一种掺合钢渣粉的混凝土及其制备方法与流程

1.本技术涉及混凝土领域，更具体地说，它涉及一种掺合钢渣粉的混凝土及其制备方法。


背景技术：

2.我国是世界钢铁生产大国，2012年粗钢产量达到7.16亿吨，冶炼过程产生出高炉矿渣2亿多吨、各类钢渣近1亿吨，目前矿渣已基本得到综合利用，矿渣微粉生产技术及产品应用已十分成熟，综合利用率超过80％；钢渣是炼钢过程中排出的废渣，列属于《资源综合利用企业所得税优惠目录》。在其他原材料资源愈发紧缺、价格不断上涨的背景下，钢渣将迎来作为新型可用资源的普及发展，而钢渣由于硬度高、粉磨难度大，目前钢渣综合利用多是进行除铁处理，还没有得到更深层次的全面利用，综合利用率仅20％，历年累计堆存的钢渣不仅占用了大量的土地资源，严重污染了生态环境，也造成了大量可利用资源的浪费，属于工业废渣亟待治理。
3.相关技术中将钢渣代替水泥加入混凝土中，但是制备的混凝土的强度效果并不理想。


技术实现要素：

4.为了提高钢渣混凝土的抗压强度，本技术提供一种掺合钢渣粉的混凝土及其制备方法。
5.第一方面，本技术提供一种掺合钢渣粉的混凝土，采用如下的技术方案：一种掺合钢渣粉的混凝土，包括以下重量份的原材料：水泥180-190份、矿粉100-110份、集料1700-1800份、水170-200份、增强纤维20-30份、复合钢渣粉90-100份、减水剂4-10份、外加剂8-10份；所述复合钢渣粉包括钢渣粉、粉煤灰和脱硫石膏，所述钢渣粉、粉煤灰和脱硫石膏的质量比为(3-5)：(2-4)：(0.2-0.4)。
6.通过采用上述技术方案，钢渣微粉、粉煤灰的复合在后期对混凝土强度的发展能起到“叠加作用”，水泥对混凝土早期强度起主要作用，粉煤灰的“火山灰效应”主要在后期发挥。钢渣微粉活性较差，其水化作用也主要体现在后期。并且后期水泥水化产生的ca(oh)2会激发钢渣微粉和粉煤灰的“火山灰效应”，因而两者对于混凝土后期强度的发展起到了互补作用；脱硫石膏参与体系反应，生成钙矾石晶体，针杆状的钙矾石晶体与c-s-h凝胶交错生长，形成致密网络状结构，降低孔隙率，并且脱硫石膏对粉煤灰起到活性激发作用，加深了反应程度，增加了试块中c-s-h含量，同时也促进水化产物中高钙硅比(c/s)水化硅酸钙向低c/s水化硅酸钙的转化，因此提高了胶凝试块的力学性能；钢渣微粉、粉煤灰和脱硫石膏的三者体系相互影响激发，共同提高混凝土的力学
性能。
7.优选的，所述钢渣粉、粉煤灰和脱硫石膏的质量比为3：2：0.3。
8.通过采用上述技术方案，钢渣粉、粉煤灰和脱硫石膏的质量比为3：2：0.3时，混凝土的抗压强度较好。
9.优选的，所述复合钢渣粉中还添加有元明粉。
10.通过采用上述技术方案，元明粉和脱硫石膏作为激发剂共同提高钢渣活性和稳定性，消除游离钙、金属铁及氧化镁对安定性的影响。
11.优选的，所述元明粉和脱硫石膏的重量比为(0.7-0.8):1。
12.通过采用上述技术方案，元明粉和脱硫石膏的重量比为(0.7-0.8):1时，制备的混凝土的力学性能较好。
13.优选的，所述外加剂包括三乙醇胺、二乙醇单异丙醇胺和乙二胺四乙酸二钠钙。
14.通过采用上述技术方案，三乙醇胺、二乙醇单异丙醇胺和乙二胺四乙酸二钠钙是一类具有良好的助磨性能的外加剂，除此之外，三乙醇胺、二乙醇单异丙醇胺和乙二胺四乙酸二钠钙具有较好的络合作用，可以有效促进钢渣表层致密矿物组分的溶解，再次，钢渣在多元醇胺的持续络合作用下，矿物组分的溶解速度持续增加，从而能提高钢渣的水化速率，提高各龄期钢渣活性的作用，提高混凝土的力学性能。
15.优选的，所述三乙醇胺、二乙醇单异丙醇胺和乙二胺四乙酸二钠钙的质量比为(2-3)：(3-4):1。
16.通过采用上述技术方案，三乙醇胺、二乙醇单异丙醇胺和乙二胺四乙酸二钠钙的质量比为(2-3)：(3-4):1时，制备的混凝土的力学性能较好。
17.优选的，所述减水剂为聚羧酸系高性能减水剂。
18.通过采用上述技术方案，聚羧酸系高性能减水剂减水性能优良并且我性能稳定。
19.第二方面，本技术提供一种掺合钢渣粉的混凝土的制备方法，采用如下的技术方案：一种掺合钢渣粉的混凝土的制备方法，包括以下制备步骤：s1：将水泥180-190份、矿粉100-110份、复合钢渣粉90-100份、外加剂8-10份混合粉磨，得到混合物；s2：再将混合物、减水剂4-10份、集料1700-1800份、水170-200份、增强纤维20-30份均匀混合，得到掺合钢渣粉的混凝土。
