CN110183167A - 一种掺杂金属骨料的高密度混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了本发明所述的一种掺杂金属骨料的高密度混凝土，包括以下重量份数的原料：钢渣300～450重量份数；煤矸石碎块100～140重量份数；粉煤灰120～140重量份数；水泥200～300重量份数，可选用625、625R硅酸盐水泥；细骨料50～85重量份数；粗骨料24～29重量份数，硼玻璃砂20～25重量份数；S105矿渣粉10～20重量份数；外加剂0.5～1重量份数；水200～250重量份数；黄砂280～350重量份数；镍渣5～12重量份数；发泡剂2～10重量份数；偏硅酸钠55～60重量份数；熟石灰38～43重量份数；硫酸锰15～25重量份数；再生硅藻土碎块30～45重量份数，还公开了其制备方法。本发明的掺杂金属骨料的高密度混凝土，耐久性能和工作性能均有很大的提高，达到了节能减排和降低成本的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种高密度混凝土，具体涉及一种高密度混凝土及其制备方法。
背景技术
钢渣是炼钢过程中产生的副产品，如今的产能非常壮观，包括炼钢过程中产生的煤渣也数量巨大，但是其利用率仅为10％，绝大部分钢渣仍然弃置，不仅占用农田，而且污染环境，钢渣大规模资源化的主要出路就是作为水泥原料和混凝土集料，目前钢渣利用率低的主要原因是由于钢渣稳定性不好，影响了其在工程建筑上的正常使用，影响钢渣稳定性的因素很多，主要是由于在炼钢过程中为了脱除杂质，常加入高钙、高镁材料作造渣剂，转炉炼钢采用溅渣护炉技术后，造渣剂中镁质成分增加，渣的粘度变大，因此随着冶炼时间缩短，钢渣中的氧化钙和氧化镁不能和二氧化硅等成分充分反应，形成了游离氧化钙和游离氧化镁存在于钢渣中，在作建材或工程材料使用时遇水会发生体积膨胀，随着我国环保意识增强和循环经济理念的树立，我国学者和技术人员不断尝试用磷渣、钢渣、粉煤灰等二次资源来作为碾压混凝土的掺合料，依靠金属粗骨料之间的嵌锁作用获得强度的，用水数量少、稠度低、能节约大量水泥，并且施工速度快、养护时间短，主要用于道路路面工程和水工坝体工程等。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提一种掺杂金属骨料的高密度混凝土及其制备方法，方便使用。
技术方案：本发明所述的一种掺杂金属骨料的高密度混凝土，包括以下重量份数的原料：
钢渣300～450重量份数；
煤矸石碎块100～140重量份数；
粉煤灰120～140重量份数；
水泥200～300重量份数，可选用625、625R硅酸盐水泥；
细骨料50～85重量份数，粒径为2.5～6.5mm的赤铁矿渣、和或细度模数为1.8～2.4之间的河砂；
粗骨料24～29重量份数，粒径为8.5～18.5mm的赤铁矿渣、和或抗压强度不低于200MP，粒径为5～10mm；
硼玻璃砂20～25重量份数；
S105矿渣粉10～20重量份数；
外加剂0.5～1重量份数；
水200～250重量份数；
黄砂280～350重量份数；
镍渣5～12重量份数；
发泡剂2～10重量份数；
偏硅酸钠55～60重量份数；
熟石灰38～43重量份数；
硫酸锰15～25重量份数；
再生硅藻土碎块30～45重量份数。
所述再生硅藻土碎块为浆状废弃硅藻土40～60重量份数与5～10重量份数表面改性剂制成。
所述表面改性剂由重量比为4～4.5：2～2.5：3～3.5的氢氧化钠固体、半水硫酸钙、甲基硅酸钾制成。
在混凝土中添加聚羧酸系混凝土超塑化剂，其减水率为45～75％。
所述钢渣的含铁量≤5％、f～CaO≤3％、表观密度≥3000kg/m3、松散体积密度≥2200kg/m3。
