一种碱液预处理原位激发钢渣胶凝材料的制备方法技术

本发明专利技术属于固体废弃物处理及资源化利用技术领域，具体涉及一种碱液预处理原位激发钢渣胶凝材料的制备方法。所述制备方法为：称取水泥50wt％、粉煤灰10～20wt％、钢渣粉30～40wt％，混合均匀得到胶凝组分；将SAP浸泡在碱激发剂预吸至饱和；将预吸碱激发剂至饱和的SAP与细集料在搅拌机中慢速搅拌预混；再向预混体系中加入胶凝组分、水和减水剂，快速搅拌90s，成型即得碱液预处理原位激发钢渣胶凝材料。本发明专利技术首次采用碱激发技术结合混凝土内养护技术激发钢渣水化活性，有效解决了大掺量钢渣混凝土的性能劣化，同时利用内养护及均匀释水特性，有效改善传统加入方式存在分散不均匀、早期激发活性高、放热明显等问题。

Preparation of in-situ activated steel slag cementitious material by alkali pretreatment

The invention belongs to the technical field of solid waste treatment and resource utilization, in particular to a preparation method of in-situ activated steel slag cementitious material by alkali liquid pretreatment. The preparation method is as follows: weighing cement 50wt%, fly ash 10-20wt%, steel slag powder 30-40wt%, mixing uniformly to obtain cementitious components; soaking SAP in alkali activator to pre-suck to saturation; mixing SAP to saturated SAP and fine aggregate in mixer at slow speed; then adding cementitious components, water reducer to the pre-mixing system, and quickly mixing for 90s, forming alkali. In situ activation of steel slag cementitious material by liquid pretreatment. For the first time, the alkali activation technology combined with the concrete internal curing technology is used to stimulate the hydration activity of steel slag, which effectively solves the deterioration of the performance of the concrete with large amount of steel slag, and effectively improves the problems of non-uniform dispersion, high early activation activity and obvious heat release in the traditional adding method by utilizing the internal curing and uniform water release characteristics.

