一种氢氧化钙激发钢渣制备的掺合料及利用其制备的高强人工砂混凝土制造技术

本发明专利技术公开了一种用氢氧化钙激发钢渣制备的掺合料及利用其制备的高强人工砂混凝土。所述每立方米混凝土包括以下重量份数的原料：水泥500～600份，掺合料60～150份，粗骨料900～1100份，人工砂700～800份，水100～150份，减水剂18～25份，其中掺合料为钢渣和氢氧化钙以质量比为6～10︰1组成。本发明专利技术通过采用钢渣部分替代水泥，人工砂全部替代天然河砂，并通过氢氧化钙对钢渣进行改性，降低了钢渣和人工砂导致的混凝土抗压强度的降低，保证混凝土具有较好的抗压轻度。同时，本发明专利技术所用原料廉价易得，既缓解了高强混凝土对水泥和天然河砂的供应压力，又提高了钢渣和工业废渣的利用，增加了其附加值，符合可持续发展的需要。

【技术实现步骤摘要】
一种氢氧化钙激发钢渣制备的掺合料及利用其制备的高强人工砂混凝土
本专利技术属于建筑材料领域，更具体地，涉及一种用氢氧化钙激发钢渣制备的掺合料及利用其制备的高强人工砂混凝土。
技术介绍
水泥混凝土因其防火性能好，常温下易加工等特点，在二十一世纪乃至更长时间都将是难被替代的建筑材料。但普通混凝土因存在强度低，脆性高，耐久差，自重大等缺点，使其适用性面临严峻的挑战。随着建筑在结构上的超大、超高和超跨度化以及在使用环境上的超常化，强烈促使水泥混凝土朝着高性能化、超高强化甚至高功能化方向发展。但随着混凝土的使用量日益增多，水泥和天然砂的使用量也逐年增加。而生产水泥的环境代价十分高昂、消耗大量热能、排放温室气体和粉尘烟尘等一系列后遗症。天然河砂的使用量逐年增加导致河砂面临枯竭，同时水洗海砂质量又难以保证，且同样破坏海洋资源。因此，目前正在寻求各种可以替代或部分替代水泥和天然河砂的材料。钢渣是钢铁工业行业主要的冶金渣，其含有较多的与硅酸盐水泥熟料相近的矿物成分，具备作为掺合料的矿物基础，将其作为掺合料符合可持续发展提出的要求。然而，钢渣作为掺合料，除存在安定性等问题以外，活性系数较低也是限制其作为掺合料大规模应用的原因之一。人工砂作为建筑用砂符合可持续发展的要求，其由矿山采矿后的尾矿和工业生产中产生的废渣加工而成。当前天然河砂资源紧缺，海砂含有较高含量的氯离子，对结构安全形成重大威胁，伴随着陆地和河流环境保护压力，建筑用砂在相当程度上开始转向人工砂的开发利用。而人工砂在全完取代天然河砂时，对混凝土的工作性能和抗压强度存在一定的影响。钢渣或工业废渣的堆放，不仅占用土地，还会造成水体和大气的污染。因此，将其有效利用到混凝土中，不仅增加了其附加值，还能减少水泥和天然河砂的使用量。但钢渣和人工砂的使用，易导致混凝土的工作性能和抗压强度下降。因此，如何改善掺和钢渣和人工砂的混凝土的抗压强度存在一定的困难。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于，提供一种用氢氧化钙激发钢渣制备的掺合料及利用其制备的高强人工砂混凝土。所述混凝土采用钢渣为掺合料，且以人工砂全部替代天然河砂，所采用的原料成本低廉易得，并通过改性作用，消除了钢渣和人工砂导致的抗压强度的降低，保证混凝土具有较好的抗压强度。本专利技术的又一目的在于，提供上述高强人工砂混凝土的制备方法。本专利技术的上述目的是通过以下方案予以实现的：一种用氢氧化钙激发钢渣制备的掺合料及利用其制备的高强人工砂混凝土，每立方米混凝土包括以下重量份数的原料：水泥500～600份，掺合料60～150份，粗骨料900～1100份，人工砂700～800份，水100～150份，减水剂18～25份，其中掺合料为钢渣和氢氧化钙以质量比为6～10︰1组成。优选地，所述混凝土每立方米包括以下重量份数的原料：水泥575～585份，掺合料65～75份，粗骨料1035份，人工砂750份，水130份，减水剂21.5份，其中掺合料为钢渣和氢氧化钙以质量比为6.5︰1组成。优选地，所述混凝土每立方米包括以下重量份数的原料：水泥507～520份，掺合料130～143份，粗骨料1035份，人工砂750份，水130份，减水剂21.5份，其中掺合料为钢渣和氢氧化钙以质量比为10︰1组成。将磨细的钢渣粉与氢氧化钙粉末混合，一方面所用钢渣粉比表面积与水泥要小，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；另一方面氢氧化钙能够使钢渣中的玻璃体解聚生成H3SiO4-、H3AlO42-，而这些产物会与液相中的Ca2+反应，生成沸石类的水化产物，这些水化产物的生长对水泥石的形成和增强有促进作用。人工砂主要是由矿山采矿后的尾矿和工业生产中产生的废渣制成的。我国各个矿区累计囤积了数十亿顿尾矿，而其利用率还打不到10%，尾矿资源如果能用于混凝土中，必然会产生很大的经济价值，同时也具有很高的环境效益。工业废渣的堆放不仅占用土地，还会造成水体和大气污染，部分符合环境要求的工业废渣可经过处理而成为人工砂资源。因此，人工砂的开发利用，不管从经济上来说，还是从环境上说，都将产生巨大价值。