所述粉煤灰采用优质Ⅰ级特细粉煤灰，其比表面积大于1000m2/kg。
所述钢渣含铁量优选为0.01％～0.5％、f～CaO含量为0.05％～2％。
所述钢渣包括粉状钢渣以及针状钢渣，所述针状钢渣长度为1～5mm，其直径为0.1～0.2mm，粉状钢渣的粒径为20～30μm，其中，粉状钢渣占比不高于30％，针状钢渣占比为不低于70％。
一种掺杂金属骨料的高密度混凝土的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将水泥、细骨料、粗骨料、硼玻璃砂、S105矿渣粉、水、镍渣、黄砂、熟石灰、再生硅藻土碎块用搅拌机混合均匀，得到第一混合料；
步骤2：向得到的第一混合料中加入外加剂、发泡剂、偏硅酸钠、硫酸锰混合均匀，得到第二混合料；
步骤3：钢渣选自工厂废弃的粒径小于45μm的粉末状钢渣，以及车床废弃的针状钢渣；
步骤4：钢渣投入到激发剂溶液中，用震荡机进行搅拌，使其成悬浮液状态，辅加以超声波对其振动，保持其悬浮液状态，并向该悬浮液中加入2～3％稀盐酸溶液，此过程的温度控制在75～85℃，至该悬浮液酸碱度为中性，使用分离机分离出粉状钢渣、针状钢渣；
步骤5：将步骤4中的悬浮液静止至粉状钢渣沉淀于底部，滤掉水分后将粉状钢渣放入清水池中清洗4～6次，将洗净的粉状钢渣进行研磨，研磨后的粉状钢渣放入离心机内并加入酒精溶液，使用离心机筛选出粒径为20～30μm的粉状钢渣，将30～45μm粉状钢渣分离出并再次研磨、离心，直至粉状钢渣达到粒径20～30μm的标准；
步骤6：将烘干的钢屑与偏硼酸钠混合后在1200℃下煅烧10min，然后每隔15min分别降温至1000℃、800℃、700℃，在700℃保温0.5～2h，后放入水中急冷淬处理；
步骤7：将热处理后的钢渣加入步骤2得到的第二混合料中混合均匀，得到所要制备的混凝土浆料；
步骤8：将步骤7中制备的混凝土浆料导入料槽中注模，经蒸汽预养护，以20℃/h的速度升温，温度控制在55℃～65℃，于静养室预养10～12h；
步骤9：脱除模具，放入养护室，通入蒸汽，以25℃/h的速度升温，直至温度达到60～75℃，养护20～24h后取出，于室温下冷却，得到掺杂金属骨料的高密度混凝土。
步骤6中冷淬处理前，将钢渣加热到100～150℃，保温5～20h时效处理。
有益效果：本发明的一种掺杂金属骨料的高密度混凝土及其制备方法，制备出的纳米级的粉末状钢渣、以及微小尺寸的针状钢渣作为掺合料，解决了工业钢质废渣对环境的危害，而且粉末状钢渣的胶凝活性大、耐磨性好，针状钢渣作为骨架支撑性好，镍渣与煤矸石碎块、粗砂、细砂、矿渣粉、再生硅藻土碎块之间形成嵌挤形态，提高了钢渣、以及粗细骨料颗粒间的内摩擦阻力和结合力，增大了钢渣、以及粗细骨料的自密度，提高了骨料的耐老化性、耐候性，以及使用寿命，致密的结构可以扩展到骨料表面，使得混凝土的耐久性能和工作性能均有很大的提高，达到了节能减排和降低成本的效果。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
本发明的一种掺杂金属骨料的高密度混凝土，包括以下重量份数的原料：
钢渣300～450重量份数；
煤矸石碎块100～140重量份数；
粉煤灰120～140重量份数；
水泥200～300重量份数，可选用625、625R硅酸盐水泥；
细骨料50～85重量份数，粒径为2.5～6.5mm的赤铁矿渣、和或细度模数为1.8～2.4之间的河砂；
粗骨料24～29重量份数，粒径为8.5～18.5mm的赤铁矿渣、和或抗压强度不低于200MP，粒径为5～10mm；
硼玻璃砂20～25重量份数；
S105矿渣粉10～20重量份数；
外加剂0.5～1重量份数；
水200～250重量份数；
黄砂280～350重量份数；
镍渣5～12重量份数；
