耐久稳定型钢渣-矿粉混凝土及其制备方法技术

本申请涉及建筑材料领域，具体公开了一种耐久稳定型钢渣‑矿粉混凝土及其制备方法。耐久稳定型钢渣‑矿粉混凝土由包含以下重量份的原料制成：15‑20份改性钢渣、45‑60份矿渣、135‑140份水泥混合料、10‑15份石膏和45‑50份水，所述改性钢渣为经硼化锆凝胶包覆改性制备而成。本申请的耐久稳定型钢渣‑矿粉混凝土可用于混凝土施工，该耐久稳定型钢渣‑矿粉混凝土采用了硼化锆凝胶对钢渣进行包覆改性，既可以通过凝胶层对钢渣内部的孔道结构形成包覆和固定，还能阻止混凝土体积膨胀，提高混凝土材料的稳定性能和耐久性能；另外，该耐久稳定型钢渣‑矿粉混凝土的制备方法整体方案简单便捷，制备效率有效提高，进一步提高了生产效率。

【技术实现步骤摘要】
耐久稳定型钢渣-矿粉混凝土及其制备方法
本申请涉及建筑材料领域，更具体地说，它涉及一种耐久稳定型钢渣-矿粉混凝土及其制备方法。
技术介绍
钢渣是炼钢过程中从高温炉中分离出来的杂质，矿渣也叫粒化高炉矿渣，它是炼铁过程中的熔渣排入水中急冷所得的副产物。将钢渣、矿渣用于制备胶凝材料起源于碱激发制备胶凝材料。通过以钢渣和矿粉为主要原材料与脱硫石膏、矿渣进行合理复配组成钢渣-矿粉，应用到混凝土当中，挺高工业固废的附加值，使工业固废材料得到有效利用，研究开发高效的钢渣矿粉复合掺和料满足现代绿色混凝土的发展和需求。钢渣中含有与硅酸盐水泥熟料相似的矿物，硅酸三钙和硅酸二钙，用于水泥、混凝土是大宗量消纳钢渣的一个有效途径。然而钢渣中含有较多的f-CaO，f-CaO遇水生成Ca(OH)2，且其体积膨胀98％，导致钢渣制品体积稳定性差，这严重制约了钢渣在水泥混凝土中的应用，虽然矿渣能有效对消解钢渣中的f-CaO进行消除，但是其消除效果不够彻底，同时还导致消除后的钢渣基体中孔道结构发生坍塌，导致整体混凝土材料发生开裂等现象。针对上述中的相关技术，专利技术人认为得到的钢渣-矿粉混凝土在实际应用中耐久性能不佳，易受到水化侵蚀后形成开裂，降低混凝土材料的整体力学性能和寿命。
技术实现思路
为了使钢渣-矿粉混凝土具有优异抗开裂性能以提高其耐久性，第一方面，本申请提供一种耐久稳定型钢渣-矿粉混凝土，由包含以下重量份的原料制成：15-20份改性钢渣、45-60份矿渣、135-140份水泥混合料、10-15份石膏和45-50份水；所述改性钢渣为经硼化锆凝胶包覆改性制备而成。通过采用上述技术方案，由于采用了硼化锆凝胶对钢渣进行包覆改性，包覆后的钢渣材料的孔隙内部，被凝胶材质的钢渣材料所渗透，通过凝胶材质对其孔道内壁形成有效的填充和包覆，这样的改性方案，既可以通过凝胶层包覆和固定改性钢渣的孔道内壁结构，使钢渣孔道发生坍塌时，起到支撑稳定作用，降低了钢渣孔道结构崩塌的损失，提高了制备的混凝土基材的抗裂性能，同时，该改性方案还能防止大气中的二氧化碳对混凝土孔隙内部的碳化作用，降低碳酸钙颗粒的生成和沉积作用，并阻止混凝土体积膨胀，进一步提高混凝土材料的稳定性能和耐久性能。进一步地，所述硼化锆凝胶包括：45-50份纳米硼化锆凝胶、10-15份水玻璃、1.5-2.0份纳米五氧化二磷和1-2份硼酸。通过采用上述技术方案，由于本申请将水玻璃与纳米硼化锆凝胶混合，不仅有效改善了凝胶材料的渗透性和流动性，还有效提高了凝胶材料的成膜性能，同时，在该纳米硼化锆凝胶中还添加了硼酸和纳米五氧化二磷，这些材料能有效分散在凝胶内部，通过与水化后的氢氧化钙成分进行二次水化处理，有效降低游离的氧化钙的浓度，从而进一步改善混凝土材料的体积稳定性能，密实混凝土的结构，从而提高钢渣的抗压强度并提高钢渣矿粉混凝土的耐久性能。进一步地，所述石膏为脱硫石膏和氟石膏中的任意一种或两种的混合物。通过采用上述技术方案，取工业副产品的石膏中的脱硫石膏或者氟石膏为碱激发剂，并与钢渣复合制备胶凝材料，由于钢渣后期水化强度高、耐水性好，与石膏基的碱激发剂凝结硬化快的特点相结合，解决钢渣早期水化反应慢与强度低、石膏耐水性差的问题，通过钢渣与石膏两者复合后具有互补性，进一步改善混凝土材料力学性能。