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一种掺钢渣的超高性能混凝土及其制备方法.pdf

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一种 钢渣 超高 性能 混凝土 及其 制备 方法
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摘要
申请专利号:

CN201910035927

申请日:

20190115

公开号:

CN109592946A

公开日:

20190409

当前法律状态:

公开

有效性:

审中

法?#19978;?#24773;: 公开
IPC分类号: C04B28/04 主分类号: C04B28/04
申请人: 武汉理工大学
发明人: 刘志超;张秀贞;王发洲
地址: 430070 湖北省武汉市洪山区珞狮路122号
优先权:
专利代理机构: 42102 代理人: 唐万荣
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法律状态
申请(专利)号:

CN201910035927

授权公告号:

法律状态公告日:

20190409

法律状态类型:

公开

摘要

本发明公开了一种掺钢渣的超高性能混凝土及其制备方法。每立方米超高性能混凝土中各原料含量为:水泥:372.1?620.2kg,钢渣:62.0?248.1kg,粉煤灰:141.3?196.3kg,硅灰:87.8?131.8kg,石英砂Ⅰ:198.4?297.6kg,石英砂Ⅱ:793.6?1190.4kg,钢?#23435;?8.5?235.5kg,水:127.8?153kg,减水剂:27?45kg。本发明钢渣掺入量大,钢渣掺入量可达水泥质量的30%,每立方米超高性能混凝土可以掺入186kg钢渣;同时强度高,当钢渣取代30%质量分数的水泥之后,七天强度可达130MPa,14天强度超过150MPa。

权利要求书

1.一种掺钢渣的超高性能混凝土,其特征在于每立方米超高性能混凝土中各原料含量为: 水泥:372.1-620.2kg,钢渣:62.0-248.1kg,粉煤灰:141.3-196.3kg,硅灰:87.8-131.8kg,石英砂Ⅰ:198.4-297.6kg,石英砂Ⅱ:793.6-1190.4kg,钢?#23435;?8.5-235.5kg,水:127.8-153kg,减水剂:27-45kg。 2.一种掺钢渣的超高性能混凝土,其特征在于每立方米超高性能混凝土中各原料含量为: 水泥:434.1kg,钢渣:186.0kg,粉煤灰:164.9kg,硅灰:114.2kg,石英砂Ⅰ:244.4kg,石英砂Ⅱ:977.6kg,钢?#23435;?57kg,水:140.3kg,减水剂:36kg。 3.如权利要求1或2所述掺钢渣的超高性能混凝土,其特征在于钢渣中主要成分的百分含量为:Al2O3:4%-6%;SiO2:15%-25%;CaO:30%-60%;Fe2O3:12%-16%。 4.如权利要求1或2所述掺钢渣的超高性能混凝土,其特征在于所用胶凝材料的粒径D50分别为:水泥:7-11μm;钢渣:6-9μm;粉煤灰:10-15μm。 5.如权利要求1或2所述掺钢渣的超高性能混凝土,其特征在于所述钢渣为转炉钢渣,其中游离氧化钙含量≤3wt%,金属铁含量≤2wt%,所述钢渣粉的比表面积≥300m2/kg。 6.如权利要求1或2所述掺钢渣的超高性能混凝土,其特征在于所述硅酸盐水泥为强度等级52.5的普通硅酸盐水泥。 7.如权利要求1或2所述掺钢渣的超高性能混凝土,其特征在于所述粉煤灰为一级灰。 8.如权利要求1或2所述掺钢渣的超高性能混凝土,其特征在于所述石英砂Ⅰ和石英砂Ⅱ粒径分别为100-700μm和300-1100μm;使用时时石英砂Ⅰ和石英砂Ⅱ按质量比1:4混合使用。 9.如权利要求1或2所述掺钢渣的超高性能混凝土,其特征在于减水剂为聚?#20154;?#31995;减水剂与柠檬酸钠缓凝剂混合而成的复合型减水剂。 10.权利要求1或2所述掺钢渣的超高性能混凝土的制备方法,包括以下步骤: 硅灰、石英砂Ⅰ和石英砂Ⅱ混合?#30722;?#19977;?#31181;櫻?加入水泥、粉煤灰和钢渣?#30722;?#20004;?#31181;櫻?加入均匀混合的水和减水剂,搅拌三?#31181;櫻?加入钢?#23435;?#25605;拌两?#31181;印?/p>

说明书


一种掺钢渣的超高性能混凝土及其制备方法
技术领域


本发明属于材料技术领域,具体设计一种掺钢渣的超高性能混凝土及其制备方
法。


背景技术


据统计,我国的钢产量占世界钢铁行业的1/5,钢渣是炼钢过程中产生的废渣,其
排放量?#22025;?#38050;产量的15%,我国每年钢渣的排放量巨大;但是对钢渣的利用情况并不理想,
许多钢渣采取的是?#22336;?#24335;处理方法:大约450万吨用于筑路和工程回填料,120万吨用于回
炉烧结,只?#24615;?0万吨用于配置水泥或其他建筑材料,按资源性和有效性评定,我国钢渣实
际利用?#24335;?#20026;40%左右。欧洲65%的钢渣已经得到有效利用,美国钢渣的排放与利用基本
达到?#33014;狻?#25105;国大量的钢渣被堆放搁置,目前积存的钢渣达到3亿吨以上,?#21152;?#32789;地的同时
造成严重的水污染和土壤污染。因此提高钢渣的利用率迫在眉睫。我国排放的钢渣70%以
上为转炉钢渣,转炉钢渣的化学组成及矿物组成与硅酸盐水泥熟料较接近,因而从理论上
分析,钢渣在水泥混凝土中的应用应是大有潜力的。


