CN112537914A - 一种建筑用胶凝材料及其制备方法和应用、混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种建筑用胶凝材料及其制备方法和应用、混凝土及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种建筑胶凝材料及其制备方法和应用、混凝土及其制备方法。本发明提供了一种建筑用胶凝材料，按照质量份数计，包括以下组分：钢渣30～60份，矿粉20～40份，脱硫石膏10～20份，稻壳灰2～5份，氢氧化钙3～6份，激发剂0.3～2.7份。本发明以钢渣、矿粉、脱硫石膏、稻壳灰、氢氧化钙和激发剂为主要原料，通过添加稻壳灰，有效提高了胶凝材料强度，从而使钢渣的使用比例大幅增加，得到的建筑用胶凝材料在实际中能够满足施工强度需求，不仅能有效的解决钢渣堆放造成的环境污染问题，而且减少了建筑用水泥原料的使用，降低了建筑胶凝材料原料成本，实现了固废再利用和节能环保的双重目的。

Description

一种建筑用胶凝材料及其制备方法和应用、混凝土及其制备 方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种建筑胶凝材料及其制备方法和应用、混凝土及其制备方法。
背景技术
目前，建筑工程用的胶凝材料主要为水泥，水泥生产过程中不仅会消耗大量能源，同时还会产生二氧化碳对环境造成影响。因此，寻找一种新型凝胶材料替代水泥具有重要意义。
钢渣的成分一般含有：CaO、MgO、SiO2、FeO、Fe2O3，其主要矿物组成为硅酸二钙、硅酸三钙、铁酸钙及RO等，它与水泥熟料的化学成分相似，被称为劣质水泥熟料，具有潜在的胶凝活性。
矿渣是冶炼生铁时从高炉中排出的一种废渣。高炉熔渣用大量水淬冷后，可制成含玻璃体为主的细粒水渣，有潜在的水硬胶凝性能，在水泥熟料、石灰、石膏等激发剂作用下，显示出水硬胶凝性能，是优质的水泥原料，但价格较高。
脱硫石膏又称排烟脱硫石膏，主要成分和天然石膏一样，为二水硫酸钙CaSO4·2H2O，含量≥93％。脱硫石膏是FGD过程的副产品，FGD过程是一项采用石灰-石灰石回收燃煤或油的烟气中的二氧化硫的技术。其利用的意义非常重大，大大降低了矿石膏的开采量，保护了资源。
现有技术中为保证胶凝材料的性能，需要大量的矿渣粉(矿粉)和少量的钢渣，使钢渣的使用率很低，并且矿粉的大量使用增加了产品的成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种建筑胶凝材料及其制备方法和应用、混凝土及其制备方法，所述建筑胶凝材料可以降低胶凝材料的生产成本，同时提高固废资源化利用率。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种建筑用胶凝材料，按照质量份数计，包括以下组分：
Figure BDA0002860036260000011
Figure BDA0002860036260000021
优选的，按照质量份数计，包括以下组分：
Figure BDA0002860036260000022
优选的，按照质量份数计，包括以下组分：
Figure BDA0002860036260000023
优选的，所述激发剂包括明矾和/或无水氯化铝。
本发明还提供了上述技术方案所述的建筑用胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：
将钢渣、矿粉、脱硫石膏、稻壳灰、氢氧化钙和激发剂混合，得到所述建筑用胶凝材料。
本发明还提供了上述技术方案所述的建筑用胶凝材料或上述技术方案所述制备方法制备得到的建筑用胶凝材料在建筑领域中的应用。
本发明还提供了一种混凝土，制备原料包括建筑用胶凝材料和标准砂；
所述建筑用胶凝材料与所述标准砂的质量比为1：(2～3)；
所述建筑用胶凝材料为上述技术方案所述的建筑用胶凝材料或上述技术方案所述制备方法制备得到的建筑用胶凝材料。
本发明还提供了上述技术方案所述的混凝土的制备方法，包括以下步骤：
将所述建筑用胶凝材料、标准砂和水混合后，进行浇筑和养护，得到所述混凝土。