20.综上所述，本技术具有以下有益效果：1、钢渣微粉、粉煤灰的复合在后期对混凝土强度的发展能起到“叠加作用”，水泥对混凝土早期强度起主要作用，粉煤灰的“火山灰效应”主要在后期发挥。钢渣微粉活性较差，其水化作用也主要体现在后期。并且后期水泥水化产生的ca(oh)2会激发钢渣微粉和粉煤灰的“火山灰效应”，因而两者对于混凝土后期强度的发展起到了互补作用；脱硫石膏参与体系反应，生成钙矾石晶体，针杆状的钙矾石晶体与c-s-h凝胶交错生长，形成致密网络状结构，降低孔隙率，并且脱硫石膏对粉煤灰起到活性激发作用，加深了反应程度，增加了试块中c-s-h含量，同时也促进水化产物中高钙硅比(c/s)水化硅酸钙向低c/s水化硅酸钙的转化，因此提高了胶凝试块的力学性能；钢渣微粉、粉煤灰和脱硫石膏的三者体系相互影响激发，共同提高混凝土的力学性能；2、元明粉和脱硫石膏作为激发剂共同提高钢渣活性和稳定性，消除游离钙、金属
铁及氧化镁对安定性的影响；3、三乙醇胺、二乙醇单异丙醇胺和乙二胺四乙酸二钠钙是一类具有良好的助磨性能的外加剂，除此之外，三乙醇胺、二乙醇单异丙醇胺和乙二胺四乙酸二钠钙在具有较好的络合作用，可以有效促进钢渣表层致密矿物组分的溶解，再次，钢渣在多元醇胺的持续络合作用下，矿物组分的溶解速度持续增加，从而能提高钢渣的水化速率，提高各龄期钢渣活性的作用。
具体实施方式
21.原料来源钢渣粉来自河北津西钢铁集团股份有限公司，一级钢渣粉；水泥来自冀东水泥滦县有限责任公司，p
·ⅱ42.5r水泥；矿粉来自灵寿县泽明矿产品加工厂，s95级矿粉；粉煤灰来自灵寿县圣亚矿产品有限公司，f类ⅱ级粉煤灰；减水剂来自唐山冀东水泥外加剂有限责任公司；脱硫石膏来自来自灵寿县成江矿业加工厂；元明粉来自潍坊晶阳化工有限公司；三乙醇胺来自淄博中实化工有限公司；二乙醇单异丙醇胺来自济南泉池新材料有限公司；乙二胺四乙酸二钠钙来自西安裕华生物科技有限公司。
22.以下结合制备例和实施例对本技术作进一步详细说明。
23.制备例制备例1复合钢渣粉由3kg钢渣粉、2kg粉煤灰、0.2kg脱硫石膏和0.14kg元明粉粉磨混合制成。
24.制备例2复合钢渣粉由3kg钢渣粉、2kg粉煤灰、0.3kg脱硫石膏和0.21kg元明粉粉磨混合制成。
25.制备例3复合钢渣粉由4kg钢渣粉、3kg粉煤灰、0.3kg脱硫石膏和0.24kg元明粉粉磨混合制成。
26.制备例4复合钢渣粉由5kg钢渣粉、4kg粉煤灰、0.4kg脱硫石膏和0.30kg元明粉粉磨混合制成。
27.制备例5复合钢渣粉由5kg钢渣粉、2kg粉煤灰、0.4kg脱硫石膏和0.30kg元明粉粉磨混合制成。
28.制备例6复合钢渣粉由2kg钢渣粉、1kg粉煤灰、0.1kg脱硫石膏和0.05kg元明粉粉磨混合制成。
29.制备例7复合钢渣粉由6kg钢渣粉、5kg粉煤灰、0.5kg脱硫石膏和0.5kg元明粉粉磨混合制成。
30.制备例8外加剂由2kg三乙醇胺、3kg二乙醇单异丙醇胺、1kg乙二胺四乙酸二钠钙混合制成。
31.制备例9外加剂由2.5kg三乙醇胺、3.5kg二乙醇单异丙醇胺、1kg乙二胺四乙酸二钠钙混合制成。
32.制备例10外加剂由3kg三乙醇胺、4kg二乙醇单异丙醇胺、1kg乙二胺四乙酸二钠钙混合制成。
33.制备例11外加剂由1.8kg三乙醇胺、2.8kg二乙醇单异丙醇胺、0.8kg乙二胺四乙酸二钠钙混合制成。
34.制备例12外加剂由3.2kg三乙醇胺、4.2kg二乙醇单异丙醇胺、1.2kg乙二胺四乙酸二钠钙混合制成。实施例
35.实施例1一种掺合钢渣粉的混凝土，包括以下制备步骤：s1：将水泥180kg、矿粉100kg份、复合钢渣粉90kg份、外加剂8kg份混合粉磨，得到混合物；s2：再将上述混合物、聚羧酸类减水剂4kg、石英石1700kg、水170kg份、钢纤维20kg均匀混合，得到掺合钢渣粉的混凝土；其中复合钢渣粉来自制备例1；外加剂来自制备例8。
36.实施例2一种掺合钢渣粉的混凝土，包括以下制备步骤：s1：将水泥185kg、矿粉105kg份、复合钢渣粉95kg份、外加剂9kg份混合粉磨，得到混合物；s2：再将上述混合物、聚羧酸类减水剂7kg、石英石1750kg、水180kg份、钢纤维25kg均匀混合，得到掺合钢渣粉的混凝土；其中复合钢渣粉来自制备例1；外加剂来自制备例8。
37.实施例3一种掺合钢渣粉的混凝土，包括以下制备步骤：s1：将水泥190kg、矿粉110kg份、复合钢渣粉100kg份、外加剂10kg份混合粉磨，得到混合物；s2：再将上述混合物、聚羧酸类减水剂10kg、石英石1800kg、水200kg份、钢纤维30kg均匀混合，得到掺合钢渣粉的混凝土；其中复合钢渣粉来自制备例1；外加剂来自制备例8。
