專利名稱：一種以鋼渣為集料的結(jié)構(gòu)加固材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以鋼渣為集料的結(jié)構(gòu)加固材料。
背景技術(shù)：
建筑業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要物質(zhì)生產(chǎn)部門(mén)，它與整個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人民生活的改善有著密切的關(guān)系?；炷潦亲钪匾慕ㄖ牧?，普通建筑物的設(shè)計(jì)使用壽命為30-50 年，大量在解放初期至上世紀(jì)80年代交付使用的住宅、廠房等建筑物均已到檢測(cè)、加固修復(fù)階段。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)需要加固修復(fù)的房屋占現(xiàn)有房屋的20%-30%。建筑物的加固、修復(fù)不僅需要科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，而且需要性能優(yōu)異的加固、修復(fù)材料。然而我國(guó)至今仍缺乏相應(yīng)的規(guī)范和應(yīng)用技術(shù)規(guī)程，導(dǎo)致沒(méi)有專用的加固、修復(fù)配套材料。因此，結(jié)合我國(guó)建筑物加固、修復(fù)實(shí)際和需要，開(kāi)發(fā)性能優(yōu)良的專用材料十分迫切。鋼渣是煉鋼過(guò)程中產(chǎn)生的廢渣，排放量約為鋼產(chǎn)量的15%_20%。近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，鋼鐵產(chǎn)量迅速增長(zhǎng)，1996年我國(guó)的鋼產(chǎn)量為1億噸，全年排放鋼渣1500多萬(wàn)噸，2009年鋼產(chǎn)量為近6億噸，全年排放鋼渣超過(guò)9000萬(wàn)噸。大量的鋼渣堆積不僅占用土地，同時(shí)也是對(duì)資源的極大浪費(fèi)。我國(guó)鋼渣的利用率不足15%，雖然近年來(lái)已在鋼渣資源化技術(shù)的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用上取得了一些成績(jī)，但鋼渣的利用率與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有很大差距， 主要用作筑路與回填工程材料，而作為集料在砂漿和混凝土中的應(yīng)用不多?，F(xiàn)今使用的加固材料大部分是普通的加固材料，其加固性能不太理想；有部分加固材料雖然性能良好，但價(jià)格非常昂貴，很少有力學(xué)性能和耐久性都良好且價(jià)格又適中的加固材料。一種好的加固材料，應(yīng)該在達(dá)到加固目的的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步降低成本，使固體廢棄物變廢為寶，減少對(duì)自然資源的開(kāi)采。傳統(tǒng)的水泥基加固材料類(lèi)似于灌漿材料，它所使用的集料主要是天然河砂，膠凝材料主要是水泥。天然河砂的取材主要來(lái)源于挖掘河床，這改變了河床形貌，影響航運(yùn)甚或造成河流改道等嚴(yán)重后果，不僅嚴(yán)重破壞了自然生態(tài)，而且加快了資源的消耗。我國(guó)天然砂日益枯竭，用鋼渣取代天然砂，以水泥_礦渣粉_粉煤灰_沸石粉作為復(fù)合膠凝體系來(lái)制備結(jié)構(gòu)加固材料，不僅提高了鋼渣、礦渣粉、粉煤灰和沸石粉自身的經(jīng)濟(jì)附加值，更重要的是， 它為建筑業(yè)的節(jié)能減排和低碳化創(chuàng)造了良好的基礎(chǔ)條件，還保護(hù)了資源，是一項(xiàng)利國(guó)、利民、利于環(huán)境的重大舉措。