一种用石膏激发钢渣和矿粉制备的掺合料及利用掺合料制备的高性能混凝土制造技术

本发明专利技术公开了一种用石膏激发钢渣和矿粉制备的掺合料及利用掺合料制备的高性能混凝土。所述掺合料由钢渣、矿粉和石膏以重量比（8～10）：（20～22）：（1～3）混合组成。所述高性能混凝土包括如下组分：胶凝材料300～500份；石料1000～1200份；砂600～700份；水100～150份；减水剂3～10份；掺合料为总胶凝材料的25%～35%。本发明专利技术通过采用石膏激发钢渣的活性，以及钢渣和矿粉之间的相互激发作用，提高了钢渣和矿粉混合后的活性，通过采用该高活性的掺合料代替部分水泥制备混凝土，可以保证混凝土工作性能的同时，明显改善混凝土的早期强度和后期强度，以及混凝土的活性指数。

A kind of admixture made from gypsum and steel slag and mineral powder and high performance concrete made from admixture

The invention discloses a gypsum admixture for preparing steel slag and mineral powder and a high performance concrete made of admixture. The admixture is composed of steel slag, mineral powder and gypsum with weight ratio (8~10): (20~22): (1~3) mixture. The high performance concrete includes the following components: 300~500 parts of cementitious material; 1000~1200 parts of stone material; 600~700 parts of sand; 100~150 water of water; 3~10 water reducing agents; 25% to 35% of the total cementitious material. By using gypsum to stimulate the activity of steel slag and the interaction between steel slag and mineral powder, the activity of mixing steel slag and mineral powder is improved. By using the high active admixture instead of part cement to prepare concrete, it can ensure the performance of concrete and improve the early strength of concrete. Degree and late strength, and concrete activity index.

