一种混凝土及制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种混凝土及制备方法和应用。本发明专利技术制备的混凝土除了采用绿色原材料之外，还具备高强度、高流动性、高抗离析性及高间隙通过性等性能，可以进一步推广转炉渣的工程应用，这不仅对化解转炉渣产能严重过剩、贯彻绿色建筑行动方案具有积极作用，同时对提高工程质量，降低工程全寿命周期的综合成本，发展循环经济，促进技术进步，推进混凝土行业结构调整和社会可持续发展亦具有重大意义。调整和社会可持续发展亦具有重大意义。调整和社会可持续发展亦具有重大意义。

【技术实现步骤摘要】
一种混凝土及制备方法和应用


[0001]本专利技术属于混凝土
，尤其涉及一种混凝土及制备方法和应用。

技术介绍

[0002]由于绿色生产理念的推广，大力发展和使用绿色建材，充分利用可再生资源，提升绿色建筑品质，推动建筑废弃物的高效处理与再利用，实现工程建设全过程低碳环保、节能减排也势在必行。在土木工程建设高速发展的今天，混凝土已经成为世界上使用量最大的人造产品，其年均消耗量仅次于水。然而，普通混凝土在生产和制备的过程中耗能大，环境污染严重，且过度开采原材料将破坏其产地的生态环境，与可持续发展的要求相悖。除此之外，随着经济和居民生活水平的大幅度提高，人们对建筑的安全、质量及外观亦提出更高的要求。因此，推广新型生态环保的高和易性绿色混凝土材料的工程应用显得尤为重要。
[0003]目前，作为混凝土主要原料之一的天然河砂是一种不可再生资源，近年来大规模的无序采砂严重影响河流的自然景观、水流情况以及众多生物赖以生存的生态环境，基于此社会性问题，多地政府明令禁止一切采砂行为。这直接导致了天然河砂资源的短缺，而随着近年来经济的高速发展，越来越多的基础设施以及城乡居民用房的建设进一步加剧天然河砂的供应压力，导致混凝土的原料短缺严重。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本专利技术提供了一种混凝土，本专利技术提供的混凝土，由于钢渣石、钢渣砂和活性二氧化硅均为可再生材料，可替代天然河砂作为混凝土砂石原料，因此解决了上述原材料短缺的问题；同时，由于各组分的搭配，还具备高强度、高流动性、高抗离析性及高间隙通过性等性能。
[0005]本专利技术还提供了一种上述混凝土的制备方法。
[0006]本专利技术还提供了一种上述混凝土或上述制备方法制备的混凝土在土木工程领域中的应用。
[0007]本专利技术的第一方面提供了一种混凝土，按重量份计，制备原料包括：钢渣石870～1080 份；钢渣砂870～1080份，硅灰38～48份。
[0008]本专利技术的混凝土，至少具有以下有益效果：
[0009]1、钢渣石和钢渣砂可替代天然河砂作为混凝土砂石原料，因此可以缓解天然河砂的供应压力，最终达到推进绿色发展的目的。
[0010]2.转炉渣(上述钢渣石和钢渣砂的制备原料)是炼钢过程中产生的主要副产物，每炼制1吨的钢就伴随着130
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200kg的转炉渣产生，现在其利用率仅为29.5％，堆积量已高达400亿吨，这严重占用了土地资源，并且转炉渣中的碱性渗滤液可能对水和土壤造成潜在污染，因此，转炉渣的合理、有效利用可助其成为一种潜在的新型砂源用于制备混凝土以达到推进绿色发展的目的。本专利技术以转炉渣为主要原料，可以进一步推广转炉渣的工程应用，这不仅对化解转炉渣产能严重过剩、贯彻绿色建筑行动方案具有积极作用，同时对提高工程
质量，降低工程全寿命周期的综合成本，发展循环经济，促进技术进步，推进混凝土行业结构调整和社会可持续发展亦具有重大意义。
[0011]3.虽然现已有部分研究在混凝土中添加了转炉渣，但是所得混凝土的和易性很差；本专利技术对转炉渣材料的微观结构进行研究，发现转炉渣表面粗糙，内部多孔，这是造成转炉渣混凝土和易性差的原因之一；因此，本专利技术选用硅灰来填充钢渣石和钢渣砂表面的沟壑以及内部空隙，提升了其和易性能；此外，硅灰的外形呈现规则的圆球体，还可以起润滑作用，进一步提高了转炉渣混凝土的和易性。
