CN110395926A - 一种钢渣混合料及其制备方法和徐变性能检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钢渣混合料及其制备方法、应用和徐变性能检测方法，属于废物利用及建筑材料领域。该钢渣混合料的制备方法包括以下步骤：先对钢渣进行筛分，得到细骨料、中骨料、粗骨料，备用；接着，称取以下组分：细骨料、中骨料、粗骨料、矿粉和水，备用；然后，将上述称取的各组分混合在一起，并置于密封空间中进行焖料处理后，再搅拌均匀，即可得到钢渣混合料。本发明提供的钢渣混合料强度高，其通过控制钢渣混合料中含水量、矿粉用量以及合理控制钢渣骨料中不同粒径骨料的占比，可以降低钢渣混合料的徐变系数。另外，本发明提供的徐变性能检测方法，操作方便，检测的准确性高，其能很好地反应钢渣混合料的徐变系数变化规律。

Description

一种钢渣混合料及其制备方法和徐变性能检测方法
技术领域
本发明涉及废物利用及建筑材料领域，具体是一种钢渣混合料及其制备方法和徐变性能检测方法。
背景技术
钢渣，是炼钢过程中的一种副产品，其是由铁中的硅、锰、磷、硫等杂质材料在熔炼过程中氧化成的各种氧化物，并与溶剂反应生成的盐类所组成的。其中钢渣含有多种有用成分，譬如氧化铁、氧化钙、氧化硅、氧化镁、氧化铝和硅酸三钙等。
目前，现有技术中，有通过使用钢渣作为生产混凝土的掺和料，从而使钢渣可以得到回收利用。然而，目前以钢渣作为原料的混凝土，由于含水量较高，且掺有较多的水泥，其水灰比较高，使得混凝土凝结硬化后残留在其内部的工艺水就越多，而水的挥发和不断逸出会使空隙产生的越来越多，从而会导致混凝土的徐变系数变大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钢渣混合料及其制备方法和徐变性能检测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
一种钢渣混合料的制备方法，包括以下步骤：
(1)对钢渣进行筛分，得到细骨料、中骨料、粗骨料，备用；所述细骨料的粒径大于0mm，且小于5mm；所述中骨料的粒径不小于5mm，且不大于10mm；所述粗骨料的粒径大于10mm，但不大于20mm；
(2)按照质量分数计，称取以下组分：细骨料28％-43％、中骨料20％-25％、粗骨料28％-33％、矿粉4％-8％、水5％-6％，各组分的质量分数加和为100％，备用；
(3)将上述称取的各组分混合在一起，并置于密封空间中进行焖料处理后，再搅拌均匀，得到钢渣混合料。
本发明实施例采用的一种优选方案，所述钢渣的密度为(3-3.5)×103kg/m3。
本发明实施例采用的另一种优选方案，所述矿粉中氧化钙的质量占比为40％-60％。
本发明实施例采用的另一种优选方案，所述矿粉中二氧化硅的质量占比为15％-25％。
本发明实施例采用的另一种优选方案，所述的步骤(3)中，焖料处理的时间为8-15h。
本发明实施例还提供了一种采用上述制备方法制得的钢渣混合料。
本发明实施例还提供了一种上述钢渣混合料在制备建筑材料中的应用。
本发明实施例还提供了一种上述钢渣混合料的徐变性能检测方法，其包括以下步骤：
S1、先用润滑剂对模具的内壁进行涂抹，然后将钢渣混合料添加到模具内；
S2、对模具内的钢渣混合料进行压制成型，成型后，再进行脱模，得到成型块；
S3、先对成型块进行洒水养护，然后将成型块浸泡在水中进行泡水养护，得到试验块；
S4、将试验块进行无侧限抗压强度测试，得到试验块的破坏荷载；
S5、根据试验块的破坏荷载，对试验块施加外力，并持续一个龄期，测量得到试验块的初始变形值和总变形值；