本發(fā)明制備的加固材料主要由水泥、礦渣粉和、粉煤灰和沸石粉作為膠凝材料，以鋼渣作為集料，并加入減水劑、乳膠粉、消泡劑等制備而成，它具有良好的施工性、合適的強(qiáng)度、體積穩(wěn)定性以及耐久性，可以滿足不同的加固需要，產(chǎn)品能以干混形式供應(yīng)市場(chǎng)，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種流動(dòng)性大，流動(dòng)性保持好，強(qiáng)度發(fā)展快，體積穩(wěn)定性好，耐久性好的以鋼渣為集料的結(jié)構(gòu)加固材料。該加固材料以水泥、礦渣粉、粉煤灰和沸石粉作為復(fù)合膠凝材料，以鋼渣作為集料。本發(fā)明提出的以鋼渣為集料的結(jié)構(gòu)加固材料，由水泥、鋼渣、礦渣粉、粉煤灰、沸石粉、乳膠粉、纖維素醚、消泡劑和聚羧酸系減水劑組成，各組分的重量比為
水泥100鋼渣50-500礦渣粉10-50粉煤灰5-40沸石粉3-15乳膠粉1-5纖維素醚0-1. 0消泡劑0-0. 10聚羧酸系減水劑0. 05-0 各組份較佳的重量比為
水泥100鋼渣150-450礦渣粉15-40粉煤灰10-35沸石粉4-10乳膠粉2-4纖維素醚0. 2-0. 6消泡劑0. 02-0. 08聚羧酸系減水劑0. 10-0. 40。本發(fā)明中，所述水泥為42. 5級(jí)普通硅酸鹽水泥或52. 5級(jí)普通硅酸鹽水泥中的一種。本發(fā)明中，所述鋼渣經(jīng)過(guò)熱燜處理，其顆粒級(jí)配與天然砂基本相同，堆積密度為 1700-1900kg/m3o其中各粒徑范圍所占百分比(重量比):2. 5mm-5mm為8. 38% ；1. 25mm_2. 5mm 為 9. 50% ；0. 16mm-l. 25mm 為 78. 90% ；0-0. 16mm 為 3. 22%。本發(fā)明中，所述礦渣粉為S75礦渣粉或S95礦渣粉中的一種。本發(fā)明中，所述粉煤灰為II級(jí)高鈣粉煤灰或III級(jí)高鈣粉煤灰中的一種。本發(fā)明中，所述纖維素醚的粘度為50，OOOmPa. s_150，OOOmPa. S。本發(fā)明提出的以鋼渣為集料的結(jié)構(gòu)加固材料的制備方法，具體步驟為按前述各重量比例稱取各組份，將水泥、鋼渣、礦渣粉、粉煤灰、沸石粉、乳膠粉、纖維素醚、消泡劑和聚羧酸系減水劑通過(guò)機(jī)械攪拌，混合至均勻狀態(tài)，即得所需產(chǎn)品。本發(fā)明提出的以鋼渣為集料的結(jié)構(gòu)加固材料的使用方法，具體步驟如下
準(zhǔn)確稱取以鋼渣為集料的結(jié)構(gòu)加固材料和水，先將水加入攪拌機(jī)，在攪拌機(jī)葉片開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下，將加固材料勻速投入攪拌機(jī)。攪拌均勻后即可施工。加水量為本發(fā)明材料重量的8%-30%。本發(fā)明中，水泥作為主要的膠凝組分，礦渣粉、粉煤灰和沸石粉作為摻合料，與水泥一起組成復(fù)合膠凝體系。礦渣粉是粒化高爐礦渣磨細(xì)后的細(xì)粉，其主要化學(xué)成分是SiO2,
4CaO和Al2O3，約達(dá)90% ；此外還含有MgO，F(xiàn)e2O3，Na2O和K2O等。礦渣粉成分與水泥熟料很相似，活性較高，因而可作為輔助膠凝材料使用，其水化生成的水化硅酸鈣凝膠和水化鋁酸鈣凝膠能夠促進(jìn)體系的強(qiáng)度發(fā)展，起到復(fù)合膠凝效應(yīng)和微集料效應(yīng)。粉煤灰是燃煤發(fā)電廠的一種工業(yè)廢棄物，其成分中含有大量的SiO2和Al2O3，本發(fā)明中所采用的高鈣粉煤灰中含有較多的氧化鈣，故而具有較高的水化活性。采用礦渣粉和高鈣粉煤灰復(fù)合摻加，充分發(fā)揮兩者的活性，對(duì)整個(gè)體系的早期強(qiáng)度和后期強(qiáng)度都能起到很大的作用。