本發(fā)明涉及建筑材料領(lǐng)域，具體而言，涉及一種摻入鋼渣粉的混凝土及其制備方法。
背景技術(shù)：
我國是世界鋼鐵生產(chǎn)大國，2012年粗鋼產(chǎn)量達到7.16億噸，冶煉過程產(chǎn)生出高爐礦渣2億多噸、各類鋼渣近1億噸，目前礦渣已基本得到綜合利用，礦渣微粉生產(chǎn)技術(shù)及產(chǎn)品應(yīng)用已十分成熟，綜合利用率超過80％；而鋼渣由于硬度高、粉磨難度大，目前鋼渣綜合利用多是進行除鐵處理，還沒有得到更深層次的全面利用，綜合利用率僅20％，歷年累計堆存的鋼渣不僅占用了大量的土地資源，嚴重污染了生態(tài)環(huán)境，也造成了大量可利用資源的浪費，屬于工業(yè)廢渣亟待治理。
有鑒于此，特提出本發(fā)明。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的第一目的在于提供一種摻入鋼渣粉的混凝土，以解決鋼渣的廢棄處理問題，所述的摻入鋼渣粉的混凝土，合理用鋼渣粉替代水泥，具有抗壓、抗折強度大等優(yōu)點。
本發(fā)明的第二目的在于提供一種所述的摻入鋼渣粉的混凝土的制備方法，該方法延續(xù)了傳統(tǒng)混凝土的制備方法，具有方便、簡單、易于操作等優(yōu)點，適合批量生產(chǎn)和大規(guī)模應(yīng)用。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：
一種摻入鋼渣粉的混凝土，包括按照質(zhì)量份數(shù)計的如下組份：
水泥40～60份，鋼渣粉20～40份，石英砂90～110份，水10～20份和石子100～200份。
鋼渣是一種工業(yè)固體廢物。煉鋼排出的渣，依爐型分為轉(zhuǎn)爐渣、平爐渣、電爐渣。排出量約為粗鋼產(chǎn)量的15～20％。
鋼渣主要由鈣、鐵、硅、鎂和少量鋁、錳、磷等的氧化物組成。主要的礦物相為硅酸三鈣、硅酸二鈣、鈣鎂橄欖石、鈣鎂薔薇輝石、鐵鋁酸鈣以及硅、鎂、鐵、錳、磷的氧化物形成的固熔體，還含有少量游離氧化鈣以及金屬鐵、氟磷灰石等。有的地區(qū)因礦石含鈦和釩，鋼渣中也稍含有這些成分。鋼渣中各種成分的含量因煉鋼爐型、鋼種以及每爐鋼冶煉階段的不同，有較大的差異。
鋼渣在溫度1500～1700℃下形成，高溫下呈液態(tài)，緩慢冷卻后呈塊狀，一般為深灰、深褐色。有時因所含游離鈣、鎂氧化物與水或濕氣反應(yīng)轉(zhuǎn)化為氫氧化物，致使渣塊體積膨脹而碎裂；有時因所含大量硅酸二鈣在冷卻過程中(約為675℃時)由β型轉(zhuǎn)變?yōu)棣眯投榱?。如以適量水處理液體鋼渣，能淬冷成粒。
鋼渣的活性較低，達到可塑性所需的水量較少，用鋼渣替代部分水泥后，復(fù)合膠凝材料的需水量小于等質(zhì)量純水泥的需水量。因此，在用水量不變的情況下，摻人鋼渣會增加混凝土的流動性。當(dāng)水灰比較低時，摻人鋼渣能夠改善混凝土的流動性，且在一定程度上鋼渣摻量越大，效果越明顯。當(dāng)水灰比較高時，摻人鋼渣也能在一定程度上改善混凝土的流動性，但摻量較大時，混凝土的抗離析能力下降。在鋼渣摻量為15％～25％時，流動性普遍提高，對提高混凝土的流動性有利；但當(dāng)摻量進一步增大時，流動度有停滯或倒縮現(xiàn)象。
在混凝土初凝前，由于膠凝材料中的C3S、C2S、C4AF等逐漸水化，隨著時間的推移，混凝土的流動性會降低。而鋼渣中類普通硅酸鹽水泥熟料的礦物的水化活性低、水化速度慢。因此，用鋼渣替代部分水泥可以在一定程度上抑制新拌混凝土流動性的降低。相關(guān)研究結(jié)果表明，相比基準混凝土，摻鋼渣的混凝土保持流動性的能力增強，且鋼渣的摻量越大，混凝土保持流動性的能力越強。利用鋼渣做摻合料，可制備初始坍落度大于18cm的混凝土，與基準混凝土相比，摻加鋼渣的混凝土初始坍落度約大1～2cm。同時鋼渣降低混凝土坍落度經(jīng)時損失的作用也比較明顯，且鋼渣摻量越大，減小坍落度經(jīng)時損失的作用越突出。鋼渣的摻人不僅有利于提高新拌混凝土的流動性，還能抑制混凝土的經(jīng)時坍落度損失。
