一种钢渣基碱激发胶凝材料、制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开一种钢渣基碱激发胶凝材料、制备方法及其应用。所述钢渣基碱激发胶凝材料包括固体粉料和水；按质量百分数计，所述固体粉料包括以下组分：磨细钢渣粉40～60wt%；磨细铝灰渣粉0.5～1wt%；粉煤灰15～20wt%；矿渣粉10～15wt%；硅灰5～10wt%；固体激发剂1～5wt%。上述钢渣基碱激发胶凝材料可以将磨细钢渣粉进行规模化利用，进而有效缓解现有钢渣堆放或填埋造成的环境污染以及占用农田的问题；同时将其应用于低强度混凝土或矿井填充中，可降低原料成本。料成本。

【技术实现步骤摘要】
一种钢渣基碱激发胶凝材料、制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于建筑材料及工业固体废弃物资源化利用
，尤其设计一种钢渣基碱激发胶凝材料、制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]钢渣是炼钢过程中所产生的一种工业副产品，其产生率约为粗钢掺量的8～15%。近年来，我国的钢渣产量随着钢铁工业的发展而迅速增长，然而当前我国钢铁企业所生产的钢渣其资源利用化率仅为30～40%，仍有一大部分未能得到有效利用和处理，多采取堆存的方式，不仅仅无法使钢渣得到综合利用，而造成了污染环境、占用土地和资源浪费等问题，因此对钢渣进行资源化利用迫在眉睫。
[0003]众多的研究表明，钢渣（尤其是高碱度转炉钢渣）具有与水泥熟料相似的化学组成和矿物组成，其中含有大量的硅酸盐矿物、少量的铝酸盐以及铁铝酸盐矿物，这些矿物具有水化反应的能力，从而使钢渣具有一定的水硬性能。 但钢渣本身的水化活性和溶解度相对较差，在普通条件下，仅仅依靠钢渣的水化所产生的胶凝性差，限制了钢渣的应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在克服现有技术的不足之处而提供一种生产升本低，稳定性好，能够有效发挥和利用钢渣的水化活性，孔隙率低，解决钢渣其材料早期水化活性较低，导致早期难以形成强度的问题。
[0005]为了解决现有技术存在的问题，本专利技术采用的技术方案如下：一种钢渣基碱激发胶凝材料，包括固体粉料和水；按质量百分数计，所述固体粉料包括以下组分：磨细钢渣粉
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40～60wt%；磨细铝灰渣粉
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0.5～1wt%；粉煤灰
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15～20wt%；矿渣粉
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10～15wt%；硅灰
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5～10wt%；固体激发剂
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1～5wt%；所述固体粉料中各组分的质量百分数之和为100%。
[0006]进一步地，所述固体粉料与水的质量比为100:35～50。
[0007]进一步地，所述固体激发剂为氢氧化钠和硅酸钠中的一种或两种混合物；所述氢氧化钠与硅酸钠为工业级或分析级。当固体激发剂为氢氧化钠与硅酸钠混合而成时，硅酸钠模数为1.8～2.6。
[0008]进一步地，所述磨细钢渣粉的粒径范围为8.5～85μm，平均比表面积为350～1000m2/kg，化学成分为CaO：40～60%、SiO2:10～18%、MgO:3～7%、Fe2O3:20～30%、Al2O3:1～5%、其它：5～15%。
[0009]进一步地，所述粉煤灰的化学成分为Al2O3：15～35%、SiO2:30～60%、MgO:2～7%、Fe2O3:1～20%、CaO:0.5～10%、其它：1～10%。
[0010]进一步地，所述矿渣粉为S95级矿渣粉或S105级矿渣粉，矿渣粉的主要成分为CaO：38～50%、SiO2：30～40%、Al2O3：8～15%、Fe2O3：1～2%、MgO：4～8% 其它：1～8%。
[0011]进一步地，所述硅灰的主要成分为SiO2:90～95%、CaO:0.1～1%、Al2O3:0.1～1%、Fe2O3:0.5～2%、MgO:1～2%、其它：1～3%。
[0012]进一步地，所述磨细铝灰渣粉的粒径范围为10～100μm，主要成分为Al2O3:80～90%、MgO:5～10%、SiO2:3～7%、其它：1～2%。
[0013]上述钢渣基碱激发胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将磨细钢渣粉、磨细铝灰渣粉、粉煤灰、矿渣粉、硅灰充分混合，得到混合料A；（2）将固体激发剂溶解于水中，得到碱激发溶液B；（3）将步骤（1）中所得到混合料A与步骤（2）所得碱激发溶液B充分混合均匀，即得目的产物。