更优选地，所述混凝土所用原料中，水灰比为0.2。即水的用量与水泥和掺合料总用量的比例。更优选地，所述粗骨料为瓜米和碎石以质量比为10︰13组成。优选地，所述钢渣的化学组成以质量百分比计，其CaO、SiO2、Fe2O、FeO的总质量比超过75%，且CaO的质量比不低于45%。更优选地，所述钢渣的成分中CaO、SiO2、Fe2O、FeO的质量比分别为47.15%、11.09%、6.51%、和11.13%。优选地，所述钢渣为韶钢热闷钢渣，比表面积为450～630m2/kg。更优选地，其比表面积为500～600m2/kg。优选地，所述人工砂为I区级配，细度模数为3.2，亚甲蓝值为1.1，不含有泥块。上述混凝土的制备方法包括如下步骤：下用上述用量比的氢氧化钙改性钢渣，再将改性后的钢渣、水泥、人工砂、粗骨料、水、减水剂按照上述配方进行混合，制备得到高强人工砂混凝土。本专利技术的优点在于：本专利技术通过采用钢渣部分替代水泥，人工砂全部替代天然河砂，并通过氢氧化钙对钢渣进行改性，改善了钢渣和人工砂导致的混凝土抗压强度的降低，保证混凝土具有较好的抗压轻度。同时，本专利技术所用原料廉价易得，既缓解了高强混凝土对水泥和天然河砂的供应压力，又提高了钢渣和工业废渣的利用，增加了其附加值，符合可持续发展的需要。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作出进一步地详细阐述，所述实施例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。下述实施例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，为可从商业途径得到的试剂和材料。以下实施例所用钢渣均为韶钢热闷钢渣，经过机械粉磨后，其比表面积达到了450～630m2/kg。所用钢渣的化学组成分别见下表1。表1钢渣化学组成（%）所用人工砂取自东莞市大岭山镇大片美村采石场，其基本性质见表2。表2人工砂基本性质所用水泥为广州市越堡水泥有限公司生产的金羊牌P·II42.5R硅酸盐水泥；粗骨料为增城石场产5～10mm瓜米石和大亚湾石场产5～20mm碎石，两级粗骨料配合5～20mm连续级配骨料；减水剂是科杰KJ-JS聚羧酸系高性能减水剂，含固量为40%。实施例13种高强人工砂混凝土的制备，其所用原料配比见表3所示。表33种混凝土的用料配比检测上述3种混凝土的抗压强度，其结果如表4所示。表43种混凝土的抗压强度由表3和表4可知，采用人工砂全部替代天然河砂，并用氢氧化钙改性后的钢渣替代10%的硅酸盐水泥，制备得到的混凝土7d强度活性达到96.16%，14d强度活性达到105.61%，28d强度活性达到107.91%，90d强度活性达到108.95%。第2组中等掺量未改性的钢渣，混凝土的早起强度和后期强度均低于纯水泥的混凝土，而第3组中掺和用氢氧化钙改性后的钢渣，第14d后的抗压强度均高于纯水泥混凝土。由此可知，经过氢氧化钙改性后的钢渣，可以较好的改善混凝土的抗压强度。实施例23种用氢氧化钙激发钢渣制备的掺合料及利用其制备的高强人工砂混凝土，其所用原料配比见表5所示。表5混凝土配合比检测上述3种混凝土的抗压强度，其结果如表6所示。表6混凝土工作性能及抗压强度由表5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用氢氧化钙激发钢渣制备的掺合料及利用其制备的高强人工砂混凝土，其特征在于，每立方米混凝土包括以下重量份数的原料：水泥500～600份，掺合料60～150份，粗骨料900～1100份，人工砂700～800份，水100～150份，减水剂18～25份，其中掺合料为钢渣和氢氧化钙以质量比为6～10︰1组成。

【技术特征摘要】
1.一种用氢氧化钙激发钢渣制备的掺合料及利用其制备的高强人工砂混凝土，其特征在于，每立方米混凝土包括以下重量份数的原料：水泥500～600份，掺合料60～150份，粗骨料900～1100份，人工砂700～800份，水100～150份，减水剂18～25份，其中掺合料为钢渣和氢氧化钙以质量比为6～10︰1组成。2.根据权利要求1所述高强人工砂混凝土，其特征在于，所述混凝土每立方米包括以下重量份数的原料：水泥575～585份，掺合料65～75份，粗骨料1035份，人工砂750份，水130份，减水剂21.5份，其中掺合料为钢渣和氢氧化钙以质量比为6.5︰1组成。3.根据权利要求1所述高强人工砂混凝土，其特征在于，所述混凝土每立方米包括以下重量份数的原料：水泥507～520份，掺合料130～143份，粗骨料1035份，人工砂750份，水130份，减水剂21.5份，其中掺合料为钢渣和氢氧化钙以质量比为10︰1组成。4.根据权利要求1所述高强人工砂混凝土，其特征在于，所述混凝土所用原料中水灰比为0....

【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