沸石粉的多孔結(jié)構(gòu)可以幫助材料具有一定保水性，而其所含大量SiO2,又是水化硅酸鹽的來(lái)源之一，有助于提高強(qiáng)度。摻入乳膠粉是為了提高體系的內(nèi)聚力和柔韌性。纖維素醚的作用是保水增稠，改善體系的和易性。聚羧酸系減水劑的加入可以降低體系用水量，提高其流變性及可塑性，使其強(qiáng)度提高，減少收縮，延長(zhǎng)壽命。鋼渣耐磨性好，顆粒形狀和自然級(jí)配好，容積密度大，抗變形、破碎、磨損能力強(qiáng)， 吸水性、抗凍融能力等性能指標(biāo)等都很好，用于作集料，可以大大提高加固材料的強(qiáng)度和抗變形能力。本發(fā)明為一種結(jié)構(gòu)加固材料，其流動(dòng)度大，流動(dòng)度損失率小，具有優(yōu)良的和易性和施工性，便于提高生產(chǎn)和施工效率，并且大量采用工業(yè)廢棄物為原材料，具有很高的環(huán)境效益和社會(huì)效益。本發(fā)明產(chǎn)品抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度高，收縮率小，耐久性好，能夠滿足不同的加固需要。本發(fā)明可供鋼渣處理廠和加固材料廠生產(chǎn)，廣泛適用于各種建筑物及橋梁、大壩等的加固，還可用于普通的結(jié)構(gòu)施工。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。實(shí)施例1，一種以鋼渣為集料的結(jié)構(gòu)加固材料，按42. 5級(jí)普通硅酸鹽水泥100，鋼渣50，S75礦渣粉10，II級(jí)高鈣粉煤灰5，沸石粉15，乳膠粉1，纖維素醚0，消泡劑0，聚羧酸系減水劑0. 05的重量比配制而成。按加固材料總重量的30%加水?dāng)嚢杈鶆蚝螅淞鲃?dòng)度為240mm，Ih損失率為12%，28天抗壓強(qiáng)度為57. OMPa, 28天抗折強(qiáng)度為8. OMPa, 28天拉伸粘結(jié)強(qiáng)度為0. 8MPa，28天收縮率為0. 067%。實(shí)施例2，一種以鋼渣為集料的結(jié)構(gòu)加固材料，按52. 5級(jí)普通硅酸鹽水泥100，鋼渣500，S95礦渣粉50，II級(jí)高鈣粉煤灰40，沸石粉3，乳膠粉5，纖維素醚1. 0，消泡劑0. 10， 聚羧酸系減水劑0. 50的重量比配制而成。按加固材料總重量的8%加水?dāng)嚢杈鶆蚝螅淞鲃?dòng)度為155mm，Ih損失率為13%，28天抗壓強(qiáng)度為68. OMPa, 28天抗折強(qiáng)度為12. OMPa, 28天拉伸粘結(jié)強(qiáng)度為1. 8MPa，28天收縮率為0. 061%。實(shí)施例3，一種以鋼渣為集料的結(jié)構(gòu)加固材料，按42. 5級(jí)普通硅酸鹽水泥100，鋼渣400，S95礦渣粉35，III級(jí)高鈣粉煤灰20，沸石粉10，乳膠粉3，纖維素醚0.5，消泡劑 0. 06，聚羧酸系減水劑0. 20的重量比配制而成。按加固材料總重量的30%加水?dāng)嚢杈鶆蚝螅?其流動(dòng)度為180mm，Ih損失率為9%，28天抗壓強(qiáng)度為62. OMPa, 28天抗折強(qiáng)度為11. OMPa, 28 天拉伸粘結(jié)強(qiáng)度為1. 3MPa, 28天收縮率為0. 047%。實(shí)施例4，一種以鋼渣為集料的結(jié)構(gòu)加固材料，按52. 5級(jí)普通硅酸鹽水泥100，鋼渣250，S75礦渣粉25，III級(jí)高鈣粉煤灰15，沸石粉8，乳膠粉2，纖維素醚0.6，消泡劑0. 02， 聚羧酸系減水劑0. 40的重量比配制而成。按加固材料總重量的20%加水?dāng)嚢杈鶆蚝?，其流?dòng)度為200mm，Ih損失率為10%，28天抗壓強(qiáng)度為76. OMPa, 28天抗折強(qiáng)度為14. OMPa, 28天拉伸粘結(jié)強(qiáng)度為1. IMPa, 28天收縮率為0. 051%。
