CN101519284B - 高炉水渣作为细骨料在配制混凝土中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高炉水渣作为细骨料在配制混凝土中的应用。本发明是将高炉矿渣作为细骨料完全代替现有技术普通混凝土中的砂来配制满足各种强度等级的混凝土。传统混凝土的组成成分为水、水泥、细骨料(砂)、粗骨料(石)、掺合料(粉煤灰或矿粉)、外加剂等，本发明以高炉水渣作为细骨料替代传统混凝土中的砂，配制各种强度等级的混凝土，而且可降低混凝土的生产成本。

Description

高炉水渣作为细骨料在配制混凝土中的应用
技术领域
本发明涉及高炉水渣作为细骨料在制备混凝土中的应用。
背景技术
我国幅员辽阔，用于配制混凝土的地方材料，不可能都符合相关标准、规范所规定的技术指标要求，如普通混凝土用砂、石等。在我国部分地区，砂的质量差，仅产细砂，甚至是特细砂(细度模数为0.7-1.5)，很难满足混凝土设计要求，而且从外地运砂，砂源特别紧张，势必增加混凝土的生产成本。
高炉水渣是在高炉炼铁过程中产生的以硅酸盐与硅铝酸盐为主要成分的废渣。铁矿石中的杂矿石和焦炭中的灰分等与石灰石在高炉内生成高炉水渣。高炉水渣比重小，浮于生铁水表面上。大约生产1吨生铁，同时产0.3吨水渣。
申请人在对高炉水渣进行研究时，意外发现炼铁工业产出的高炉水渣可完全替代现有混凝土中的细骨料，同时可降低混凝土的生产成本。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种高炉水渣作为细骨料在制备混凝土中的应用，高炉水渣可替代现有的细骨料配制各种强度等级的混凝土，而且可降低混凝土的生产成本。
本发明提供的技术方案是：高炉水渣作为细骨料替代砂在配制混凝土中的应用。
所述高炉水渣为容重大于800kg/m3且小于1600kg/m3的水渣，且不含铁屑杂质。
所述混凝土的组成成分为7-9wt％水、10-20wt％水泥、19-26wt％高炉水渣、46-53wt％粗骨料、1.5-3.0wt％粉煤灰、1-2wt％矿粉和0.15-0.30wt％外加剂等。
现有技术中高炉矿渣作为一种掺合料用于混凝土中，提高混凝土的密实性和保水性，有效地改善混凝土的性能，提高混凝土的工作性能。本发明是将高炉矿渣作为细骨料完全代替现有技术普通混凝土中的砂来配制满足各种强度等级的混凝土。
传统混凝土的组成成分为水、水泥、细骨料(砂)、粗骨料(石)、掺合料(粉煤灰或矿粉)、外加剂等，本发明以高炉水渣作为细骨料替代传统混凝土中的砂，配制各种强度等级的混凝土，而且可降低混凝土的生产成本。
具体实施方式
一.混凝土原材料的选择
1.混凝土原材料选择的主导思想
(1)水渣：高炉水渣为容重大于800kg/m3且小于1600kg/m3的水渣，细度模数为1.8-3.3，且不含铁屑杂质。
(2)掺合料(粉煤灰和矿粉)：在混凝土中掺入一定量的粉煤灰或矿粉，使水泥水化反应更充分，提高混凝土的密实性和保水性，减少泌水和离析现象，从而有效地改善了水渣混凝土的性能。
(3)粗骨料：与普通混凝土的粗骨料相同。
(4)外加剂：高效减水剂，以满足大坍落度及泵送混凝土的施工要求。
2.水渣各项指标的检验
按GB/T14684-2001《建筑用砂》检验标准进行各项检测。
(1)水渣筛分析试验，其细度模数为2.2-2.8，颗粒级配试验结果见表一。
表一
Figure G2009100615537D00021
(2)水渣的含泥量与泥块含量基本为零。
(3)水渣的松散堆积密度为970kg/m3，紧密堆积密度为1120kg/m3。
二.水渣混凝土配合比设计试验
水胶比、掺合料掺量、水渣率(参照砂率的定义，水渣率指水渣占水渣与粗骨料总和的重量比)是水渣混凝土配合比设计试验的主要参数。
1.试验设计思路：
利用高炉水渣完全替代混凝土中的细骨料，按常规方法配制出满足各种强度等级的混凝土要求，而且水渣混凝土随着水胶比的变化，强度变化规律基本与普通混凝土的强度变化相一致。根据水渣的密度值与砂的密度值比较，其容重比为0.69∶1。