发泡剂2～10重量份数；
偏硅酸钠55～60重量份数；
熟石灰38～43重量份数；
硫酸锰15～25重量份数；
再生硅藻土碎块30～45重量份数。
再生硅藻土碎块为浆状废弃硅藻土40～60重量份数与5～10重量份数表面改性剂制成。
表面改性剂由重量比为4～4.5：2～2.5：3～3.5的氢氧化钠固体、半水硫酸钙、甲基硅酸钾制成。
在混凝土中添加聚羧酸系混凝土超塑化剂，其减水率为45～75％。
钢渣的含铁量≤5％、f～CaO≤3％、表观密度≥3000kg/m3、松散体积密度≥2200kg/m3。
粉煤灰采用优质Ⅰ级特细粉煤灰，其比表面积大于1000m2/kg。
钢渣含铁量优选为0.01％～0.5％、f～CaO含量为0.05％～2％。
钢渣包括粉状钢渣以及针状钢渣，针状钢渣长度为1～5mm，其直径为0.1～0.2mm，粉状钢渣的粒径为20～30μm，其中，粉状钢渣占比不高于30％，针状钢渣占比为不低于70％。
一种掺杂金属骨料的高密度混凝土的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将水泥、细骨料、粗骨料、硼玻璃砂、S105矿渣粉、水、镍渣、黄砂、熟石灰、再生硅藻土碎块用搅拌机混合均匀，得到第一混合料；
步骤2：向得到的第一混合料中加入外加剂、发泡剂、偏硅酸钠、硫酸锰混合均匀，得到第二混合料；
步骤3：钢渣选自工厂废弃的粒径小于45μm的粉末状钢渣，以及车床废弃的针状钢渣；
步骤4：钢渣投入到激发剂溶液中，用震荡机进行搅拌，使其成悬浮液状态，辅加以超声波对其振动，保持其悬浮液状态，并向该悬浮液中加入2～3％稀盐酸溶液，此过程的温度控制在75～85℃，至该悬浮液酸碱度为中性，使用分离机分离出粉状钢渣、针状钢渣；
步骤5：将步骤4中的悬浮液静止至粉状钢渣沉淀于底部，滤掉水分后将粉状钢渣放入清水池中清洗4～6次，将洗净的粉状钢渣进行研磨，研磨后的粉状钢渣放入离心机内并加入酒精溶液，使用离心机筛选出粒径为20～30μm的粉状钢渣，将30～45μm粉状钢渣分离出并再次研磨、离心，直至粉状钢渣达到粒径20～30μm的标准；
步骤6：将烘干的钢屑与偏硼酸钠混合后在1200℃下煅烧10min，然后每隔15min分别降温至1000℃、800℃、700℃，在700℃保温0.5～2h，后放入水中急冷淬处理；
步骤7：将热处理后的钢渣加入步骤2得到的第二混合料中混合均匀，得到所要制备的混凝土浆料；
步骤8：将步骤7中制备的混凝土浆料导入料槽中注模，经蒸汽预养护，以20℃/h的速度升温，温度控制在55℃～65℃，于静养室预养10～12h；
步骤9：脱除模具，放入养护室，通入蒸汽，以25℃/h的速度升温，直至温度达到60～75℃，养护20～24h后取出，于室温下冷却，得到掺杂金属骨料的高密度混凝土。
步骤6中冷淬处理前，将钢渣加热到100～150℃，保温5～20h时效处理。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
Claims (10)
1.一种掺杂金属骨料的高密度混凝土，其特征在于：包括以下重量份数的原料：
钢渣300～450重量份数；
煤矸石碎块100～140重量份数；
粉煤灰120～140重量份数；
水泥200～300重量份数，可选用625、625R硅酸盐水泥；
细骨料50～85重量份数，粒径为2.5～6.5mm的赤铁矿渣、和或细度模数为1.8～2.4之间的河砂；
粗骨料24～29重量份数，粒径为8.5～18.5mm的赤铁矿渣、和或抗压强度不低于200MP，粒径为5～10mm；
硼玻璃砂20～25重量份数；
S105矿渣粉10～20重量份数；
外加剂0.5～1重量份数；
水200～250重量份数；
黄砂280～350重量份数；
镍渣5～12重量份数；