第二方面，本申请提供一种耐久稳定型钢渣-矿粉混凝土的制备方法，具体制备步骤为：S1、分别称量次氯酸锆、柠檬酸和乙二醇混合并添加至去离子水中，搅拌混合并添加葡萄糖和硼酸，搅拌混合并保温加热处理，静置冷却至室温，得纳米硼化锆凝胶；S2、分别称量纳米硼化锆凝胶、水玻璃、纳米五氧化二磷、硼酸和钢渣颗粒，搅拌混合并加压静置处理，过滤收集滤饼，得改性钢渣；S3、将改性钢渣与矿渣混合并添加助磨剂，研磨过筛，收集得混合胶凝材料；S4、将混合胶凝材料、石膏、水泥混合料和水搅拌混合，收集浆料并浇筑至模具中，振实后养护至龄期，即可制备得所述耐久稳定型钢渣-矿粉混凝土。通过采用上述技术方案，由于先以次氯酸锆、柠檬酸和乙二醇为主要原料，制备纳米硼化锆凝胶，并通过该凝胶材料负载加固钢渣孔隙的内部，提高其抗坍塌性能，再将改性后的钢渣与矿渣经研磨过筛后，混料制备混凝土材料，整体方案简单便捷，制备效率有效提高，进一步提高了生产效率。进一步地，步骤S4所述的水泥混合料包括35-40份硅酸盐水泥和100-120份的标准砂。通过采用上述技术方案，由于采用标准砂为混凝土骨料，有效提高混凝土的结构强度，降低混凝土材料水化后开裂的现象，从而进一步提高材料的耐久性能。进一步地，步骤S3所述的助磨剂为三乙醇胺、乙二醇和硬脂酸钠中的一种或多种的混合物。通过采用上述技术方案，由于采用三乙醇胺、乙二醇和硬脂酸钠为助磨剂材料，有效改善钢渣-矿渣粉体的比表面积，从而改善粉体之间的结合强度和混凝土材料的力学性能。进一步地，步骤S3所述混合胶凝材料粒径为2.5-4.8μm。通过采用上述技术方案，由于采用粒径合适且结构均匀的混合凝胶材料，使其在压坯并干燥过程中，混凝土凝胶材料整体的密度变高，降低混凝土中后续裂隙的产生和延伸，从而有效提高混合凝胶的耐久性能。进一步地，步骤S4所述养护至龄期为在温度在20℃±2℃，湿度≥90％恒温箱中养护24h后，再脱模并置于养护箱中水养护3天。进一步地，步骤S1所述保温加热处理温度为75-85℃。进一步地，步骤S2所述加压静置处理为在0.5-0.8MPa、150-200℃下静置10-12h。通过采用上述技术方案，由于在加压环境下，纳米硼化锆凝胶能渗透至钢渣内部孔隙中去，在高温环境下干脱水干燥，从而对钢渣内部孔隙结构形成良好的包覆和保护，进一步提高混凝土的力学性能和耐久性能。综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：第一、本申请中采用了硼化锆凝胶对钢渣进行包覆改性，通过凝胶材质对钢渣材料渗透并对其孔道内壁形成有效的固定和包覆，既可以通过凝胶层对钢渣内部的孔道结构形成包覆和固定，使其在钢渣孔道发生坍塌时，起到固定作用，降低了孔道结构的损失，提高制备的混凝土基材的抗裂性能，同时，还能防止大气中的二氧化碳对混凝土孔隙内部的碳化，降低碳酸钙颗粒的生成和沉积作用，从而阻止混凝土体积膨胀，进一步提高混凝土材料的稳定性能和耐久性能。第二、本申请将水玻璃与纳米硼化锆凝胶混合，不仅仅有效改善了凝胶材料的渗透性和流动性，使其深入渗透至钢渣孔隙内部，还有效提高了凝胶材料的成膜性能，有效改善钢渣孔道的稳定性能，同时，本申请方案在该纳米硼化锆凝胶中还添加了硼酸和纳米五氧化二磷，这些材料能分散在凝胶内部，通过与水化后的氢氧化钙成分进行二次水化处理，降低游离的氧化钙的浓度，改善混凝土材料的体积稳定形态，密实混凝土的结构，从而提高钢渣的抗压强度并提高混凝土的耐久性能。第三、本申请的方法，通过先以次氯酸锆、柠檬酸和乙二醇为主要原料，制备纳米硼化锆凝胶，并通过该凝胶材料负载加固钢渣孔隙的内部，提高其抗坍塌性能，在将改性后的钢渣与矿本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐久稳定型钢渣-矿粉混凝土，其特征在于，所述耐久稳定型钢渣-矿粉混凝土由包含以下重量份的原料制成：/n改性钢渣 15-20份；/n矿渣 45-60份；/n水泥混合料 135-140份；/n石膏 10-15份；/n水 45-50份；所述改性钢渣为经硼化锆凝胶包覆改性制备而成。/n