隨著鋼渣比表面積的增大，鋼渣改善混凝土流動性及減小混凝土流動性損失的效果都會變小。這是因為鋼渣的比表面積增大，致使鋼渣顆粒被水包裹的需水量增加。同時，鋼渣中礦物與水的接觸面積增大，使得水分子容易進人礦物內(nèi)部加速水化反應(yīng)，提高了鋼渣的活性。
本申請多提供的混凝土，摻入既定比例的鋼渣粉，可以有效提高混凝土的抗折和抗壓強度。
優(yōu)選的，所述的摻入鋼渣粉的混凝土，包括按照質(zhì)量份數(shù)計的如下組份：
水泥40～50份，鋼渣粉20～30份，石英砂90～100份，水10～15份和石子100～150份。
可以對混凝土的組份進行優(yōu)選。
優(yōu)選的，所述的摻入鋼渣粉的混凝土，包括按照質(zhì)量份數(shù)計的如下組份：
水泥50～60份，鋼渣粉30～40份，石英砂100～110份，水15～20份和石子150～200份。
可以對混凝土的組份進行進一步優(yōu)選。
優(yōu)選的，所述的摻入鋼渣粉的混凝土，包括按照質(zhì)量份數(shù)計的如下組份：
水泥45～55份，鋼渣粉25～35份，石英砂95～105份，水14～16份和石子140～160份。
可以對混凝土的組份進行再進一步優(yōu)選。
優(yōu)選的，所述水泥包括普通硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、鐵鋁酸鹽水泥、氟鋁酸鹽水泥和磷酸鹽水泥中的一種。
優(yōu)選的，所述普通硅酸鹽水泥包括P.O 32.5、P.O 42.5、P.O 52.5、P.O 62.5和P.O 72.5中的一種。
普通硅酸鹽水泥，由硅酸鹽水泥熟料、5％-20％的混合材料及適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料。具有強度高、水化熱大、抗凍性好、干縮小，耐磨性較好、抗碳化性較好等優(yōu)點。
優(yōu)選的，所述石子由粒徑為5～20mm和20～40mm的是石子等比例組成。
采用級配石子以增加混凝土強度。
優(yōu)選的，所述鋼渣粉的比表面積為450～600m2/kg。
不同細度鋼渣對不同等級混凝土流動性的影響不同。混凝土的強度等級越高，鋼渣細度對混凝土流動性的影響越大。比表面積450～600m2/kg，鋼渣的活性最佳。但鋼渣的細度應(yīng)有一定的限制范圍，過細的鋼渣比表面積較大，需水量也相應(yīng)增加。此外，從降低粉磨電耗的角度出發(fā)，也不必將鋼渣磨得過細。
如上所述的摻入鋼渣粉的混凝土的制備方法，包括以下步驟：
將水泥、鋼渣粉、石子和石英砂依次加入攪拌機中干拌，倒入水繼續(xù)攪拌直至出現(xiàn)漿體，得到該摻入鋼渣粉的混凝土。
優(yōu)選的，所述干拌的時間為2～3分鐘。
本發(fā)明提供的的摻入鋼渣粉的混凝土的制備方法，延續(xù)了傳統(tǒng)混凝土的制備方法，具有方便、簡單、易于操作等優(yōu)點，適合批量生產(chǎn)和大規(guī)模應(yīng)用。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：
(1)本申請所提供一種摻入鋼渣粉的混凝土，合理用鋼渣粉替代水泥，具有抗壓、抗折強度大等優(yōu)點。
(2)本申請所提供一種摻入鋼渣粉的混凝土，所添加的鋼渣粉的比表面積450～600m2/kg，鋼渣粉活性好。
(3)本發(fā)明提供的的摻入鋼渣粉的混凝土的制備方法，延續(xù)了傳統(tǒng)混凝土的制備方法，具有方便、簡單、易于操作等優(yōu)點，適合批量生產(chǎn)和大規(guī)模應(yīng)用。
具體實施方式