本发明提供了一种建筑用胶凝材料，按照质量份数计，包括以下组分：钢渣30～60份，矿粉20～40份，脱硫石膏10～20份，稻壳灰2～5份，氢氧化钙3～6份，激发剂0.3～2.7份。本发明以钢渣、矿粉、脱硫石膏、稻壳灰、氢氧化钙和激发剂为主要原料，其中稻壳灰是一种高活性火山灰，它的主要成分是硅和碳，高活性的SiO2能较快地与氢氧化钙起强烈的火山灰反应形成低钙水化硅酸钙凝胶，起到增加强度，改善骨料水泥石界面结构和填充毛细孔的作用，使混凝土密实性增加，有效提高了胶凝材料的强度，从而使钢渣的使用比例大幅增加，得到的建筑用胶凝材料在实际中能够满足施工强度需求，不仅能有效地解决钢渣堆放造成的环境污染问题，而且减少了建筑用水泥原料的使用，降低了建筑胶凝材料原料成本，实现了固废再利用和节能环保的双重目的。
具体实施方式
本发明提供了一种建筑用胶凝材料，按照质量份数计，包括以下组分：
Figure BDA0002860036260000031
在本发明中，若无特殊说明，所有原料组分均为本领域技术人员熟知的市售产品。
按重量份数计，本发明所述的建筑用胶凝材料包括30～60份的钢渣，优选为35～55份，更优选为40～50份。
在本发明中，所述钢渣具有凝胶活性，能够在保证凝胶材料性能的前提下，降低成本。
以所述钢渣的重量份数计，本发明所述的建筑用胶凝材料包括20～40份的矿粉，优选为25～35份，更优选为28～32份。本发明对所述矿粉的粒径没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的粒径即可。
在本发明中，所述矿粉为高活性粉料，在石灰/石膏的激发下，可有效提高混凝土的抗压强度。
以所述钢渣的重量份数计，本发明所述的建筑用胶凝材料包括10～20份的脱硫石膏，优选为12～18份，更优选为14～16份。
在本发明中，所述脱硫石膏能够调节胶凝材料的凝结时间。
以所述钢渣的重量份数计，本发明所述的建筑用胶凝材料包括2～5份稻壳灰，优选为2.5～4.5份，更优选为3～4份。
在本发明中，所述稻壳灰中高活性的SiO2能较快地与氢氧化钙起强烈的火山灰反应形成低钙水化硅酸钙凝胶，起到增加强度的作用。
以所述钢渣的重量份数计，本发明所述的建筑用胶凝材料包括3～6份氢氧化钙，优选为3.6～5.4份，更优选为4～5份。
以所述钢渣的重量份数计，本发明所述的建筑用胶凝材料包括0.3～2.7份的激发剂，优选为1.0～2.0份，更优选为1.4～1.8份。在本发明中，所述激发剂优选包括明矾和/或无水氯化铝；当所述激发剂包括明矾和无水氯化铝时，本发明对所述明矾和无水氯化铝的配比没有任何特殊的限定，按任意配比进行混合即可。
在本发明中，所述激发剂对矿渣的水化起催化作用，能有效地激发混合材的活性，使矿渣的水化反应速度加快。
本发明还提供了上述技术方案所述的建筑用胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：
将钢渣、矿粉、脱硫石膏、稻壳灰、氢氧化钙和激发剂混合，得到所述建筑用胶凝材料。
本发明对所述混合的顺序没有任何特殊的限定，按任意顺序进行混合即可。在本发明中，所述混合优选在搅拌的条件下进行；所述搅拌的时间优选为5～10min，更优选为6～8min。本发明对所述搅拌的转速没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的转速即可。所述混合优选在强制式搅拌机中进行。
本发明还提供了一种混凝土，制备原料包括建筑用胶凝材料和标准砂；所述建筑用胶凝材料与所述标准砂的质量比为1：(2～3)；所述建筑用胶凝材料为上述技术方案所述的建筑用胶凝材料或上述技术方案所述制备方法制备得到的建筑用胶凝材料。
在本发明中，所述建筑用胶凝材料与所述标准砂的质量比优选为1:3。
在本发明中，所述标准砂为混凝土中的骨料。
本发明还提供了上述技术方案所述的混凝土的制备方法，包括以下步骤：
将所述建筑用胶凝材料、标准砂和水混合后，进行浇筑和养护，得到所述混凝土。
在本发明中，所述混合优选为在混合粉料中加入标准砂后，再加入水。在本发明中，所述混合优选在搅拌的条件下进行；本发明对所述搅拌的条件没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的条件并实现混合均匀的目的即可。
