【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及建筑材料，具体公开一种生态型低收缩全铬铁渣骨料超高性能混凝土及其制备方法。
技术介绍
1、混凝土是使用范围最广、用量最大的建筑材料，骨料作为主要组分约占其体积的70％左右。全球混凝土年消耗量接近175亿t，其中骨料消耗量超过130亿t。“碳达峰，碳中和”目标明确并稳步推进落实，减少砂石骨料开采，保护生态环境势在必行。但这也导致天然骨料逐渐难以满足工程建设需要，解决骨料供给、寻找砂石骨料替代材料迫在眉睫。研究表明硅质、硅铝质及钙质工业固废具有制备建筑材料的潜在价值。铬铁合金是生产不锈钢的重要添加剂，可显著提升钢材性能。中国是世界上最大的不锈钢生产国，对铬铁合金需求量大。铬铁渣是生产铬铁合金排放的主要废弃物，每生产1t铬铁合金，约排放1.1-1.6t铬铁渣，我国铬铁渣年产量在700-1000万t。目前，铬铁渣利用多集中在填埋、筑路、金属回收、耐火材料、微晶玻璃等领域，但其利用率和附加值仍不高。铬铁渣的长期堆积不仅占用大量土地，还存在铬浸出风险，给生态环境及人体健康造成危害。
2、铬铁渣可用作辅助胶凝材料或碱激发胶凝材料原料，但活性低、掺量小等限制了其规模化应用。铬铁渣的物理性能接近天然骨料，具有制备砂石骨料的潜在价值。但目前的研究多用其制备c50以下的中低强混凝土，该等级混凝土孔隙率普遍较高，界面粘结相对薄弱，对铬的长期固封效果存在争议。探究铬铁渣在具有密实基体结构的超高性能混凝土中的应用具有重要意义，作为骨料使用可显著降低其制备成本。相比普通混凝土，超高性能混凝土是一种新型复合胶凝材料，具有超高的力学(抗
技术实现思路
1、技术问题：本专利技术的目的在于针对现有技术存在的问题和不足，提供一种生态型低收缩全铬铁渣骨料超高性能混凝土及其制备方法。该全铬铁渣骨料超高性能混凝土具有优异的力学性能、基体及界面结构密实、抗干燥收缩性能优。多孔骨料预湿处理可改善超高性能混凝土的自收缩性能。骨料级配优化有利于增加超高性能混凝土的湿堆积密度，增强其力学性能。铬铁渣同时作为骨料和微粉替代天然骨料和水泥熟料，有利于实现铬铁渣资源化大宗利用，提升铬铁渣利用率和附加值，弥补砂石骨料资源短缺现状。铬铁渣完全替代石英砂或天然河砂可进一步降低超高性能混凝土工程应用成本。铬铁渣中铬的浸出具有时间依赖性，时间越长铬的浸出浓度越高，超高性能混凝土密实的基体结构可较好地长期固封铬铁渣中的铬元素，降低其环境浸出风险。
2、技术方案：一种生态型低收缩全铬铁渣骨料超高性能混凝土，由以下重量份的原材料组成：铬铁渣骨料1200～1400份；水泥600～720份；粉煤灰300～360份；硅灰100～120份；铬铁渣微粉30～120份；钢纤维0～156份；减水剂16.2～24份；拌合水180～216份；骨料预湿水30～67.2份；所述铬铁渣骨料的颗粒级配由以下重量份的颗粒组成：2.36-4.75mm粒径290～420份；1.18-2.36mm粒径245～276份；0.6-1.18mm粒径204～264份；0.3-0.6mm粒径165～179份；0.15-0.3mm粒径24～152份；0.075-0.15mm粒径21～130份。
