CN103159449A - 一种利用高炉重矿渣制备的耐热混凝土 - Google Patents

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苏兴文
李晓阳
王中杰
李颖
李琳琳
倪文
崔九霄
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Abstract

本发明涉及耐热混凝土生产领域，特别涉及一种利用高炉重矿渣制备的耐热混凝土，其特征在于，以矿渣粉和铝矾土为胶凝材料，选用不同粒径的高炉重矿渣作为粗、细骨料，以无水偏硅酸钠溶液为结合剂，其各组成原料重量百分比为：高炉重矿渣粗骨料5-10mm30-50％，高炉重矿渣细骨料0-5mm25-35％，矿渣粉10-25％，铝矾土5-20％，上述组分之和为100％；无水偏硅酸钠溶液占上述组分之和的10-15％。与现有技术相比，本发明的优点是：胶凝材料采用矿渣粉和铝矾土粉料，充分利用了现有的冶金渣资源，丰富了耐热混凝土原料的来源，降低了耐热混凝土的成本，解决了重矿渣难利用的难题，为重矿渣的利用开辟了新途径。

Description

一种利用高炉重矿渣制备的耐热混凝土
技术领域
本发明涉及耐热混凝土生产领域，特别涉及一种利用高炉重矿渣制备的耐热混凝土。
背景技术
矿渣粉是熔态高炉矿渣经过水淬、磨细形成的具有水硬特性的胶凝材料，目前，矿渣粉广泛利用在普通水泥混凝土行业，多作为混凝土的矿物掺合料使用。大量研究表明，碱金属的氢氧化物、硫酸盐、硅酸盐、碳酸盐等能够较好的激发矿渣的水硬活性，适合作为矿渣体系的激发剂。
高炉重矿渣是高炉在炼铁时产生的热熔矿渣自然冷却而成，主要化学成分中CaO、SiO2和MgO含量之和占总质量的95％以上，主要成份有铝方柱(钙黄长石，2CaO·Al2O3·SiO2)，钙长石(CaO·Al2O3·2SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)和硅酸一钙(CaO·SiO2)等。
传统的耐热混凝土多采用普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥等为胶凝材料、采用破碎后的天然岩石为骨料。公开号为CN102060489A专利描述了一种以矿渣硅酸盐水泥、天然玄武岩、高炉矿渣、粉煤灰等制备的耐热混凝土，其成分的重量配比如下：矿渣硅酸盐水泥405-487Kg；玄武石1041-1430Kg；粒化高炉矿渣810-887Kg；粉煤灰45-65Kg；减水剂7-9Kg；水150-190Kg，该耐热混凝土达到了耐热温度500℃、强度等级C40耐热混凝土的设计要求。
公开号CN101712542A专利描述了一种以水泥、水淬高炉矿渣为胶凝材料，以铁矿围岩为骨料的耐热混凝土，其耐热度为700℃，线变化率小于1％。
公开号CN1962527A专利描述了以耐酸粉料和粉煤灰为胶凝材料，石英砂和石英石为耐热混凝土的细骨料和粗骨料，以水玻璃和氟硅酸钠为结合剂和固化剂制备了一种防腐的耐酸耐热混凝土。该耐热混凝土耐热性能强，强度高，使用寿命长。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用高炉重矿渣制备的耐热混凝土，该耐热混凝土常温养护强度增长快，在500℃下长时间工作，其强度损失率较小、线变化率较小。
本发明是采用以下技术方案实现的：
一种利用高炉重矿渣制备的耐热混凝土，以矿渣粉和铝矾土为胶凝材料，选用不同粒径的高炉重矿渣作为粗骨料和细骨料，以无水偏硅酸钠溶液为结合剂，其各组成原料重量百分比为：
高炉重矿渣粗骨料  粒径5mm-10mm  30％-50％，
高炉重矿渣细骨料  粒径0mm-5mm  25％-35％，
矿渣粉  比表面积为  410-450m2/kg  10％-25％，
铝矾土  主要成分Al2O3 60％～70％，Al/Si≥12  粒径≤0.088mm  5％-20％，上述组分之和为100％；
无水偏硅酸钠溶液占上述组分之和的10％-15％，其质量百分浓度为22％-30％。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：胶凝材料采用矿渣粉和铝矾土粉料，不使用水泥，骨料采用高炉重矿渣，一方面充分利用了现有的冶金渣资源，丰富了耐热混凝土原料的来源，降低了生产耐热混凝土的成本；另一方面，解决了重矿渣难利用的难题，为重矿渣的利用开辟了新途径。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
下述实施例中，首先对高炉重矿渣进行破碎和筛分，选取粒径0mm-5mm高炉重矿渣用作耐热混凝土的细骨料；选取粒径5mm-10mm重矿渣作为耐热混凝土的粗骨料。
然后按重量百分比称取矿渣粉10％-25％，铝矾土粉料5％-20％进行混合搅拌，再掺入高炉重矿渣细骨料25％-35％、高炉重矿渣粗骨料30％-50％后，再次充分搅拌，再外加上述总质量10％-15％的无水偏硅酸钠溶液，该无水偏硅酸钠溶液的质量百分浓度为22％-30％，充分混合搅拌均匀，随后浇筑振实、养护3-5天后即可使用。其中铝矾土中主要成分Al2O360％～70％，Al/Si≥12。
