度等级为C40和C50；胶凝材料总量固定为514kg/m3，水泥为普通525#水泥，钢渣粉的比表面积450m2/kg，钢渣粉掺量范围为10％-35％(重量)。骨料为卢沟桥产的中砂和5-25mm碎石；外加剂为JSP-IV减水剂，掺量1.8％。施工配合比为：1.25∶1.66∶2.59，水灰比为0.37，砂率39％；实测坍落度220mm。混凝土配合比和强度见下表：
胶材总量(kg/m3)  钢渣取代水泥数量                     配合比(kg/m3)        强度(MPa)
水泥   钢渣   水   砂   石   外加剂   7天   28天
514  15％(重量) 437   77   190   681   1065   9.3   50.7   55.4
514  20％(重量) 411   103   190   681   1065   9.3   49.1   58.3
514  25％(重量) 385   129   190   681   1065   9.3   51.0   63.0
514  35％(重量) 334   180   190   681   1065   9.3   41.6   55.6
例2：按照下表的配合比配制混凝土，其中1、2号混凝土用425普通硅酸盐水泥，3、4号用525普通硅酸盐水泥；混凝土坍落度220mm。
  编号  水泥用量kg/m3 矿渣粉kg/m3            钢渣   水kg/m3         减水剂     砂kg/m3     石kg/m3
    比表面积m2/kg   掺量kg/m3  品种     掺量kg/m3
  1  266 -     380   144   180  QJ-7     9.5     899     926
  2  150 175     382   175   178  QJ-7     12.5     778     952
  3  387 97     409   97   180  F31     11.6     680     1019
  4  360 90     460   90   175  F31     10.8     696     1044
混凝土强度和凝结时间见下表。
编号 强度等级         凝结时间           抗压强度(MPa)
  初凝(h)   终凝(h)     7天     28天     60天
1 C30   11   18     25.4     39.0     42.8
2 C40   12   19     23.1     48.4     55.1
3 C55   11   17     52.5     65.9     68.4
4 C55   11   17     52.0     66.5     69.1
例3：混凝土配合比和强度见下表，其中水泥采用525普通硅酸盐水泥，钢渣粉比表面积为450m2/kg，外加剂为JYD-5，混凝土坍落度220mm。
                每立方米混凝土中原材料用量(kg/m3)         混凝土抗压强度(MPa)
水泥 水 中砂 碎石 钢渣粉 硅灰 外加剂 3天 7天 28天
380 170 742 1004 94 26 20 31.8 46.2 68.8
430 166 680 1020 70 50 22 38.2 55.3 74.5

Claims (2)

1.一种高活性细钢渣粉掺合料，其特征在于：所述的钢渣粉比表面积≥400m2/kg，粒径小于40μm的颗粒含量大于80％(重量)，活性指数≥85％，流动度比≥100％，密度＝2.80-3.30g/cm3，金属铁含量≤0.8％(重量)，游离CaO≤3％(重量)。
2.一种利用权利要求1所述的高活性细钢渣粉掺合料制备混凝土的方法，其特征在于：混凝土的配合比计算按照国家的“普通混凝土配合比技术规定”进行，掺加8-50％(重量)高活性细钢渣粉掺合料，或按单位体积计算掺加量为60-250kg/m3混凝土，同时掺加0-30％(重量)其他掺合料包括矿渣粉，粉煤灰，硅灰，代替等量的水泥，替代的数量应在下表所列的范围，在混凝土搅拌时应增加搅拌时间20秒以上，外加剂的种类和使用量与未掺钢渣粉时相同，其余工艺不必作改动。 混凝土强度等级   C20   C30   C40   C50   C60 每m3混凝土中钢渣粉用量 100-250kg 60-220kg 50-200kg 50-200kg 50-180kg 钢渣粉取代水泥的重量％ 22-55 15-50 10-45 10-40 8-35 每m3混凝土中其它掺合料用量 0-150kg 0-220kg 0-220kg 0-220kg 0-220kg
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