3、所述水泥为p.ⅱ52.5硅酸盐水泥，密度为3.17g/cm3；所述粉煤灰为二级粉煤灰，密度为2.27g/cm3；所述硅灰中sio2含量为95％，密度为2.23g/cm3；所述铬铁渣微粉的粒径小于75μm，密度为3.18g/cm3；所述钢纤维为平直型钢纤维，长度为13mm，直径为0.2mm，密度为7.85g/cm3；所述减水剂为聚羧酸减水剂，减水率为30％。
4、所述铬铁渣骨料的表观密度为3.17g/cm3，吸水率为5.6％，压碎值为12.2％；所述铬铁渣骨料100％取代石英砂或天然砂，并引入铬铁渣微粉进行密实填充；所述超高性能混凝土配比及铬铁渣骨料颗粒级配均基于修正的andreasen-andersen模型和混凝土拌合性能确定；所述铬铁渣骨料及微粉的铬浸出上限为0.0003mg/l，符合固废利用标准要求(1.5mg/l)。
5、所述铬铁渣骨料的最大粒径为4.75mm，占比较大的颗粒粒径范围为2.36-4.75mm，铬铁渣骨料表面的半球形大孔可同水泥浆体形成更强的嵌锁作用，降低骨料最大粒径不利于混凝土强度发展。
6、所述骨料预湿水通过以下方式加入：根据铬铁渣骨料饱和吸水率计算最大预湿水重量，将不同含量的预湿水加入装有铬铁渣骨料的密闭容器，混合均匀并静置一天使铬铁渣骨料充分吸水。
7、所述的生态型低收缩全铬铁渣骨料超高性能混凝土的制备方法，先制备均匀粘稠水泥净浆，再投放骨料和钢纤维，具体制备方法如下：
8、将水泥、粉煤灰、硅灰和铬铁渣微粉以低速干拌至混合均匀；将减水剂和水缓慢加入干拌粉体慢搅再快搅至形成均匀粘稠净浆；加入铬铁渣骨料或预湿铬铁渣骨料，慢搅再快搅至形成均匀粘稠砂浆；分批次缓慢撒入钢纤维，慢速再快速搅拌，成型、振捣、覆膜，拆模后置于20±2℃、相对湿度大于95％的环境下养护。
9、有益效果：
10、本专利技术的全铬铁渣骨料超高性能混凝土较现有技术制备的中低强铬铁渣混凝土具有更优的力学性能、基体和界面结构密实、抗干燥收缩性能优。且铬铁渣同时作为骨料和辅助胶凝材料在超高性能混凝土中的应用未见报道。现有超高性能混凝土多以石英砂等高强、高成本骨料为主，且养护方式多为蒸汽和蒸压养护，以大宗固废铬铁渣作为骨料替代石英砂或天然河砂，有利于减少砂石骨料开采及其对生态环境造成破坏。本专利技术基于紧密堆积理论进行配比设计，通过多孔铬铁渣骨料的嵌锁及预湿铬铁渣骨料的内养护效应，免除能耗较高且工程应用难度较大的蒸汽和蒸压养护，可显著提升超高性能混凝土性能并降低其制备成本。铬铁渣骨料在混凝土中的利用多以部分替代为主，本专利技术通过全部替代石英砂并复掺铬铁渣微粉可进一步促进其资源化利用。本专利技术中的混凝土掺加粉煤灰作为掺合料，可改善混凝土流动性，并在后期产生火山灰效应，改善混凝土孔结构；硅灰作为更细的增密组分可发挥填充及火山灰效应，进一步提升混凝土堆积密实度并优化孔结构；铬铁渣微粉活性较低，但粒径分布和水泥颗粒相似，可替代水泥颗粒进行物理填充；骨料预湿水可改善混凝土流动性，并在水化过程中缓慢释放水分，提高混凝土内部相对湿度，促进粉煤灰及硅灰的二次水化反应，降低混凝土自收缩。超高性能混凝土密实的基体及界面结构可有效固封铬铁渣中的铬等重金属元素，降低其长期堆积产生的潜在浸出风险。