【技术实现步骤摘要】
一种碱液预处理原位激发钢渣胶凝材料的制备方法
本专利技术属于固体废弃物处理及资源化利用
，具体涉及一种碱液预处理原位激发钢渣胶凝材料的制备方法。
技术介绍
钢渣是冶炼钢铁产生的副产物，钢渣约占粗钢产量的10～15％，2016年全国产生钢渣1.62亿吨，累计堆存已经超过10亿吨。目前针对钢渣的资源化开展了大量研究，但由于其产量大、活性差，不易磨和安定性等综合问题，尚未大规模资源化。钢渣的主要矿物组成是硅酸二钙(C2S)、硅酸三钙(C3S)、RO相(MgO、FeO和MnO的固溶体)及少量的游离氧化钙。由于钢铁行业特殊的冶炼煅烧制度，导致其副产物钢渣是一种活性很低的硅酸盐水泥熟料。钢渣中玻璃体的主要化学键是Si-O键和Al-O键，它们分别以[SiO4]四面体和[AlO4]四面体或[AlO6]配位多面体的形式存在。钢渣经过破碎和粉磨后，其表面存在着断裂键，在激发剂形成的碱性环境中，[SiO4]、[AlO4][AlO6]会发生解聚生成H3Al(Si)O42-等各类中间体并与Ca2+、Na+反应生成沸石类水化产物。因此，化学激发的机理是通过引入化学组分创造一个能使钢渣中玻璃体充分解聚并水化的碱性环境。采用碱激发技术激发钢渣水化活性，是解决大掺量钢渣混凝土性能劣化的主要技术措施。然而，传统的加入方式存在分散不均匀、早期激发活性高、放热明显等问题。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，目的在于提供一种碱液预处理原位激发钢渣胶凝材料的制备方法。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种碱液预处理原位激发钢渣胶凝材料的制备方法，包括如下步骤：(1)按照质量百分比称取水泥50％、粉煤灰10～20％、钢渣粉30～40％，混合均匀得到胶凝组分；(2)配置碱激发剂溶液，将高吸水性树脂浸泡其中，预吸碱激发剂溶液至饱和；(3)将步骤(2)所得预吸碱激发剂溶液至饱和的高吸水性树脂与细集料在搅拌机中慢速搅拌预混60～120s；再向预混体系中加入胶凝组分、水和减水剂，快速搅拌90s，成型即得碱液预处理原位激发钢渣胶凝材料。上述方案中，所述钢渣粉和粉煤灰的细度应满足45μm方孔筛筛余量小于10％。上述方案中，所述高吸水性树脂为粉状颗粒，粒径范围为50～200μm。上述方案中，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂。上述方案中，所述碱激发剂为水玻璃、氢氧化钠、或硫酸钠。上述方案中，所述聚羧酸高效减水剂的掺量为所述聚羧酸高效减水剂的掺量为胶凝组分质量的0.5～1.5％；所述碱激发剂的掺量为胶凝组分质量的1～4％，所述高吸水性树脂的掺量为胶凝组分质量的0.2～0.5％，所述细集料的掺量为胶凝组分质量的3倍。上述方案中，当0＜W/C≤0.36时，高吸水性树脂的引入水量占胶凝材料水灰比的0.18；当0.36≤W/C≤0.42时，高吸水性树脂引入水量占胶凝材料水灰比的0.42。利用相同引入水量配制激发剂溶液，使高吸水性树脂(SAP)进行预吸附(激发剂溶液被全部吸收)。上述方案中，所述细集料采用ISO标准砂(GB/T17671)，细度模数为2.38。本专利技术的有益效果如下：本专利技术首次采用碱激发技术结合混凝土内养护技术激发钢渣水化活性，有效解决了大掺量钢渣混凝土的性能劣化，同时利用内养护及均匀释水特性，有效改善传统的加入方式存在分散不均匀、早期激发活性高、放热明显等问题；本专利技术所述方法工艺简单，环境正效应高，钢渣掺量高，对提高钢渣综合利用率，优化钢渣目前单一利用结构有极大促进作用。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例进一步阐明本专利技术的内容，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施例。以下实施例中，所述钢渣粉和粉煤灰的细度应满足45μm方孔筛筛余量小于10％；所述高吸水性树脂(SAP)为粉状颗粒，粒径范围为50～200μm；所述细集料采用ISO标准砂(GB/T17671)，细度模数为2.38；所述减水剂为聚羧酸高效减水剂，固含量为24％。所述钢渣粉需要经滚筒法处理获得：以下实施例所述水泥的物理力学性能见表1，水泥、粉煤灰和钢渣的化学组成见表2。