发明内容


本发明目的在于将钢渣掺入超高性能混凝土中替代部分水泥,增加钢渣利用率,
提高超高性能混凝土的质量,同时?#26723;?#36229;高性能混凝土成本,在获得经济效益的同时,收获
环境效益。


为达到上述目的,采用技术方案如下:


一种掺钢渣的超高性能混凝土,每立方米超高性能混凝土中各原料含量为:


水泥:372.1-620.2kg,钢渣:62.0-248.1kg,粉煤灰:141.3-196.3kg,硅灰:87.8-
131.8kg,石英砂Ⅰ:198.4-297.6kg,石英砂Ⅱ:793.6-1190.4kg,钢?#23435;?8.5-235.5kg,水:
127.8-153kg,减水剂:27-45kg。


优化地,上述掺钢渣的超高性能混凝土,每立方米超高性能混凝土中各原料含量
为:


水泥:434.1kg,钢渣:186.0kg,粉煤灰:164.9kg,硅灰:114.2kg,石英砂Ⅰ:
244.4kg,石英砂Ⅱ:977.6kg,钢?#23435;?57kg,水:140.3kg,减水剂:36kg。


按上述方案,钢渣中主要成分的百分含量为:Al
2O
3:4%-6%;SiO
2:15%-25%;
CaO:30%-60%;Fe
2O
3:12%-16%。


按上述方案,所用胶凝材料的粒径D50分别为:水泥:7-11μm;钢渣:6-9μm;粉煤灰:
10-15μm。


按上述方案,所述钢渣为转炉钢渣,其中游离氧化钙含量≤3wt%,金属铁含量≤
2wt%,所述钢渣粉的比表面积≥300m
2/kg。


按上述方案,所述硅酸盐水泥为强度等级52.5的普通硅酸盐水泥。


按上述方案,所述粉煤灰为一级灰。


按上述方案,所述石英砂Ⅰ和石英砂Ⅱ粒径分别为100-700μm和300-1100μm;使用
时时石英砂Ⅰ和石英砂Ⅱ按质量比1:4混合使用。


所述减水剂为聚?#20154;?#31995;高效减水剂与柠檬酸钠缓凝剂混合而成的复合型减水剂。


上述掺钢渣的超高性能混凝土的制备方法,包括以下步骤:


硅灰、石英砂Ⅰ和石英砂Ⅱ混合?#30722;?#19977;?#31181;櫻?br>

加入水泥、粉煤灰和钢渣?#30722;?#20004;?#31181;櫻?br>

加入均匀混合的水和减水剂,搅拌三?#31181;櫻?br>

加入钢?#23435;?#25605;拌两?#31181;印?br>

钢渣组分不稳定,体积稳定性差等因素限制了钢渣作为矿物掺合料的广泛应用,
但是在本发明超高性能混凝土中,这些限制作用影响较小。超高性能混凝土中水泥含量很
高,水化后期仍有大量未水化颗粒,因此钢渣的引入是作为填充颗粒,所以组分不稳定造成
的影响效果微弱;另一方面,超高性能混凝土水胶比极低,结构致密,且自身自收缩现象显
著,因此钢渣的引入造成的体积膨胀效应受到限制,并且另一方面可以补偿基体的部分收
缩。因此相较于普通混凝土,钢渣在超高性能混凝土中的应用更具优势,且钢渣的引入可以
提高超高性能混凝土的工作性能,?#26723;?#36229;高性能混凝土的成本。


本发明的掺钢渣的超高性能混凝土具有以下优点:


1、钢渣掺入量大。钢渣掺入量可达水泥质量的30%,每立方米超高性能混凝土可
以掺入186kg钢渣。


2、强度高。当钢渣取代30%质量分数的水泥之后,七天强度可达130MPa,14天强度
超过150MPa。达到超高性能混凝土的指标要求。


3、流动性好。未掺钢渣的超高性能混凝土的流动度为200mm,当钢渣掺量为30%
时,超高性能混凝土流动度为235mm。


4.有效?#26723;?#36229;高性能混凝土的自收缩未掺钢渣的超高性能自收缩为400,当钢渣
取代30%质量分数水泥时,超高性能混凝土的自收缩降为285。


5.有效?#26723;?#36229;高性能混凝土的成本,未掺钢渣时,每掺入水泥质量分数30%的钢
渣可以?#26723;?00元的成本。


具体实施方式


以下实施例进一步阐释本发明的技术方案,但不作为对本发明保护范围的限制。


实施例1


各组分按如下配比混合均匀制得本发明的掺钢渣的超高性能混凝土:






实施例2


各组分按如下配比混合均匀制得本发明的掺钢渣的超高性能混凝土:






实施例3


各组分按如下配比混合均匀制得本发明的掺钢渣的超高性能混凝土:










实施例4


各组分按如下配比混合均匀制得本发明的掺钢渣的超高性能混凝土:






实施例5


各组分按如下配比混合均匀制得本发明的掺钢渣的超高性能混凝土:






以上实施例的制品的相关性能对?#28909;?#34920;1所示。


超高性能混凝土的工作性能参照《水泥胶砂流动度测试方法》(GB/T2419-2005)中
规定的方法进行。


力学性能测试按照GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法?#26041;?#34892;抗压、抗折强度
测试。均为制品的七天强度。


收缩应变试验仪器采用德国生产的Schleibinger
仪器进行连续测量,所
取应变值为21天稳定后的数值。


表1
















流动度(mm)


抗折强度(MPa)


抗压强度(MPa)


收缩应变




实施例1


210


56.8


148


390




实施例2


230


35.3


108.3


260




实施例3


225


31.8


117


570




实施例4


235


41.9


130


285




实施例5


240


36.6


115.3


263






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