38.实施例4
实施例4与实施例3的不同之处在于，复合钢渣粉来自制备例2，其余步骤均与实施例3相同。
39.实施例5实施例5与实施例3的不同之处在于，复合钢渣粉来自制备例3，其余步骤均与实施例3相同。
40.实施例6实施例6与实施例3的不同之处在于，复合钢渣粉来自制备例4，其余步骤均与实施例3相同。
41.实施例7实施例7与实施例3的不同之处在于，复合钢渣粉来自制备例5，其余步骤均与实施例3相同。
42.实施例8实施例8与实施例3的不同之处在于，复合钢渣粉来自制备例6，其余步骤均与实施例3相同。
43.实施例9实施例9与实施例3的不同之处在于，复合钢渣粉来自制备例7，其余步骤均与实施例3相同。
44.实施例10实施例10与实施例4的不同之处在于，外加剂来自制备例9，其余步骤均与实施例4相同。
45.实施例11实施例11与实施例4的不同之处在于，外加剂来自制备例10，其余步骤均与实施例4相同。
46.实施例12实施例12与实施例4的不同之处在于，外加剂来自制备例11，其余步骤均与实施例4相同。
47.实施例13实施例13与实施例4的不同之处在于，外加剂来自制备例12，其余步骤均与实施例4相同。
48.实施例14实施例14与实施例4的不同之处在于，未添加外加剂，其余步骤均与实施例4相同。
49.对比例对比例1对比例1与实施例1的不同之处在于，复合钢渣粉中未添加钢渣粉，其余步骤均与实施例1相同。
50.对比例2对比例2与实施例1的不同之处在于，复合钢渣粉中未添加粉煤灰，其余步骤均与实施例1相同。
51.对比例3
对比例3与实施例1的不同之处在于，复合钢渣粉中未添加脱硫石膏，其余步骤均与实施例1相同。
52.对比例4对比例4与实施例1的不同之处在于，将钢渣粉全部替换为粉煤灰，其余步骤均与实施例1相同。
53.对比例5对比例5与实施例1的不同之处在于，将粉煤灰全部替换为钢渣粉，其余步骤均与实施例1相同。
54.对比例6对比例6与实施例1的不同之处在于，将脱硫石膏全部替换为水泥，其余步骤均与实施例1相同。
55.性能检测试验检测方法/试验方法参照《混凝土物理力学性能试验方法标准gb/t50081-2019》中记载的分别对实施例1-14以及对比例1-6的混凝土试样进行7d、28d的抗压强度测试。
56.表1实施例1-14以及对比例1-6制备的的混凝土试样的力学性能对比 7d抗压强度(mpa)28d抗压强度(mpa)实施例123.745.1实施例224.646.2实施例326.147.8实施例427.848.6实施例527.348.7实施例62748.3实施例727.348.1实施例824.247.3实施例925.346.4实施例1028.549.3实施例1128.349实施例122849.8实施例1328.149实施例1424.145.6对比例118.332.1对比例217.433.3对比例319.336.8对比例420.139.2对比例520.440.1对比例621.142.1结合实施例1-14和表1的数据可以看出，复合钢渣粉和外加剂搭配使用，能够有效提高混凝土的早期和后期强度，能够有效提高混凝土的力学性能；
结合实施例1-3的数据可知，实施例3制备的混凝土的早期和后期强度较大，力学性能较优良；结合实施例3-9的数据可知，钢渣粉、粉煤灰、脱硫石膏和元明粉的质量比为3：2：0.3：0.21时制备的复合钢渣粉添加到混凝土中，混凝土的抗压强度较好；结合实施例4、实施例10-14的数据可以看出，外加剂三乙醇胺、二乙醇单异丙醇胺和乙二胺四乙酸二钠钙能够有效提高混凝土的抗压强度，可能是由于三乙醇胺、二乙醇单异丙醇胺和乙二胺四乙酸二钠钙具有较好的络合作用，可以有效促进钢渣表层致密矿物组分的溶解，再次，钢渣在多元醇胺的持续络合作用下，矿物组分的溶解速度持续增加，从而能提高钢渣的水化速率，从而提高混凝土的力学性能；另外，通过数据对比可知，三乙醇胺、二乙醇单异丙醇胺和乙二胺四乙酸二钠钙的质量比为(2-3)：(3-4):1时，制备的混凝土的力学性能较好；结合实施例1以及对比例1-6的数据可知，钢渣微粉、粉煤灰和脱硫石能够有效协同发挥作用，钢渣微粉、粉煤灰和脱硫石膏的三者体系相互影响激发，有效提高混凝土的力学性能。
57.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。