S6、根据试验块的初始变形值和总变形值，计算得到该龄期试验块的徐变系数。
本发明实施例采用的另一种优选方案，所述的润滑剂为凡士林或机油。
本发明实施例采用的另一种优选方案，所述的步骤S2中，成型18-30h后，再进行脱模。
本发明实施例采用的另一种优选方案，所述的步骤S3中，脱模18-30h后，对成型块进行洒水养护。
本发明实施例采用的另一种优选方案，所述的步骤S3中，洒水养护的时间为5-7天，泡水养护的时间为18-30h。
本发明实施例采用的另一种优选方案，所述的步骤S5中，对试验块施加的外力是试验块的破坏荷载的0.3-0.5倍。
与现有技术相比，本发明实施例的有益效果是：
(1)本发明实施例提供的钢渣混合料强度高，可以用作于路面建设等建筑材料，其通过控制钢渣混合料中含水量以及矿粉用量，可以降低钢渣混合料的徐变系数；另外，本发明实施例还通过合理控制钢渣骨料中不同粒径骨料的占比，也可以降低钢渣混合料的徐变系数。
(2)本发明实施例提供的徐变性能检测方法，操作方便，检测的准确性高，其能很好地反应钢渣混合料的徐变系数变化规律。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
该实施例提供了一种钢渣混合料及其制备方法，其包括以下步骤：
(1)对钢渣进行筛分，得到细骨料、中骨料、粗骨料，并对细骨料、中骨料、粗骨料进行干燥处理，直至细骨料、中骨料、粗骨料的质量均不再发生变化(干燥处理后的细骨料、中骨料、粗骨料均为灰白色)，备用；其中，所述细骨料的粒径大于0mm，且小于5mm；所述中骨料的粒径不小于5mm，且不大于10mm；所述粗骨料的粒径大于10mm，但不大于20mm；另外，钢渣为唐山钢铁有限责任公司提供的氧化性钢渣(陈放期至少半年以上)，其密度为3×103kg/m3。
(2)称取2240g的细骨料、2000g的中骨料、2640g的粗骨料、640g的矿粉以及480g的水，备用；其中，矿粉为唐山钢铁建设有限公司的哈斯克试验室所提供的矿粉；另外，该矿粉中氧化钙的质量占比为40％，矿粉中二氧化硅的质量占比为15％。其中，水的添加量是通过击实试验进行确定的。
击实试验的具体步骤如下：按照上述配比的细骨料、中骨料、粗骨料和矿粉的含量将加水率依次从4％、4.5％、5％、5.5％、6％、6.5％、7％开始加水适配每组加水量做好标记。并进行焖料时间为12小时，为防止水分蒸发损失，加水拌完后的混合料用保鲜膜进行覆盖密封严实。在击实试验开始前再添加矿粉搅拌均匀后进行击实试验，其中，本试验采用重型击实试验，调试击实仪一切正常后进行击实试验。击实桶内壁和下压块均涂抹凡士林，固定击实桶，设定锤击次数98次，分三层试样进行击实，每层均匀进行填料。第一层装料时适当的多填防止底层的粗骨料被击碎，每层试样高度宜相等。最后一层击实完成时，超出击实桶顶的试样高度应小于6mm，超出高度过大的试件应作废，所以务必保证最后一层填料的数量。击实完成后取下击实桶刮平顶部多余的混合料。倒出击实桶内的混合料称此时的湿重，做好标记放入干燥箱内进行烘干，经试验发现4小时后质量不再发生变化此时可认为混合料内不含水分。分别计算每组的湿密度和干密度以及向对应的含水量和加水量。根据湿密度计算配比试验块的质量及每种成分的质量，得到最佳的含水量，从而确定添加水的质量范围。
(3)将上述称取的各组分混合在一起，并置于盆中，用保鲜膜进行密封，然后进行焖料处理8h后，再搅拌均匀，即可得到钢渣混合料。该钢渣混合料可以作为路面建设等建筑材料。
实施例2
该实施例提供了一种钢渣混合料及其制备方法，其包括以下步骤：
