CN115849804A - 一种复掺钢渣粉与粉煤灰的混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复掺钢渣粉与粉煤灰的混凝土及其制备方法，包括：水泥为205‑225份、矿粉为90‑100份、粉煤灰为30‑40份、钢渣粉30‑40份、水为130‑140份、砂为740‑750份、碎石为940‑960份、外加剂为5‑6份；外加剂为301减水剂；粉煤灰为华太II级粉煤灰，比表面积为420m²/kg，烧失量为1.5％，含水率为0.6％，7d活性指数≥60％，28d活性指数≥75％；钢渣粉的细度≤5％，比表面积280m2/kg，7d活性指数≥60％,28d活性指数≥79％。根据本发明，具备制备工艺简单、工成本低、生产低碳环保的优点，应用到混凝土中能大幅提高固废资源的利用效率。

Description

一种复掺钢渣粉与粉煤灰的混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及抽真空装置的技术领域，特别涉及一种复掺钢渣粉与粉煤灰的混凝土及其制备方法。

背景技术

工业固体废弃物主要指在钢铁、冶金、发电等工业生产活动中所排放的固体废渣，其种类较多，排放量较大。利用工业固体废弃物制备胶凝材料，可以同时实现工业固废的大规模利用和减少水泥的生产量，具有资源循环和节能环保的双重意义。

单掺一种矿物掺和料(粉煤灰、矿渣粉以及钢渣粉等)能有效改善和提高混凝土的工作性能及后期强度。但是单掺混凝土在应用中仍存在不足之处，尤其是掺量较大的情况下：在混凝土中大量掺入粉煤灰会降低早期强度，且内部碱含量较低易造成抗碳化能力下降；混凝土中加入较多矿渣粉会导致和易性不良，且易引入气体导致强度降低，体积收缩率高，进而造成混凝土开裂；钢渣粉的大量掺入会导致较差的体积稳定性及较低的早期强度。试验发现，用粉煤灰和矿渣粉代替部分水泥，胶凝材料的水化热和收缩性就会降低。由于混凝土的应用场景较多，在水工建筑物的高速水流区或路面工程中，需要混凝土具备耐磨的性能。混凝土的抗冲磨强度与抗压强度并不一致，如混凝土的强度虽然相同，由于使用的骨料、水泥品种不同，其抗冲磨强度可能相差几倍。

发明内容

针对现有技术中存在的不足之处，本发明的目的是提供一种复掺钢渣粉与粉煤灰的混凝土及其制备方法，具备制备工艺简单、工成本低、生产低碳环保的优点，应用到混凝土中能大幅提高固废资源的利用效率。为了实现根据本发明的上述目的和其他优点，提供了一种复掺钢渣粉与粉煤灰的混凝土，包括按重量份记以下材料：

水泥为205-225份、矿粉为90-100份、粉煤灰为30-40份、钢渣粉30-40 份、水为130-140份、砂为740-750份、碎石为940-960份、外加剂为5-6份；

外加剂为301减水剂；

粉煤灰为华太II级粉煤灰，比表面积为420m²/kg，烧失量为1.5％，含水率为0.6％，7d活性指数≥60％，28d活性指数≥75％；

钢渣粉的细度≤5％，比表面积280m2/kg，7d活性指数≥60％,28d活性指数≥79％。

优选的，水泥包括P.O42.5水泥或P.II52.5水泥的一种或多种，比表面积为370m²/kg-375m²/kg，需水量为139ml-140ml，烧失量为1.5％-2.0％，含水率为0.4％-0.5％。

优选的，矿粉为宝田S95矿粉，比表面积为430m^2/kg，烧失量为1.6％，含水率为0.5％，7d活性指数≥75％，28d活性指数≥100％。

优选的，砂为粒径在0.5mm-0.25mm的机制砂，细度模数为2.4，含泥量为0.7％，泥块含量为0.1％。

优选的，碎石的粒径为5mm-25mm，含泥量为0.3％，泥块含量为0.05％，压碎指标为9％。

一种复掺钢渣粉与粉煤灰的混凝土的其制备方法，包括以下步骤：

S1、按照重量份数称取各原料组分，通过卧式搅拌机挂浆；

S2、将称好的水泥、矿粉、炉底渣、钢渣粉、碎石、机制砂砂加入搅拌机，干拌2-4min；

S3、干料混合均匀后，倒入减水剂和拌合水，继续搅拌3-5min，至流态即可得到混凝土浆体。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：