技术特征：
1.一种掺合钢渣粉的混凝土，其特征在于，包括以下重量份的原材料：水泥180-190份、矿粉100-110份、集料1700-1800份、水170-200份、增强纤维20-30份、复合钢渣粉90-100份、减水剂4-10份、外加剂8-10份；所述复合钢渣粉包括钢渣粉、粉煤灰和脱硫石膏，所述钢渣粉、粉煤灰和脱硫石膏的质量比为（3-5）：（2-4）：（0.2-0.4）。2.根据权利要求1所述的一种掺合钢渣粉的混凝土，其特征在于：所述钢渣粉、粉煤灰和脱硫石膏的质量比为3：2：0.3。3.根据权利要求1所述的一种掺合钢渣粉的混凝土，其特征在于：所述复合钢渣粉中还添加有元明粉。4.根据权利要求3所述的一种掺合钢渣粉的混凝土，其特征在于：所述元明粉和脱硫石膏的重量比为(0.7-0.8):1。5.根据权利要求1所述的一种掺合钢渣粉的混凝土，其特征在于：所述外加剂包括三乙醇胺、二乙醇单异丙醇胺、乙二胺四乙酸二钠钙。6.根据权利要求5所述的一种掺合钢渣粉的混凝土，其特征在于：所述三乙醇胺、二乙醇单异丙醇胺和乙二胺四乙酸二钠钙的质量比为（2-3）：（3-4）:1。7.根据权利要求1所述的一种掺合钢渣粉的混凝土，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸系高性能减水剂。8.一种如权利要求1-7任一项所述的掺合钢渣粉的混凝土，其特征在于：包括以下制备步骤：s1：将水泥180-190份、矿粉100-110份、复合钢渣粉90-100份、外加剂8-10份混合粉磨，得到混合物；s2：再将混合物、减水剂4-10份、集料1700-1800份、水170-200份、增强纤维20-30份均匀混合，得到掺合钢渣粉的混凝土。

技术总结
本申请涉及混凝土领域，具体公开了一种掺合钢渣粉的混凝土及其制备方法。一种掺合钢渣粉的混凝土，包括以下重量份的原材料：水泥180-190份、矿粉100-110份、集料1700-1800份、水170-200份、增强纤维20-30份、复合钢渣粉90-100份、减水剂4-10份、外加剂8-10份；所述复合钢渣粉包括钢渣粉、粉煤灰和脱硫石膏，所述钢渣粉、粉煤灰和脱硫石膏的质量比为（3-5）：（2-4）：（0.2-0.4）；本申请的制备的混凝土具有抗压强度好的优点。强度好的优点。


技术研发人员：于震 冀秀君 杨建家 刘增辉 史海旺 刘雅彬 郑莞星 侯俊宏 李正凯 张永强
受保护的技术使用者：金隅冀东（唐山）混凝土环保科技集团有限公司
技术研发日：2023.05.09
技术公布日：2023/8/4