(1)对钢渣进行筛分，得到细骨料、中骨料、粗骨料，并对细骨料、中骨料、粗骨料进行干燥处理，直至细骨料、中骨料、粗骨料的质量均不再发生变化(干燥处理后的细骨料、中骨料、粗骨料均为灰白色)，备用；其中，所述细骨料的粒径大于0mm，且小于5mm；所述中骨料的粒径不小于5mm，且不大于10mm；所述粗骨料的粒径大于10mm，但不大于20mm；另外，钢渣为唐山钢铁有限责任公司提供的氧化性钢渣(陈放期至少半年以上)，其密度为3.5×103kg/m3。
(2)称取3440g的细骨料、1600g的中骨料、2240g的粗骨料、320g的矿粉以及400g的水，备用；其中，矿粉为唐山钢铁建设有限公司的哈斯克试验室所提供的矿粉；另外，该矿粉中氧化钙的质量占比为60％，矿粉中二氧化硅的质量占比为25％。
(3)将上述称取的各组分混合在一起，并置于盆中，用保鲜膜进行密封，然后进行焖料处理15h后，再搅拌均匀，即可得到钢渣混合料。该钢渣混合料可以作为路面建设等建筑材料。
实施例3
该实施例提供了一种钢渣混合料及其制备方法，其包括以下步骤：
(1)对钢渣进行筛分，得到细骨料、中骨料、粗骨料，并对细骨料、中骨料、粗骨料进行干燥处理，直至细骨料、中骨料、粗骨料的质量均不再发生变化(干燥处理后的细骨料、中骨料、粗骨料均为灰白色)，备用；其中，所述细骨料的粒径大于0mm，且小于5mm；所述中骨料的粒径不小于5mm，且不大于10mm；所述粗骨料的粒径大于10mm，但不大于20mm；另外，钢渣为唐山钢铁有限责任公司提供的氧化性钢渣(陈放期至少半年以上)，其密度为3.3×103kg/m3。
(2)称取3200g的细骨料、1640g的中骨料、2240g的粗骨料、480g的矿粉以及440g的水，备用；其中，矿粉为唐山钢铁建设有限公司的哈斯克试验室所提供的矿粉；另外，该矿粉中氧化钙的质量占比为50％，矿粉中二氧化硅的质量占比为20％。
(3)将上述称取的各组分混合在一起，并置于盆中，用保鲜膜进行密封，然后进行焖料处理12h后，再搅拌均匀，即可得到钢渣混合料。该钢渣混合料可以作为路面建设等建筑材料。
实施例4
该实施例提供了一种上述钢渣混合料的徐变性能检测方法，其包括以下步骤：
(1)先用润滑剂对模具的内壁进行涂抹，然后将上述实施例3制得的钢渣混合料添加到模具内；具体的，润滑剂可以选用凡士林，模具可选用直径为150mm，高度为150mm的圆柱型模具。另外，在往模具添加钢渣混合料时，需要将钢渣混合料分三次均匀倒入模具之中，以防止灌料过程中出现离析现象，其中，第一次均匀倒入后，用小铁棒轻轻敲击钢渣混合料，使钢渣混合料在模具内均匀放置；第二次倒入的钢渣混合料要比前一次少一些，倒完后同样的用小铁棒将钢渣混合料放置均匀；第三次将钢渣混合料均匀地填满到模具内。
(2)将上述得到的装有钢渣混合料的模具放入压力机中，对模具内的钢渣混合料进行压制成型，成型18h后，再用液压脱模器进行脱模，脱出的实验块注意轻放，重点注意不要触碰试验块的边缘，此时的试验块基本无强度，得到成型块；其中，压力机的加载值为1300kN。
(3)脱模18h后，对成型块进行洒水养护5天，每天的早上和晚上各对成型块进行均匀洒水一次；洒水养护结束后，再将成型块浸泡在水中进行泡水养护18h，便可得到徐变性能检测所需的试验块。
(4)将试验块使用应变控制式无侧限压缩仪进行7天龄期的无侧限抗压强度测试，得到7天龄期试验块的破坏荷载为73.2kN(在进行无侧限抗压强度时注意保证加载速率的一致性，保证试验结果的准确性)。
(5)根据试验块的破坏荷载，用弹簧式徐变仪对试验块施加外力，并持续一个龄期，用数显位移计测量得到试验块的初始变形值和总变形值。
(6)根据试验块的初始变形值和总变形值，计算得到该龄期试验块的徐变系数。