表1PI52.5水泥物理力学性能表2水泥、粉煤灰、钢渣的化学组成w/％Na2OMgOAl2O3SiO2SO3K2OCaOFe2O3烧失量水泥0.140.334.7621.71.980.6763.013.571.17粉煤灰0.330.6631.9551.310.781.663.164.143.72钢渣1.619.377.5818.221.020.3941.2313.365.66实施例1一种碱液预处理原位激发钢渣胶凝材料的制备方法，包括如下步骤：(1)按照质量百分比称取PI52.5硅酸盐水泥50％(水泥的比表面积为360m2/kg)、市售I级粉煤灰20％、钢渣粉30％，混合均匀得到胶凝组分；(2)配置碱激发剂Na2CO3溶液，将SAP浸泡其中，预吸碱激发剂溶液至饱和；(3)将步骤(2)所得预吸碱激发剂溶液至饱和的SAP与细集料在搅拌机中慢速搅拌预混60～120s；再向预混体系中加入胶凝组分、水和减水剂，快速搅拌90s，成型即得碱液预处理原位激发钢渣胶凝材料。本实施例所述碱液预处理原位激发钢渣胶凝材料的水灰比W/C＝0.3，SAP预吸水量/C＝0.054；SAP掺量为胶凝组分质量的0.1％，减水剂的掺量为胶凝组分质量的0.8％，所述碱激发剂的掺量为胶凝组分质量的1％，所述细集料的掺量为胶凝组分质量的3倍。本实施例制备出的碱液预处理原位激发钢渣胶凝材料体系28d的强度达50MPa。实施例2一种碱液预处理原位激发钢渣胶凝材料的制备方法，包括如下步骤：(1)按照质量百分比称取PI52.5硅酸盐水泥50％(水泥的比表面积为360m2/kg)、市售II级粉煤灰30％、钢渣粉20％，混合均匀得到胶凝组分；(2)配置碱激发剂NaOH溶液，将SAP浸泡其中，预吸碱激发剂溶液至饱和；(3)将步骤(2)所得预吸碱激发剂溶液至饱和的SAP与细集料在搅拌机中慢速搅拌预混60～120s；再向预混体系中加入胶凝组分、水和减水剂，快速搅拌90s，成型即得碱液预处理原位激发钢渣胶凝材料。本实施例所述碱液预处理原位激发钢渣胶凝材料的水灰比W/C＝0.3，SAP预吸水量/C＝0.054；SAP掺量为胶凝组分质量的0.2wt％，减水剂的掺量为胶凝组分质量的0.8wt％，所述碱激发剂的掺量为胶凝组分质量的2％，所述细集料的掺量为胶凝组分质量的3倍。本实施例制备出的碱液预处理原位激发钢渣胶凝材料体系28d的强度达32MPa。实施例3一种碱液预处理原位激发钢渣胶凝材料的制备方法，包括如下步骤：(1)按照质量百分比称取PI52.5硅酸盐水泥50％(水泥的比表面积为360m2/kg)、市售II级粉煤灰10％、钢渣粉40％，混合均匀得到胶凝组分；(2)配置碱激发剂NaOH溶液，将SAP浸泡其中，预吸碱激发剂溶液至饱和；(3)将步骤(2)所得预吸碱激发剂溶液至饱和的SAP与细集料在搅拌机中慢速搅拌预混60～120s；再向预混体系中加入胶凝组分、水和减水剂，快速搅拌90s，成型即得碱液预处理原位激发钢渣胶凝材料。本实施例所述碱液预处理原位激发钢渣胶凝材料的水灰比W/C＝0.3，SAP预吸水量/C＝0.054；SAP掺量为胶凝组分质量的0.3wt％，减水剂的掺量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碱液预处理原位激发钢渣胶凝材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）按照质量百分比称取水泥50%、粉煤灰10~20%、钢渣粉30~40%，混合均匀得到胶凝组分；（2）配置碱激发剂溶液，将高吸水性树脂浸泡其中，预吸碱激发剂溶液至饱和；（3）将步骤（2）所得预吸碱激发剂溶液至饱和的高吸水性树脂与细集料在搅拌机中慢速搅拌预混60~120s；再向预混体系中加入胶凝组分、水和减水剂，快速搅拌90s，成型即得碱液预处理原位激发钢渣胶凝材料。

【技术特征摘要】
1.一种碱液预处理原位激发钢渣胶凝材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）按照质量百分比称取水泥50%、粉煤灰10~20%、钢渣粉30~40%，混合均匀得到胶凝组分；（2）配置碱激发剂溶液，将高吸水性树脂浸泡其中，预吸碱激发剂溶液至饱和；（3）将步骤（2）所得预吸碱激发剂溶液至饱和的高吸水性树脂与细集料在搅拌机中慢速搅拌预混60~120s；再向预混体系中加入胶凝组分、水和减水剂，快速搅拌90s，成型即得碱液预处理原位激发钢渣胶凝材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钢渣粉和粉煤灰的细度应满足45μm方孔筛筛余量小于10%。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高吸水...

【专利技术属性】
技术研发人员：王发洲，钱雄，何永佳，冀更新，胡曙光，陈平，吕林女，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42