发泡剂2～10重量份数；
偏硅酸钠55～60重量份数；
熟石灰38～43重量份数；
硫酸锰15～25重量份数；
再生硅藻土碎块30～45重量份数。
2.根据权利要求1所述的掺杂金属骨料的高密度混凝土，其特征在于：所述再生硅藻土碎块为浆状废弃硅藻土40～60重量份数与5～10重量份数表面改性剂制成。
3.根据权利要求2所述的掺杂金属骨料的高密度混凝土，其特征在于：所述表面改性剂由重量比为4～4.5：2～2.5：3～3.5的氢氧化钠固体、半水硫酸钙、甲基硅酸钾制成。
4.根据权利要求1所述的掺杂金属骨料的高密度混凝土，其特征在于：在混凝土中添加聚羧酸系混凝土超塑化剂，其减水率为45～75％。
5.根据权利要求1所述的掺杂金属骨料的高密度混凝土，其特征在于：所述钢渣的含铁量≤5％、f～CaO≤3％、表观密度≥3000kg/m3、松散体积密度≥2200kg/m3。
6.根据权利要求1所述的掺杂金属骨料的高密度混凝土，其特征在于：所述粉煤灰采用优质Ⅰ级特细粉煤灰，其比表面积大于1000m2/kg。
7.根据权利要求5所述的掺杂金属骨料的高密度混凝土，其特征在于：所述钢渣含铁量优选为0.01％～0.5％、f～CaO含量为0.05％～2％。
8.根据权利要求1所述的掺杂金属骨料的高密度混凝土，其特征在于：所述钢渣包括粉状钢渣以及针状钢渣，所述针状钢渣长度为1～5mm，其直径为0.1～0.2mm，粉状钢渣的粒径为20～30μm，其中，粉状钢渣占比不高于30％，针状钢渣占比为不低于70％。
9.一种掺杂金属骨料的高密度混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将水泥、细骨料、粗骨料、硼玻璃砂、S105矿渣粉、水、镍渣、黄砂、熟石灰、再生硅藻土碎块用搅拌机混合均匀，得到第一混合料；
步骤2：向得到的第一混合料中加入外加剂、发泡剂、偏硅酸钠、硫酸锰混合均匀，得到第二混合料；
步骤3：钢渣选自工厂废弃的粒径小于45μm的粉末状钢渣，以及车床废弃的针状钢渣；
步骤4：钢渣投入到激发剂溶液中，用震荡机进行搅拌，使其成悬浮液状态，辅加以超声波对其振动，保持其悬浮液状态，并向该悬浮液中加入2～3％稀盐酸溶液，此过程的温度控制在75～85℃，至该悬浮液酸碱度为中性，使用分离机分离出粉状钢渣、针状钢渣；
步骤5：将步骤4中的悬浮液静止至粉状钢渣沉淀于底部，滤掉水分后将粉状钢渣放入清水池中清洗4～6次，将洗净的粉状钢渣进行研磨，研磨后的粉状钢渣放入离心机内并加入酒精溶液，使用离心机筛选出粒径为20～30μm的粉状钢渣，将30～45μm粉状钢渣分离出并再次研磨、离心，直至粉状钢渣达到粒径20～30μm的标准；
步骤6：将烘干的钢屑与偏硼酸钠混合后在1200℃下煅烧10min，然后每隔15min分别降温至1000℃、800℃、700℃，在700℃保温0.5～2h，后放入水中急冷淬处理；
步骤7：将热处理后的钢渣加入步骤2得到的第二混合料中混合均匀，得到所要制备的混凝土浆料；
步骤8：将步骤7中制备的混凝土浆料导入料槽中注模，经蒸汽预养护，以20℃/h的速度升温，温度控制在55℃～65℃，于静养室预养10～12h；
步骤9：脱除模具，放入养护室，通入蒸汽，以25℃/h的速度升温，直至温度达到60～75℃，养护20～24h后取出，于室温下冷却，得到掺杂金属骨料的高密度混凝土。
10.根据权利要求9所述的掺杂金属骨料的高密度混凝土的制备方法，其特征在于：步骤6中冷淬处理前，将钢渣加热到100～150℃，保温5～20h时效处理。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20190830 |
|
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