实施例5
该实施例提供了一种上述钢渣混合料的徐变性能检测方法，其包括以下步骤：
(1)先用润滑剂对模具的内壁进行涂抹，然后将上述实施例3制得的钢渣混合料添加到模具内；具体的，润滑剂可以选用凡士林，模具可选用直径为150mm，高度为150mm的圆柱型模具。另外，在往模具添加钢渣混合料时，需要将钢渣混合料分三次均匀倒入模具之中，其中，第一次均匀倒入后，用小铁棒轻轻敲击钢渣混合料，使钢渣混合料在模具内均匀放置；第二次倒入的钢渣混合料要比前一次少一些，倒完后同样的用小铁棒将钢渣混合料放置均匀；第三次将钢渣混合料均匀地填满到模具内。
(2)将上述得到的装有钢渣混合料的模具放入压力机中，对模具内的钢渣混合料进行压制成型，成型30h后，再用液压脱模器进行脱模，脱出的实验块注意轻放，重点注意不要触碰试验块的边缘，此时的试验块基本无强度，得到成型块；其中，压力机的加载值为1300kN。
(3)脱模30h后，对成型块进行洒水养护7天，每天的早上和晚上各对成型块进行均匀洒水一次；洒水养护结束后，再将成型块浸泡在水中进行泡水养护30h，便可得到徐变性能检测所需的试验块。
(4)将试验块使用应变控制式无侧限压缩仪进行14天龄期无侧限抗压强度测试，得到14天龄期试验块的破坏荷载为128.5kN(在进行无侧限抗压强度时注意保证加载速率的一致性，保证试验结果的准确性)。
(5)根据试验块的破坏荷载，用弹簧式徐变仪对试验块施加外力，并持续一个龄期，用数显位移计测量得到试验块的初始变形值和总变形值；其中，对试验块施加的外力为试验块的破坏荷载的0.5倍，即对试验块施加外力为67.5kN。
(6)根据试验块的初始变形值和总变形值，计算得到该龄期试验块的徐变系数。
实施例6
该实施例提供了一种上述钢渣混合料的徐变性能检测方法，其包括以下步骤：
(1)先用润滑剂对模具的内壁进行涂抹，然后将上述实施例3制得的钢渣混合料添加到模具内；具体的，润滑剂可以选用凡士林，模具可选用直径为150mm，高度为150mm的圆柱型模具。另外，在往模具添加钢渣混合料时，需要将钢渣混合料分三次均匀倒入模具之中，其中，第一次均匀倒入后，用小铁棒轻轻敲击钢渣混合料，使钢渣混合料在模具内均匀放置；第二次倒入的钢渣混合料要比前一次少一些，倒完后同样的用小铁棒将钢渣混合料放置均匀；第三次将钢渣混合料均匀地填满到模具内。
(2)将上述得到的装有钢渣混合料的模具放入压力机中，对模具内的钢渣混合料进行压制成型，成型24h后，再用液压脱模器进行脱模，脱出的实验块注意轻放，重点注意不要触碰试验块的边缘，此时的试验块基本无强度，得到成型块；其中，压力机的加载值为1300kN。
(3)脱模24h后，对成型块进行洒水养护6天，每天的早上和晚上各对成型块进行均匀洒水一次；洒水养护结束后，再将成型块浸泡在水中进行泡水养护24h，便可得到徐变性能检测所需的试验块。
(4)将试验块使用应变控制式无侧限压缩仪进行28天龄期无侧限抗压强度测试，得到28天龄期试验块的破坏荷载为149.6kN(在进行无侧限抗压强度时注意保证加载速率的一致性，保证试验结果的准确性)。
(5)根据试验块的破坏荷载，用弹簧式徐变仪对试验块施加外力，并持续一个龄期，用数显位移计测量得到试验块的初始变形值和总变形值；其中，对试验块施加的外力为试验块的破坏荷载的0.4倍，即对试验块施加外力为58kN。其中，每台徐变仪上放4个试验块采用叠放的方式，上下两个试验块为垫块，中间两个试验块为徐变试验块。安装固定好位移计，在试验块叠放时务必保证四个试验块的垂直度，试验块中心与徐变仪的中心线重合。按照不同龄期的试验块配备同条件收缩试验块。加载至算好的徐变应力记录好瞬时变形值。按照试验天数记录好相对应的变形值。