(1)工业固废炉底渣经过磨细后能够代替粉煤灰在混凝土中得到大量使用，有效提高工业固废的利用效率。

(2)工业固废钢渣粉解决了以往在使用过程中钢渣体积安定性问题，并作为矿物掺合料提高混凝土后期强度。

(3)将两种工业固废炉底渣与钢渣粉混合使用制备混凝土，不仅大幅提高工业固废在混凝土中的利用效率，而且改善混凝土早期强度，有效地解决掺钢渣粉混凝土流动性差及坍损大的问题。

(4)制备出的钢渣-粉煤灰复掺混凝土具有低水化热、低收缩、耐磨性好的特质。

具体实施方式

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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

一种复掺钢渣粉与粉煤灰的混凝土，包括按重量份记以下材料：

水泥为205-225份、矿粉为90-100份、粉煤灰为30-40份、钢渣粉30-40 份、水为130-140份、砂为740-750份、碎石为940-960份、外加剂为5-6份；

外加剂为301减水剂；

粉煤灰为华太II级粉煤灰，比表面积为420m²/kg，烧失量为1.5％，含水率为0.6％，7d活性指数≥60％，28d活性指数≥75％；

钢渣粉的细度≤5％，比表面积280m2/kg，7d活性指数≥60％,28d活性指数≥79％。

进一步的，水泥包括P.O42.5水泥或P.II52.5水泥的一种或多种，比表面积为370m²/kg-375m²/kg，需水量为139ml-140ml，烧失量为1.5％-2.0％，含水率为0.4％-0.5％。

进一步的，矿粉为宝田S95矿粉，比表面积为430m^2/kg，烧失量为1.6％，含水率为0.5％，7d活性指数≥75％，28d活性指数≥100％。

进一步的，砂为粒径在0.5mm-0.25mm的机制砂，细度模数为2.4，含泥量为0.7％，泥块含量为0.1％。

进一步的，碎石的粒径为5mm-25mm，含泥量为0.3％，泥块含量为0.05％，压碎指标为9％。

一种复掺钢渣粉与粉煤灰的混凝土的其制备方法，包括以下步骤：

S1、按照重量份数称取各原料组分，通过卧式搅拌机挂浆；

S2、将称好的水泥、矿粉、炉底渣、钢渣粉、碎石、机制砂砂加入搅拌机，干拌2-4min；

S3、干料混合均匀后，倒入减水剂和拌合水，继续搅拌3-5min，至流态即可得到混凝土浆体。

实施例1

本实施例公开的一种复掺钢渣粉与粉煤灰的混凝土，由以下原料组成，水泥221份，矿粉96份，粉煤灰44份，钢渣粉19份，水135份，砂750 份，碎石950份，外加剂5.2份。

在实施例中，所述水泥包括P.O42.5水泥或P.II52.5水泥的一种或多种，所述矿粉为宝田S95矿粉，所述粉煤灰为华太Ⅱ级粉煤灰，所述外加剂为301 减水剂。

上述的复掺钢渣粉与粉煤灰的混凝土的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，

S1、按照重量份数称取各原料组分，卧式搅拌机挂浆；

S2、将称好的水泥、矿粉、粉煤灰、钢渣粉、碎石、机制砂加入搅拌机，干拌2-4min；

S3、干料混合均匀后，倒入减水剂和拌合水，继续搅拌3-5min，至流态即可得到混凝土浆体。

实施例2、3

实施例2、3中复掺混凝土的制备方法与实施例1中相同，区别仅在于钢铁渣与粉煤灰的质量比不同，具体如表1所示。

实施例4、5

实施例4、5中复掺混凝土的制备方法与实施例1中相同，区别仅在于实例4、5减少S95矿粉对混凝土的影响，未加入S95矿粉，具体如表1所示。

对比例1

一种钢渣混凝土，与实例1的区别在于只掺入钢渣粉来替代部分水泥，不加入粉煤灰。包括以下重量分数组分，水泥221份，矿粉96份，钢渣粉 64份，水135份，砂750份，碎石950份，外加剂5.2份。