下面结合实施例对本发明提供的防水材料及其制备方法和应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将4300g钢渣、3500g矿粉、1500g脱硫石膏、200g稻壳灰、500g氢氧化钙和100g明矾在强制式搅拌机中混合10min，得到所述胶凝材料；
在所述胶凝材料中加入30kg标准砂后加入6000g水，搅拌均匀后，倒入试块模具中，制成标准混凝土试块；
按标准条件养护3天、7天和28天后，测试试块抗压和抗折强度，测试结果如表1所示。
实施例2
将4300g钢渣、3500g矿粉、1500g脱硫石膏、200g稻壳灰、500g氢氧化钙和100g无水氯化铝在强制式搅拌机中混合10min，得到所述胶凝材料；
在所述胶凝材料中加入30kg标准砂后加入6000g水，搅拌均匀后，倒入试块模具中，制成标准混凝土试块；
按标准条件养护3天、7天和28天后，测试试块抗压和抗折强度，测试结果如表1所示。
实施例3
将5000g钢渣、2700g矿粉、1500g脱硫石膏、300g稻壳灰、500g氢氧化钙和100g明矾在强制式搅拌机中混合10min，得到所述胶凝材料；
在所述胶凝材料中加入30kg标准砂后加入6000g水，搅拌均匀后，倒入试块模具中，制成标准混凝土试块；
按标准条件养护3天、7天和28天后，测试试块抗压和抗折强度，测试结果如表1所示。
实施例4
将5500g钢渣、2100g矿粉、1500g脱硫石膏、400g稻壳灰、500g氢氧化钙和100g明矾在强制式搅拌机中混合10min，得到所述胶凝材料；
在所述胶凝材料中加入30kg标准砂后加入6000g水，搅拌均匀后，倒入试块模具中，制成标准混凝土试块；
按标准条件养护3天、7天和28天后，测试试块抗压和抗折强度，测试结果如表1所示。
对比例1
将5500g钢渣、2100g矿粉、1500g脱硫石膏、500g氢氧化钙和100g明矾在强制式搅拌机中混合10min，得到所述胶凝材料；
在所述胶凝材料中加入30kg标准砂后加入6000g水，搅拌均匀后，倒入试块模具中，制成标准混凝土试块；
按标准条件养护3天、7天和28天后，测试试块抗压和抗折强度，测试结果如表1所示。
表1 实施例1～4和对比例1制备得到的标准混凝土试块的抗压/抗折强度测试(MPa)
Figure BDA0002860036260000061
Figure BDA0002860036260000071
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，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 (8)

1.一种建筑用胶凝材料，其特征在于，按照质量份数计，包括以下组分：
Figure FDA0002860036250000011
2.如权利要求1所述的建筑用胶凝材料，其特征在于，按照质量份数计，包括以下组分：
Figure FDA0002860036250000012
3.如权利要求1或3所述的建筑用胶凝材料，其特征在于，按照质量份数计，包括以下组分：
Figure FDA0002860036250000013
4.如权利要求1～3任一项所述的建筑用胶凝材料，其特征在于，所述激发剂包括明矾和/或无水氯化铝。
5.权利要求1～4任一项所述的建筑用胶凝材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将钢渣、矿粉、脱硫石膏、稻壳灰、氢氧化钙和激发剂混合，得到所述建筑用胶凝材料。
6.权利要求1～4任一项所述的建筑用胶凝材料或权利要求5所述制备方法制备得到的建筑用胶凝材料在建筑领域中的应用。
7.一种混凝土，其特征在于，制备原料包括建筑用胶凝材料和标准砂；
所述建筑用胶凝材料与所述标准砂的质量比为1：(2～3)；
所述建筑用胶凝材料为权利要求1～4任一项所述的建筑用胶凝材料或权利要求5所述制备方法制备得到的建筑用胶凝材料。
8.权利要求7所述的混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将所述建筑用胶凝材料、标准砂和水混合后，进行浇筑和养护，得到所述混凝土。
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