所述全铬铁渣骨料超高性能混凝土具有密实的基体和界面结构，可对铬铁渣中的铬较好地固封，对比普通混凝土具本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种生态型低收缩全铬铁渣骨料超高性能混凝土，其特征在于，由以下重量份的原材料组成：铬铁渣骨料1200～1400份；水泥600～720份；粉煤灰300～360份；硅灰100～120份；铬铁渣微粉30～120份；钢纤维0～156份；减水剂16.2～24份；拌合水180～216份；骨料预湿水30～67.2份；所述铬铁渣骨料的颗粒级配由以下重量份的颗粒组成：2.36-4.75mm粒径290～420份；1.18-2.36mm粒径245～276份；0.6-1.18mm粒径204～264份；0.3-0.6mm粒径165～179份；0.15-0.3mm粒径24～152份；0.075-0.15mm粒径21～130份。
2.根据权利要求1所述的生态型低收缩全铬铁渣骨料超高性能混凝土，其特征在于，所述水泥为P.Ⅱ52.5硅酸盐水泥，密度为3.17g/cm3；所述粉煤灰为二级粉煤灰，密度为2.27g/cm3；所述硅灰中SiO2含量为95％，密度为2.23g/cm3；所述铬铁渣微粉的粒径小于75μm，密度为3.18g/cm3；所述钢纤维为平直型钢纤维，长度为13mm，直径为0.2mm，密度
3.根据权利要求1所述的生态型低收缩全铬铁渣骨料超高性能混凝土，其特征在于，所述铬铁渣骨料的表观密度为3.17g/cm3，吸水率为5.6％，压碎值为12.2％；所述铬铁渣骨料100％取代石英砂或天然砂，并引入铬铁渣微粉进行密实填充；所述超高性能混凝土配比及铬铁渣骨料颗粒级配均基于修正的Andreasen-Andersen模型和混凝土拌合性能确定；所述铬铁渣骨料及微粉的铬浸出上限为0.0003mg/L，符合固废利用标准要求(1.5mg/L)。
4.根据权利要求1所述的生态型低收缩全铬铁渣骨料超高性能混凝土，其特征在于，所述骨料预湿水通过以下方式加入：根据铬铁渣骨料饱和吸水率计算最大预湿水重量，将不同含量的预湿水加入装有铬铁渣骨料的密闭容器，混合均匀并静置一天使铬铁渣骨料充分吸水。
5.权利要求1～4任一所述的生态型低收缩全铬铁渣骨料超高性能混凝土的制备方法，其特征在于，先制备均匀粘稠水泥净浆，再投放骨料和钢纤维，具体制备方法如下：
...【技术特征摘要】
1.一种生态型低收缩全铬铁渣骨料超高性能混凝土，其特征在于，由以下重量份的原材料组成：铬铁渣骨料1200～1400份；水泥600～720份；粉煤灰300～360份；硅灰100～120份；铬铁渣微粉30～120份；钢纤维0～156份；减水剂16.2～24份；拌合水180～216份；骨料预湿水30～67.2份；所述铬铁渣骨料的颗粒级配由以下重量份的颗粒组成：2.36-4.75mm粒径290～420份；1.18-2.36mm粒径245～276份；0.6-1.18mm粒径204～264份；0.3-0.6mm粒径165～179份；0.15-0.3mm粒径24～152份；0.075-0.15mm粒径21～130份。
2.根据权利要求1所述的生态型低收缩全铬铁渣骨料超高性能混凝土，其特征在于，所述水泥为p.ⅱ52.5硅酸盐水泥，密度为3.17g/cm3；所述粉煤灰为二级粉煤灰，密度为2.27g/cm3；所述硅灰中sio2含量为95％，密度为2.23g/cm3；所述铬铁渣微粉的粒径小于75μm，密度为3.18g/cm3；所述钢纤维为平直型钢纤维，长度为13m...
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