【技术特征摘要】
1.一种耐久稳定型钢渣-矿粉混凝土，其特征在于，所述耐久稳定型钢渣-矿粉混凝土由包含以下重量份的原料制成：
改性钢渣15-20份；
矿渣45-60份；
水泥混合料135-140份；
石膏10-15份；
水45-50份；所述改性钢渣为经硼化锆凝胶包覆改性制备而成。


2.根据权利要求1所述的耐久稳定型钢渣-矿粉混凝土，其特征在于，所述硼化锆凝胶包括：
纳米硼化锆凝胶45-50份；
水玻璃10-15份；
纳米五氧化二磷1.5-2.0份；
硼酸1-2份。


3.根据权利要求1所述的耐久稳定型钢渣-矿粉混凝土，其特征在于，所述石膏为脱硫石膏和氟石膏中的任意一种或两种的混合物。


4.一种耐久稳定型钢渣-矿粉混凝土的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：
S1、分别称量次氯酸锆、柠檬酸和乙二醇混合并添加至去离子水中，搅拌混合并添加葡萄糖和硼酸，搅拌混合并保温加热处理，静置冷却至室温，得纳米硼化锆凝胶；
S2、分别称量纳米硼化锆凝胶、水玻璃、纳米五氧化二磷、硼酸和钢渣颗粒，搅拌混合并加压静置处理，过滤收集滤饼，得改性钢渣；
S3、将改性钢渣与矿渣混合并添加助磨剂，研磨过筛，收集得混合胶凝材料；
S4、将混合胶凝...

【专利技术属性】
技术研发人员：严建强，乔琪，葛标，王超，
申请(专利权)人：常州坚鹏建材有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32