下面將結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，下列所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例，僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)視為限制本發(fā)明的范圍?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。實施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
實施例1
本申請所提供的摻入鋼渣粉的混凝土，具體包括以下組份：
鋁酸鹽水泥40kg，鋼渣粉20kg，石英砂90kg，水10kg和石子100kg。
該摻入鋼渣粉的混凝土的制備方法，具體包括以下步驟：
將水泥、鋼渣粉、石子和石英砂依次加入攪拌機中干拌2～3分鐘，倒入水繼續(xù)攪拌直至出現(xiàn)漿體，得到該摻入鋼渣粉的混凝土。
實施例2
本申請所提供的摻入鋼渣粉的混凝土，具體包括以下組份：
P.O 32.5 60kg，比表面積為450m2/kg鋼渣粉40kg，石英砂110kg，水20kg、粒徑為5mm的石子100kg和粒徑為20mm的石子100kg。
該摻入鋼渣粉的混凝土的制備方法同實施例1的制備方法。
實施例3
P.O 42.5 45kg，比表面積為500m2/kg鋼渣粉25kg，石英砂95kg，水11kg、粒徑為10mm的石子50kg和粒徑為20～40mm的石子50kg。
該摻入鋼渣粉的混凝土的制備方法同實施例1的制備方法。
實施例4
P.O 52.5 50kg，比表面積為550m2/kg鋼渣粉30kg，石英砂100kg，水12kg、粒徑為15mm的石子60kg和粒徑為25mm的石子60kg。
該摻入鋼渣粉的混凝土的制備方法同實施例1的制備方法。
實施例5
P.O 62.5 55kg，比表面積為600m2/kg鋼渣粉35kg，石英砂105kg，水13kg、粒徑為20mm的石子70kg和粒徑為30mm的石子70kg。
該摻入鋼渣粉的混凝土的制備方法同實施例1的制備方法。
實施例6
P.O 72.5 60kg，比表面積為500m2/kg鋼渣粉35kg，石英砂100kg，水14kg、粒徑為5mm的石子80kg和粒徑為40mm的石子80kg。
該摻入鋼渣粉的混凝土的制備方法同實施例1的制備方法。
實施例7
鐵鋁酸鹽水泥50kg，比表面積為450m2/kg鋼渣粉30kg，石英砂100kg，水15kg、粒徑為10mm的石子90kg和粒徑為30mm的石子90kg。
該摻入鋼渣粉的混凝土的制備方法同實施例1的制備方法。
實施例8
磷酸鹽水泥55kg，比表面積為500m2/kg鋼渣粉35kg，石英砂105kg，水13kg、粒徑為10mm的石子75kg和粒徑為30mm的石子75kg。
該摻入鋼渣粉的混凝土的制備方法同實施例1的制備方法。
實施例9
硅酸鹽水泥40kg，比表面積為600m2/kg鋼渣粉20kg，石英砂95kg，水18kg、粒徑為20mm的石子50kg和粒徑為30mm的石子50kg。
該摻入鋼渣粉的混凝土的制備方法同實施例1的制備方法。
實驗例1混凝土強度測試實驗
對本申請實施例1-9所提供的混凝土進行抗壓和抗折強度進行測試，實驗結(jié)果如表1所示。
對比例與本申請實施例5所提供的混凝土配方基本相同，只是將鋼渣粉用等質(zhì)量的水泥替換，制備方法相同。
表1混凝土強度測試實驗結(jié)果
實驗結(jié)果表明，本申請所提供的摻入鋼渣粉的混凝土，摻入鋼渣粉后，可以有效提高混凝土的抗壓、抗折強度。
綜上所述，本申請所提供的摻入鋼渣粉的混凝土，摻入鋼渣粉后，可以有效提高混凝土的抗壓、抗折強度。所添加的鋼渣粉的比表面積450～600m2/kg，鋼渣粉活性好。該摻入鋼渣粉的混凝土的制備方法，延續(xù)了傳統(tǒng)混凝土的制備方法，具有方便、簡單、易于操作等優(yōu)點，適合批量生產(chǎn)和大規(guī)模應(yīng)用。
盡管已用具體實施例來說明和描述了本發(fā)明，然而應(yīng)意識到，以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍；因此，這意味著在所附權(quán)利要求中包括屬于本發(fā)明范圍內(nèi)的所有這些替換和修改。