【技术实现步骤摘要】
一种用石膏激发钢渣和矿粉制备的掺合料及利用掺合料制备的高性能混凝土
本专利技术属于建筑材料
，更具体地，涉及一种用石膏激发钢渣和矿粉制备的掺合料及利用掺合料制备的高性能混凝土。
技术介绍
近年来，我国每年有近30亿立方米的混凝土用于基础设施建设和国家重点工程建设，为国民经济增长和社会的进步发挥了重要作用。但与此同时，水泥混凝土行业的高速发展消耗了大量的资源能源，并排放出大量的温室气体，对环境造成了严重的污染。我国每年生产的混凝土所需的水泥需要燃烧标准煤近1.8亿吨，直接产生的CO2近9亿吨，约占全世界CO2排放量的10％。同时，我国是重要的钢铁生产国，我国钢产量已连续14年保持世界第一，并且遥遥领先于其他国家。随着钢铁工业的快速发展，其固体废弃物的排放量也快速增长。2010年，全国工业固体废物产生量为240943.5万吨，钢铁排放量为498.2万吨。这些固体废弃物如得不到有效地利用而长期堆积将会占用土地、淤塞河道、破坏环境并造成污染。钢渣、矿渣与粉煤灰是我国钢铁工业主要工业废弃物，其中矿渣与粉煤灰目前已在水泥与混凝土行业得到了大量有效的利用，矿渣的利用率达到90％以上，二级以上粉煤灰在水泥混凝土中的应用也已非常普遍。相比之下，钢渣因其活性低、安定性问题导致其利用率一直较低。目前，国内外关于粉煤灰和钢渣、矿渣等矿物掺合料的活性激发方法主要有物理细磨、单掺激活剂和加钙处理等。但是，钢渣的活性激发效果和利用率仍需要进一步的提升。因此寻找合适的钢渣和矿粉活性激发剂，使得钢渣和矿粉掺合料的活性得到进一步的提升，在提高混凝土强度的同时提高钢渣的掺和比例，对于减少水泥生产原料使用量、水泥生产能耗和水泥生产污染物排放量，增加钢渣和矿粉附加值，满足绿色低碳经济的发展具有重大的应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用石膏激发矿粉和钢渣制备的掺合料。通过采用石膏对钢渣的激发作用，以及钢渣和矿粉的协同作用和相互激发作用，使得钢渣、矿粉和石膏制备的掺合料的活性得到较好的提升，由该掺合料替代部分水泥制备的混凝土具有较好的早期强度和后期强度。本专利技术的另一目的在于提供所述掺合料在制备混凝土中的应用。本专利技术的再一目的在于一种高性能混凝土。所述高性能混凝土添加了本专利技术所述掺合料，用以替代部分水泥制备混凝土；采用所述掺合料不仅克服了单掺钢渣带来的混凝土强度的降低，还增强了混凝土的工作性能、早期强度和后期强度。本专利技术的上述目的是通过以下技术方案予以实现的：一种用石膏激发钢渣和矿粉制备的掺合料，所述掺合料由钢渣、矿粉和石膏以重量比(8～10)：(20～22)：(1～3)混合组成。钢渣和矿粉相互激发活性的原理：将磨细钢渣粉与矿粉复合，一方面所用钢渣粉和矿粉的比表面积大于水泥，可以提供更优的颗粒级配，使得混凝土达到更加理想的密实状态；另一方面矿粉可以降低钢渣混掺胶凝材料的C/S比，使得水化产物中的硬硅钙石生成量增加，表现为水泥石的强度提高，另外，矿粉中SiO2和MgO、FeO等会生成具备较高的强度的水化产物。在相互协调方面，矿粉与钢渣复合作为掺合料，一方面矿粉能吸收钢渣中的游离氧化钙而克服钢渣可能存在的安定性不良问题，另一方面钢渣中的游离氧化钙及其水化产物氢氧化钙同样也可作为矿粉二次水化反应的激发剂，二者复合具有较高的实用价值。石膏对钢渣和矿粉的活性激发原理：虽然钢渣和矿含有较多的CaO，但其形成的游离Ca+极少，而石膏能够提供较多的游离Ca+，游离Ca+水化后再与钢渣中的SiO2、Fe2O3、Al2O3等反应生成相应的水化产物，即水化硅酸钙、水化铁酸钙、水化铝酸钙等等；此外，石膏所提供的SO4-与钢渣和矿粉中的C3A、C4AF可以反应生成钙矾石。因为添加了合适比例的石膏，使得混合掺合料中的水化硅酸钙、水化铁酸钙、水化铝酸钙等等及钙矾石含量的增加，从而使得掺合料的活性提高，进而使用利用该掺合料制备的混凝土的早起强度和后期强度得以提高。优选地，所述掺合料由钢渣、矿粉和石膏以重量比9：21：2混合组成。优选地，所述钢渣为韶钢转炉钢渣，比表面积为500～700m2/kg；钢渣氧化钙的含量低于50％。所述钢渣为韶钢钢铁集团有限公司提供的转炉钢渣，其化学组成中主要成分为CaO、SiO2、Fe2O3，且CaO、SiO2、MgO、Fe2O3的含量与水泥的化学组成成分相似，拥有潜在胶凝活性。优选地，所述矿粉为韶钢钢铁集团有限公司提供的S95级粒化高炉矿渣微粉，密度为2.83g/cm3，比表面积为413m2/kg。其化学组成中主要成分为CaO、SiO2、Al2O3，虽然CaO含量较高，但游离的CaO含量并不多。且其中CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3和MgO含量与水泥的化学组成成分相似，拥有潜在胶凝活性。本专利技术同时还保护所述掺合料在制备高性能混凝土中的应用。本专利技术同时还保护利用所述掺合料制备的高性能混凝土，所述高性能混凝土包括如下组分：胶凝材料300～500份；石料1000～1200份；砂600～700份；水100～150份；减水剂3～10份；所述掺合料为总胶凝材料的25％～35％。所述总胶凝材料由胶凝材料和掺合料组成。优选地，所述掺合料占总胶凝材料的30％。优选地，所述高性能混凝土的水胶比为0.25～0.28，是用水量与总凝胶材料用量的比值。优选地，所述高性能混凝土的水胶比为0.26，是用水量与总凝胶材料用量的比值。优选地，所述高性能混凝土包括如下组分：胶凝材料343份；石料1090份；砂668份；水125份；减水剂9.8份；掺合料为总胶凝材料的30％。本专利技术的优点和有益效果：本专利技术通过采用石膏激发钢渣的活性，以及钢渣和矿粉之间的相互激发作用，提高了钢渣和矿粉混合后的活性，通过采用该高活性的掺合料代替部分水泥制备混凝土，可以保证混凝土工作性能的同时，明显改善混凝土的早期强度和后期强度以及混凝土的活性指数。本专利技术原料廉价、易获取，既缓解了高强混凝土对水泥消耗量的压力，又提高了钢渣或矿粉作为掺合料的效果，符合可持续发展的需要。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。以下实施例为本专利技术较佳的实施方式，但本专利技术的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本专利技术的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本专利技术的保护范围之内。实施例1掺合料的制备掺合料的制备过程：将韶钢转炉钢渣机械粉磨后，得到比表面积为500～700m2/kg的钢渣粉；韶钢钢铁集团有限公司提供的S95级粒化高炉矿渣微粉，密度为2.83g/cm3，比表面积为413m2/kg；市面上购买的石膏；将三者以质量比为9:21:2混合，即得掺合料，记为GF。其中钢渣和矿粉的化学组成分别见下表1和表2。表1钢渣化学组成(％)表2矿粉化学组成(％)实施例2混凝土的制备将实施例1制备的GF用于制备高性能混凝土，制备混凝土所用水泥为广州市珠江水泥有限公司生产的P.II42.5R水泥；碎石为采用广州安德建筑构件有限公司提供的碎石，产地为增城永和，岩石品种为花岗岩；减水剂广州安德建筑构件有限公司提供的聚羧酸高性能减水剂HPC-R，减水剂为浅棕色液体。混凝土制备所用原料及用量见表3。10组混凝土在制备过程中，除胶凝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用石膏激发钢渣和矿粉制备的掺合料，其特征在于，所述掺合料由钢渣、矿粉和石膏以质量比（8～10）：（20～22）：（1～3）混合组成。

【技术特征摘要】
1.一种用石膏激发钢渣和矿粉制备的掺合料，其特征在于，所述掺合料由钢渣、矿粉和石膏以质量比（8～10）：（20～22）：（1～3）混合组成。2.根据权利要求1所述的掺合料，其特征在于，所述掺合料由钢渣、矿粉和石膏以质量比9：21：2混合组成。3.根据权利要求1所述的掺合料，其特征在于，所述钢渣为韶钢转炉钢渣，比表面积为500~700m2/kg；钢渣氧化钙的含量低于50%。4.根据权利要求1所述的掺合料，其特征在于，所述矿渣为S95级粒化高炉矿渣微粉，密度为2.83g/cm3，比表面积为413m2/kg。5.一种权利要求1～4任一所述掺合料在制备高性能混凝土中的应用。6.一种高性能混凝土，其特征在于，所述高性能混凝土包...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳东，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：广东,44