(6)根据试验块的初始变形值和总变形值，计算得到该龄期试验块的徐变系数。
按照上述实施例4-6提供的徐变性能检测方法分别对7天、14天和28天龄期的试验块施加不同的外力(徐变应力)进行徐变性能检测，得到对应的压缩变形值和收缩变形值，其检测结果如下表1-3。(表1的徐变应力为破坏荷载的30％，表2的徐变应力为破坏荷载的40％，表3的徐变应力为破坏荷载的50％，)
表1
表2
表3
其中，徐变系数φt的计算公式如下：
式中，εct为经过t天龄期后的徐变应变值，ε0为初始徐变应变值，εt为经过t天龄期后的收缩值，ΔLt为经过t天龄期后的压缩变形值，ΔL0为初始压缩变形值，Lb为测量标距(试验块的原始高度)。
从上表1-3，可以看出，本发明实施例提供的钢渣混合料强度高，具有较小的徐变系数。另外，本发明实施例提供的徐变性能检测方法，操作方便，准确性高，其能很好地反应钢渣混合料的徐变系数变化规律。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种钢渣混合料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对钢渣进行筛分，得到细骨料、中骨料、粗骨料，备用；所述细骨料的粒径大于0mm，且小于5mm；所述中骨料的粒径不小于5mm，且不大于10mm；所述粗骨料的粒径大于10mm，但不大于20mm；
(2)将上述得到的细骨料、中骨料和粗骨料进行干燥，备用；
(3)按照质量分数计，称取以下组分：细骨料28％-43％、中骨料20％-25％、粗骨料28％-33％、矿粉4％-8％、水5％-6％，各组分的质量分数加和为100％，备用；
(4)将上述称取的各组分混合在一起，并置于密封空间中进行焖料处理后，再搅拌均匀，得到钢渣混合料。
2.根据权利要求1所述的一种钢渣混合料的制备方法，其特征在于，所述钢渣的密度为(3-3.5)×103kg/m3。
3.根据权利要求1所述的一种钢渣混合料的制备方法，其特征在于，所述矿粉中氧化钙的质量占比为40％-60％。
4.根据权利要求3所述的一种钢渣混合料的制备方法，其特征在于，所述矿粉中二氧化硅的质量占比为15％-25％。
5.根据权利要求1所述的一种钢渣混合料的制备方法，其特征在于，所述的步骤(3)中，焖料处理的时间为8-15h。
6.一种如权利要求1-5中任一项所述的制备方法制得的钢渣混合料。
7.一种如权利要求6所述的钢渣混合料在制备建筑材料中的应用。
8.一种如权利要求6所述的钢渣混合料的徐变性能检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、先用润滑剂对模具的内壁进行涂抹，然后将钢渣混合料添加到模具内；
S2、对模具内的钢渣混合料进行压制成型，成型后，再进行脱模，得到成型块；
S3、先对成型块进行洒水养护，然后将成型块浸泡在水中进行泡水养护，得到试验块；
S4、将试验块进行无侧限抗压强度测试，得到试验块的破坏荷载；
S5、根据试验块的破坏荷载，对试验块施加外力，并持续一个龄期，测量得到试验块的初始变形值和总变形值；
S6、根据试验块的初始变形值和总变形值，计算得到该龄期试验块的徐变系数。
9.根据权利要求8所述的钢渣混合料的徐变性能检测方法，其特征在于，所述的步骤S2中，成型18-30h后，再进行脱模。
10.根据权利要求8所述的钢渣混合料的徐变性能检测方法，其特征在于，所述的步骤S5中，对试验块施加的外力是试验块的破坏荷载的0.3-0.5倍。
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