權(quán)利要求
1. 一種以鋼渣為集料的結(jié)構(gòu)加固材料，其特征在于該加固材料由水泥、鋼渣、礦渣粉、 粉煤灰、沸石粉、乳膠粉、纖維素醚、消泡劑和聚羧酸系減水劑組成，各組分的重量比為水泥100鋼渣50-500礦渣粉10-50粉煤灰5-40沸石粉3-15乳膠粉1-5纖維素醚0-1. 0消泡劑0-0. 10聚羧酸系減水劑0. 05-0
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以鋼渣為集料的結(jié)構(gòu)加固材料，其特征在于各組份的重量比為水泥100鋼渣150-450礦渣粉15-40粉煤灰10-35沸石粉4-10乳膠粉2-4纖維素醚0. 2-0. 6消泡劑0. 02-0. 08聚羧酸系減水劑0. 10-0. 40。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以鋼渣為集料的結(jié)構(gòu)加固材料，其特征在于所述水泥為42.5 級(jí)普通硅酸鹽水泥或52. 5級(jí)普通硅酸鹽水泥中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以鋼渣為集料的結(jié)構(gòu)加固材料，其特征在于所述鋼渣為經(jīng)過(guò)熱燜處理的鋼渣，且其顆粒級(jí)配與天然砂基本相同，堆積密度為1700-1900kg/m3 ；其中各粒徑范圍所占重量百分比2. 5mm-5mm 為 8. 38%, 1. 25mm_2. 5mm 為 9. 50%,0. 16mm_l. 25mm 為 78. 90%, 0-0. 16mm 為 3. 22%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以鋼渣為集料的結(jié)構(gòu)加固材料，其特征在于所述礦渣粉為 S75礦渣粉或S95礦渣粉中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以鋼渣為集料的結(jié)構(gòu)加固材料，其特征在于所述粉煤灰為II 級(jí)高鈣粉煤灰或III級(jí)高鈣粉煤灰中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以鋼渣為集料的結(jié)構(gòu)加固材料，其特征在于所述纖維素醚的粘度為 50，OOOmPa. s-150, OOOmPa. s。
全文摘要
本發(fā)明屬建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以鋼渣為集料的結(jié)構(gòu)加固材料。由水泥、鋼渣、礦渣粉、粉煤灰、沸石粉、乳膠粉、纖維素醚、消泡劑和聚羧酸系減水劑組成。本發(fā)明中鋼渣經(jīng)過(guò)熱燜處理，使用本發(fā)明可解決普通鋼渣易造成材料穩(wěn)定性不好的問(wèn)題，使鋼渣這種煉鋼產(chǎn)業(yè)的固體廢棄物得到資源化高效利用。使用本發(fā)明可降低現(xiàn)有水泥基加固材料的成本，使其具有更好的施工性、力學(xué)性能和耐久性。本發(fā)明抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度高，收縮率小，耐久性好，適用于各類(lèi)建筑物和橋梁的加固工程。
文檔編號(hào)C04B28/08GK102199025SQ20111008410
公開(kāi)日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2011年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月6日
發(fā)明者劉警, 孫振平, 楊潔, 楊輝 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)