[0012]4.根据化学物相成分研究的结果显示，钢渣石和钢渣砂是一种碱性材料，其中含有一定的氢氧化钙，掺入混凝土后可提高混凝土的碱性；根据这一重要特性，本专利技术选定采用硅质材料，即以硅灰为主要成分的材料；因为硅灰可在碱性环境下充分推动其火山灰反应，促进硬化，也就是说钢渣石和钢渣砂的碱性的可以促进硅质材料的硬化，提高混凝土强度。
[0013]5.本专利技术以钢渣石和钢渣砂的自身材料特性着手，通过引入硅灰(亦是一种绿色材料，固废利用)并调配其用量的方法，在不额外增加能耗的情况下，提升了混凝土的性能。
[0014]在本专利技术的一些实施方式中，所述钢渣石和所述钢渣砂的原料为转炉渣。
[0015]在本专利技术的一些实施方式中，所述转炉渣经筛分后即可形成所述钢渣石和所述钢渣砂。
[0016]本专利技术以转炉渣为主要原材料，经筛分后作为所述钢渣石、所述钢渣砂，可以提高转炉渣的利用率以减少钢渣对土地的占用，释放更多的土地资源，且所述钢渣石和所述钢渣砂的制备方法简单，便于推广使用。
[0017]在本专利技术的一些实施方式中，所述钢渣石，粒径为5～20mm。
[0018]在本专利技术的一些实施方式中，所述钢渣砂，粒径为0.075～5mm。
[0019]在本专利技术的一些实施方式中，钢渣石体积占所述混凝土的体积为25～35％。
[0020]在本专利技术的一些实施方式中，所述混凝土，按重量份计，制备原料还包括：水195～255 份；水泥450～520份；聚羧酸型减水剂3.2～6.4份。
[0021]所述硅灰和所述水泥统称为凝胶材料。
[0022]所述硅灰替代了部分凝胶材料，因此降低了成本。
[0023]同时硅灰在混凝土中充分分散，其粒径绝大多数以纳米为单位，是一种超细的球体微粒，且硅灰的外形呈现规则的圆球体，还可以起润滑作用，以此提高钢渣混凝土的和易性，可以确保混凝土尽可能的搅拌均匀。
[0024]在本专利技术的一些实施方式中，所述硅灰和所述水泥的体积比为(0.053～0.176):1。
[0025]在本专利技术的一些实施方式中，优选的，所述硅灰和所述水泥的体积比为 (0.087～0.136):1。
[0026]在本专利技术的一些优选实施方式中，所述硅灰的最佳体积使用率为10％，即硅灰的体积为所述胶凝材料体积的10％，所述水泥的体积为所述胶凝材料体积的90％。
[0027]结合硅灰和水泥的表观密度可确定以质量为单位的浇筑配合比，例如上述提供了一种体积的比例关系，如果需要转换成配合比的质量关系的话，还需要引入实际的表观密度，根据质量＝体积
×
表观密度的关系，算出质量，最后确定配合比。
[0028]在本专利技术的一些实施方式中，所述混凝土中，所述聚羧酸型减水剂的减水率为23～ 45％。
[0029]所述减水率为坍落度基本相同的基准混凝土和掺外加剂混凝土单位用水量之差与基准混凝土单位用水量之比。
[0030]本专利技术主要通过控制浆体体积(水和胶凝材料的体积)、钢渣石体积、钢渣砂体积三者之间的比例关系来控制混凝土的性能。经过前期的大量试验研究，本专利技术基本确定浆体体积约为40％，钢渣石、钢渣砂体积各占约30％的比例原则配制混凝土为最优。在此基础上经过试验分析，确定用硅灰替代约10％体积的胶凝材料时，各组分之间比例达最佳状态，混凝土可达最佳堆积结构，并且浆体足以包裹着钢渣石、钢渣砂，避免混凝土的抗压强度及和易性出现一定程度的损失。
[0031]本专利技术的第二方面提供了上述混凝土的制备方法，包括以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混凝土，其特征在于，按重量份计，制备原料包括：钢渣石870～1080份；钢渣砂870～1080份；硅灰38～48份。2.根据权利要求1所述的混凝土，其特征在于：所述钢渣石和所述钢渣砂的原料为转炉渣。3.据权利要求1所述的混凝土，其特征在于：所述钢渣石，粒径为5～20mm。4.据权利要求1所述的混凝土，其特征在于：所述钢渣砂，粒径为0.075～5mm。5.根据权利要求1所述的混凝土，其特征在于：所述混凝土，按重量份计，制备原料还包括：水195～255份；水泥450～520份；聚羧酸型减水剂3.2～6.4份。6.根据权利要求5所述的混凝土，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖勉亨，邹嘉骏，何正铭，王庆，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：