实施例1
一种利用高炉重矿渣制备的耐热混凝土，其各组成原料重量百分比为：
高炉重矿渣细骨料  粒径  0mm-5mm  35％，
高炉重矿渣粗骨料  粒径  5mm-10mm  35％，
铝矾土  粒径  ≤0.088mm  10％，
矿渣粉  S 75级别  比表面积  410m2/kg  20％，
无水偏硅酸钠溶液(质量百分浓度为30％)  12％
将上述材料搅拌均匀，振动成型，常温养护48h，然后再110℃烘干24h。
该耐热混凝土测试结果为：110℃×24h后，抗折强度为3.9MPa，抗压强度为62.9MPa；500℃×5h烧后，抗折强度为3.6MPa，抗压强度为53.9Mpa，抗折强度损失率为7.7％，抗压强度损失率为14.3％，烧后线变化率为-0.1％。
实施例2
一种利用高炉重矿渣制备的耐热混凝土，其各组成原料重量百分比为：
高炉重矿渣细骨料  粒径  0mm-5mm  35％，
高炉重矿渣粗骨料  粒径  5mm-10mm  35％，
铝矾土  粒径  ≤0.088mm  10％，
矿渣粉  S 75级别  比表面积为450m2/kg  20％，
无水偏硅酸钠溶液(质量百分浓度为26％)  12％
将上述材料搅拌均匀，振动成型，常温养护48h，然后再110℃烘干24h。
该耐热混凝土测试结果为110℃×24h后，抗折强度为3.7MPa，抗压强度为61.1MPa；500℃×5h烧后抗折强度为3.2MPa，抗压强度为54.5Mpa，抗折强度损失率为13.5％，抗压强度损失率为10.8％，线变化率为-0.1％。
实施例3
一种利用高炉重矿渣制备的耐热混凝土，其各组成原料重量百分比为：
高炉重矿渣细骨料  粒径  0mm-5mm    35％
高炉重矿渣粗骨料  粒径  5mm-10mm    35％
铝矾土  粒径  ≤0.088mm    15％
矿渣粉  S 75级别  比表面积为410m2/kg  15％
无水偏硅酸钠溶液(质量百分浓度为22％)  15％
将上述材料搅拌均匀，振动成型，常温养护48h，然后再110℃烘干24h。
该耐热混凝土测试结果为110℃×24h后，抗折强度为3.4MPa，抗压强度为48.5MPa；500℃×5h烧后抗折强度为3.1MPa，抗压强度为41.2Mpa，抗折强度损失率为8.8％，抗压强度损失率为15.1％，线变化率为-0.4％。
实施例4
一种利用高炉重矿渣制备的耐热混凝土，其各组成原料重量百分比为：
高炉重矿渣细骨料  粒径  0mm-5mm  30％，
高炉重矿渣粗骨料  粒径  5mm-10mm  40％，
铝矾土  粒径  ≤0.088mm  20％，
矿渣粉  S 75级别  比表面积为410m2/kg  10％，
无水偏硅酸钠溶液(质量百分浓度为26％)  12％，
将上述材料搅拌均匀，振动成型，常温养护48h，然后再110℃烘干24h。
该耐热混凝土测试结果为110℃×24h后，抗折强度为4.3MPa，抗压强度为37.0MPa；500℃×5h烧后抗折强度为3.2MPa，抗压强度为31.3Mpa，抗折强度损失率为25.6％，抗压强度损失率为15.4％，线变化率为-0.2％。
实施例5
一种利用高炉重矿渣制备的耐热混凝土，其各组成原料重量百分比为：
高炉重矿渣细骨料  粒径  0mm-5mm  30％
高炉重矿渣粗骨料  粒径  5mm-10mm  40％
铝矾土  粒径  ≤0.088mm    10％
矿渣粉  S 75级别  比表面积为450m2/kg  20％
无水偏硅酸钠溶液(质量百分浓度为26％)  12％
将上述材料搅拌均匀，振动成型，常温养护48h，然后再110℃烘干24h。
该耐热混凝土测试结果为110℃×24h后，抗折强度为3.8MPa，抗压强度为60.2MPa；500℃×5h烧后抗折强度为3.6MPa，抗压强度为51.4Mpa，抗折强度损失率为5.1％，抗压强度损失率为14.6％，线变化率为-0.1％。
上述实施例中，所述的高炉重矿渣细骨料粒径0mm-5mm是指粒度大于0、小于等于5mm的细骨料；所述的高炉重矿渣粗骨料粒径5mm-10mm是指粒度大于5mm、小于等于10mm的粗骨料。
本发明耐热混凝土应用于耐热底座，能满足其常温养护强度增长快，在500℃下长时间工作，抗压强度≥40Mpa，抗压强度损失率≤40％，线变化率为±1％的技术要求。

Claims (1)

1.一种利用高炉重矿渣制备的耐热混凝土，其特征在于，以矿渣粉和铝矾土为胶凝材料，选用不同粒径的高炉重矿渣作为粗骨料和细骨料，以无水偏硅酸钠溶液为结合剂，其各组成原料重量百分比为：
高炉重矿渣粗骨料  粒径5mm-10mm  30％-50％，
高炉重矿渣细骨料  粒径0mm-5mm  25％-35％，
矿渣粉  比表面积为410-450m2/kg  10％-25％，
铝矾土  主要成分Al2O3 60％～70％，Al/Si≥12  粒径≤0.088mm  5％-20％，上述组分之和为100％；
无水偏硅酸钠溶液  占上述组分之和的10％-15％，其质量百分浓度为22％-30％。
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