2.试验组合条件：
(1)水胶比：0.40、0.45、0.50、0.55。
(2)粉煤灰掺量：15％。
(3)矿粉掺量：10％。
(4)减水剂掺量：1.0％。
(5)坍落度：160-200mm。
3.试验结果
(1)混凝土的成型参数见表二。
(2)混凝土力学性能检测结果见表三。
水渣混凝土的成型参数表
单位：kg/m3                                表二
水渣混凝土力学性能检测结果表
                                                  表三
Figure G2009100615537D00041
(3)水渣混凝土的抗渗性能试验
试验参照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》(GBJ 82-85)中抗渗性能试验规范，采用顶面直径175mm、底面直径185mm、高度为150mm的圆台体试件，在成型24小时后拆模，并用钢丝刷刷去两端面水泥浆膜，然后送入标准养护室养护至28d龄期进行抗渗试验，试验结果如表四：
水渣混凝土抗渗性能检测结果                        表四
编号   4个试件未出现渗水时最大水压值(MPa) 抗渗等级 编号   4个试件未出现渗水时最大水压值(MPa) 抗渗等级
  B1   1.0   P8   B5   1.1   P10
  B2   1.0   P8   B6   1.3   P12
  B3   0.8   P6   B7   1.0   P8
  B4   1.4   P12   B8   1.2   P10
从上表试验结果可以看出，水渣混凝土的抗渗性能与普通混凝土抗渗性能基本一致，用水渣替代细骨料可以配制满足施工要求的抗渗混凝土。
(4)水渣混凝土的容重仅为2200kg/m3，而普通混凝土容重为2400kg/m3，这大大降低了工程实体的荷载。
本试验设计坍落度为160-200mm，均满足泵送混凝土要求，混凝土拌合物保水性和粘聚性较好。
在施工应用方面，选用B-3配合比作为C25混凝土强度等级，在施工中，混凝土没有发生泌水、离析现象，即混凝土的和易性较好，混凝土的工作性能也满足施工要求，同时混凝土成型后也没有出现蜂窝麻面等质量问题，完全达到了混凝土内实外光的要求。混凝土强度结果也满足C25强度等级要求。
三.结论
1.高炉水渣可以完全替代细骨料用于混凝土中，完全替代时水渣率的变化与普通混凝土中砂率变化相一致，水渣混凝土随着水灰比的变化，强度变化规律基本与普通混凝土的强度变化相一致，与普通混凝土一样能满足不同强度等级混凝土的要求。
2.水渣混凝土的容重仅为2200kg/m3，而普通混凝土容重为2400kg/m3，这在很大程度上降低了工程实体的荷载。
3.水渣混凝土的抗渗性能与普通混凝土抗渗性能基本一致，用水渣替代细骨料可以配制满足施工要求的抗渗混凝土。
4.水渣的容重仅为普通混凝土用砂容重的69％，而价格和砂的价格相当，在同一混凝土中水渣用量为普通混凝土砂用量的69％，这样就降低了混凝土的生产成本。
5.水渣完全替代细骨料用于混凝土中，解决了我国部分地区砂源不足和由于砂的质量不能满足混凝土要求而采取其他技术措施来满足要求势必增加混凝土的生产成本的问题。

Claims (1)

1.高炉水渣作为细骨料替代砂在配制混凝土中的应用，其特征在于：所述高炉水渣为容重大于800kg/m3且小于1600kg/m3的水渣，细度模数为1.8-3.3，且不含铁屑；所述混凝土的组成成分为7-9wt％水、10-20wt％水泥、19-26wt％高炉水渣、46-53wt％粗骨料、1.5-3.0wt％粉煤灰、1-2wt％矿粉和0.15-0.30wt％外加剂。
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