[0014]本专利技术提供的一种上述钢渣基碱激发胶凝材料可用于低强度碱激发钢渣基混凝土的制作或用矿井充填作胶结材料。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的钢渣基碱激发胶凝材料，所述钢渣基碱激发胶凝材料包括固体粉料和水，其中以质量百分数计：磨细钢渣粉40～60wt%、磨细铝灰渣粉0.5～1wt%、粉煤灰15～20wt%、矿渣粉5～10wt%、硅灰10～15wt%和固体激发剂1～5wt%。由上述原料制得的钢渣基碱激发胶凝材料，通过由磨细钢渣粉、磨细铝灰渣粉、粉煤灰、矿渣粉、硅灰、固体激发剂以及水制得，本专利技术与传统的硅酸盐水泥相比，本专利技术提供的碱激发胶凝材料利用工业生产所产生的工业废料，无需再进行高温煅烧，大大节约了生产升本，减少了水泥生产过程中的高资源、高能量消耗与高二氧化碳排放。与传统钢渣基材料相比能够使早期及后期强度得到提升。同时能够将钢渣资源进行资源化、规模化利用，有限缓解当前钢渣堆放所造成的土地占用及环境污染问题。
[0016]本专利技术能够有效解决纯钢渣基胶凝材料前期水化速度慢，同时能够提升后期强度。上述钢渣基碱激发胶凝材料可以将钢渣资源进行资源化、规模化利用，有效缓解了当前钢渣堆放所造成的土地占用及环境污染问题。
[0017]由于氢氧化钠与硅酸钠等作为碱性激发剂，能够促进矿渣与粉煤灰中的玻璃体破裂，促进其中活性组分溶出与钢渣水化生成的Ca(OH)2发生反应，生成更多的水化硅酸钙凝胶（C
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S
‑
H）。
[0018]同时少量铝灰渣的加入，能够为体系引入更多的Al2O3，在碱性条件下的加入能够促进发生Al
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O键的断裂，增多Ca
‑
Si
‑
O
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H和Ca
‑
Al
‑
Si
‑
O
‑
H凝胶的生成，提高内部结构的密实性，使得材料的力学性能得以提高。
[0019]硅灰的加入能够与钢渣中硅酸二钙与硅酸三钙水化所生成的Ca(OH)2和游离CaO与水反应生成的Ca(OH)2,反应生成稳定的水化硅酸钙和水化铝酸钙，提高材料的强度，并消除钢渣中游离氧化钙带来的膨胀性危害。
[0020]本专利技术提供的钢渣基碱激发胶凝材料的制备方法，上述制备方法能够将各原料进行充分混合，得到钢渣基碱激发胶凝材料。该方法具有制备工艺简单，操作简便，容易实施
且制备过程不需要特殊的加工设备等特点。
[0021]本申请提供的钢渣基碱激发胶凝材料可用于制作低强度碱激发钢渣基混凝土的制作或矿井充填胶结材料。
[0022]上述钢渣基碱激发胶凝材料可以将磨细钢渣粉进行规模化利用，进而有效缓解了现有钢渣堆放或填埋造成的环境污染以及占用农田的问题；同时将其应用于低强度混凝土或矿井填充中，也能降低原料成本，具有较好的经济效益和社会效益。
具体实施方式
[0023]下面结合实施例对本专利技术进行详细描述：实施例1一种钢渣基碱激发胶凝材料，包括固体粉料和水；其中，按照质量百分数计，所述固体粉料包括以下组分：磨细钢渣本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢渣基碱激发胶凝材料，其特征在于，包括固体粉料和水；按质量百分数计，所述固体粉料包括以下组分：磨细钢渣粉
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40～60wt%；磨细铝灰渣粉
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0.5～1wt%；粉煤灰
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15～20wt%；矿渣粉
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10～15wt%；硅灰
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5～10wt%；固体激发剂
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1～5wt%；所述固体粉料中各组分的质量百分数之和为100%。2.根据权利要求1所述的一种钢渣基碱激发胶凝材料，其特征在于：所述固体粉料与水的质量比为100:35～50。3.根据权利要求2所述的一种钢渣基碱激发胶凝材料，其特征在于：所述固体激发剂为氢氧化钠和硅酸钠中的一种或两种混合物；所述氢氧化钠与硅酸钠为工业级或分析级。4.根据权利要求3所述的一种钢渣基碱激发胶凝材料，其特征在于：所述磨细钢渣粉的粒径范围为8.5～85μm，平均比表面积为350～1000m2/kg，化学成分为CaO：40～60%、SiO2:10～18%、MgO:3～7%、Fe2O3:20～30%、Al2O3:1～5%、其它：5～15%。5.根绝权利要求4所述的一种钢渣基碱激发胶凝材料，其特征在于：所述粉煤灰的...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾晓薇，赵盼星，李晓慧，张伟峰，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：