对比例2

一种粉煤灰混凝土，与实例1的区别在于只掺入粉煤灰来替代部分水泥，不加入钢渣粉。包括以下重量分数组分，水泥221份，矿粉96份，粉煤灰 64份，水135份，砂750份，碎石950份，外加剂5.2份。

对比例3

一种粉煤灰混凝土，与对比例2的区别在于掺入的粉煤灰是华太Ⅱ级粉煤灰。

表1实施例1-5和对比例1-3中原料各组分及其用量kg/m3

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性能检验测试

按照各实施例和对比例中方法制备复掺钢渣-粉煤灰的混凝土，参照以下方法检测混凝土的性能，将检测结果记录于表2中。

1.抗压强度

按照GB/T50081 2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行检测。

2.水化热指标

3.收缩指标

按照GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》进行检测。

4.耐磨性

表2性能检验测试的实验结果

由表内数据可以看出，不同比例的复合灰所制备的混凝土7d和28d的抗压强度均差别不大，但是未掺加钢渣粉的混凝土(对比例2、对比例3)7d 抗压强度相比掺入钢渣粉的混凝土明显更大，但是28d强度略低于其余试验组。可能的原因为钢渣粉活性相比粉煤灰更低，后期钢渣粉的活性被不断激发，强度出现更大的增长。加入钢渣粉的试验组中，除了纯钢渣粉组(对比例1)的强度存在一定程度的下降，其余组的强度变化不大。经研究发现，钢渣粉-粉煤灰混凝土在搅拌过程中，因水胶比过大，出现了较为严重的离析泌水现象，钢渣粉在水胶比较大的情况下的严重影响混凝土的工作性能，这可能是导致其7d强度低于纯粉煤灰组(对比例2、对比例3)的主要原因。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的，对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出。

Claims (6)

1.一种复掺钢渣粉与粉煤灰的混凝土，其特征在于，包括按重量份记以下材料：

水泥为205-225份、矿粉为90-100份、粉煤灰为30-40份、钢渣粉30-40份、水为130-140份、砂为740-750份、碎石为940-960份、外加剂为5-6份；

外加剂为301减水剂；

粉煤灰为华太II级粉煤灰，比表面积为420m²/kg，烧失量为1.5％，含水率为0.6％，7d活性指数≥60％，28d活性指数≥75％；

钢渣粉的细度≤5％，比表面积280m2/kg，7d活性指数≥60％,28d活性指数≥79％。

2.如权利要求1所述的一种复掺钢渣粉与粉煤灰的混凝土，其特征在于，水泥包括P.O42.5水泥或P.II52.5水泥的一种或多种，比表面积为370m²/kg-375m²/kg，需水量为139ml-140ml，烧失量为1.5％-2.0％，含水率为0.4％-0.5％。

3.如权利要求2所述的一种复掺钢渣粉与粉煤灰的混凝土，其特征在于，矿粉为宝田S95矿粉，比表面积为430m^2/kg，烧失量为1.6％，含水率为0.5％，7d活性指数≥75％，28d活性指数≥100％。

4.如权利要求1所述的一种复掺钢渣粉与粉煤灰的混凝土，其特征在于，砂为粒径在0.5mm-0.25mm的机制砂，细度模数为2.4，含泥量为0.7％，泥块含量为0.1％。

5.如权利要求1所述的一种复掺钢渣粉与粉煤灰的混凝土，其特征在于，碎石的粒径为5mm-25mm，含泥量为0.3％，泥块含量为0.05％，压碎指标为9％。

6.如权利要求1-5所述的任一一种复掺钢渣粉与粉煤灰的混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、按照重量份数称取各原料组分，通过卧式搅拌机挂浆；

S2、将称好的水泥、矿粉、炉底渣、钢渣粉、碎石、机制砂砂加入搅拌机，干拌2-4min；

S3、干料混合均匀后，倒入减水剂和拌合水，继续搅拌3-5min，至流态即可得到混凝土浆体。