一种低成本高活性热养护混凝土制品用掺合料及应用制造技术

本发明专利技术公开了一种低成本高活性热养护混凝土制品用掺合料及应用，该掺合料由以下重量百分比的组分组成：55％

【技术实现步骤摘要】
一种低成本高活性热养护混凝土制品用掺合料及应用


[0001]本专利技术涉及建筑材料领域，具体涉及一种低成本高活性热养护混凝土制品用掺合料及其应用。

技术介绍

[0002]钢铁行业是我国大宗工业固废的主要排放来源之一。以全国某大型钢铁企业为例，仅该企业的两个生产基地，每年排放水渣600万吨、钢渣180万吨、粉煤灰34万吨、脱硫石膏10.5万吨。目前的现实情况是钢铁厂排放的废渣中，水渣、粉煤灰等资源化综合利用已相对比较成熟，制约钢铁冶炼渣利用整体水平的主要原因在钢渣。
[0003]钢渣在建材行业中的高附加值利用途径主要有骨料、水泥混合材料和掺合料。其中钢渣作为骨料面临很大的安定性问题，大量试验研究和工程开裂案例表明，如果钢渣安定性不良会对混凝土造成严重的损伤甚至完全破坏，因此钢渣作为骨料的应用受到了严格的监管和限制。现有钢渣的处置很大一部分是运往水泥厂作为水泥生产过程中的混合材或烧制过程中的铁质校正料的，但随着国家对水泥品质要求的提升，活性较低、成分波动较大的钢渣粉在水泥中的掺加也开始受到限制。因此，钢铁生产企业开始探索钢渣粉作为掺合料具有产业化前景的应用途径。
[0004]钢渣中含有的硅酸盐、铝酸盐及铁铝酸盐等矿物使其具有一定的潜在胶凝活性，是钢渣用作掺合料的价值所在。但由于钢渣粉活性偏低，在商品混凝土生产中很少用到钢渣粉。目前也有一些学者将钢渣粉取代一定比例矿粉通过激发剂制备复合钢矿粉，但由于钢渣粉常温下激发效果不理想，拉低了复合钢矿粉的活性，整体性能上还是不如S95矿粉，加上激发剂种类复杂，其产业化效果并不好。研究表明，钢渣粉在高温热激发下，钢渣分子中的Si
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O键、Al
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O键在高温作用下断裂，使水化反应更易进行，从而实现钢渣粉的活性的大幅提升。因此有必要寻找钢渣粉在高温养护的混凝土制品中的应用。
[0005]目前混凝土行业采用热养护的混凝土制品主要有两个方向，一是混凝土预制管桩的免压蒸生产工艺，采用80℃～90℃蒸汽养护工艺；另一个是装配式预制构件冬季蒸汽养护生产工艺，采用50℃～60℃的生产工艺；采用热养护工艺后可有效提高混凝土早期强度发展，提高模具周转效率。如果能够将钢渣粉通过复配、激发等方式开发高活性复合掺合料，替代现有掺合料或水泥用于热养护混凝土制品的生产，使混凝土早期强度更高，耐久性更好，成本又有所降低，将会具有显著的产业化前景，促进钢渣资源化行业与混凝土预制构件行业的资源供需精细化对接和产业融合。

技术实现思路

[0006]针对钢铁企业钢渣粉的推广应用需求和热养护混凝土制品生产过程中的早强需求，本专利技术所要解决的技术问题在于通过将低成本的钢渣粉进行复配、激发的方式开发低成本高活性的复合掺合料，从而促进钢渣粉高附加值利用和热养护混凝土制品的早期性能提升。
[0007]其所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实施。
[0008]一种低成本高活性热养护混凝土制品用掺合料，其特点为，由以下重量百分比的组分组成：
[0009]55％
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80％的矿粉、15％
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30％的钢渣粉、2％
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5％的硅灰、2％～8％的石膏以及1％～2％的生石灰粉。
[0010]所述矿粉优选为S95矿粉。
[0011]作为本技术方案的进一步改进，所述钢渣粉的比表面积不大于450m2/kg，28d活性指数为65％～75％。
[0012]也作为本技术方案的进一步改进，所述硅灰比表面积不小于18000m2/kg。
[0013]作为本专利技术的优选实施例，所述石膏为工业脱硫副产石膏，其中二水硫酸钙的含量不小于70％。
[0014]进一步，所述生石灰粉为工业级生石灰粉，其中CaO的含量不小于80％。
[0015]进一步，本专利技术的低成本高活性热养护混凝土制品用掺合料，掺合料的1d蒸养活性指数大于110％，3d蒸养活性指数大于120％。所述掺合料的成本低于S95矿粉，蒸养活性大于S105矿粉。
[0016]本专利技术所要解决的另一技术问题在于提供一种上述低成本高活性热养护混凝土制品用掺合料的应用，特点在于，所述掺合料作为热养护混凝土制品中矿粉的替代物。进一步，使混凝土蒸养强度有所提升。
[0017]本专利技术所要解决的又一技术问题在于提供又一种上述低成本高活性热养护混凝土制品用掺合料的应用，其特点为，所述掺合料作为替代物替代热养护混凝土制品中10％～20％的水泥；进而使混凝土蒸养强度有所提升。
[0018]采用上述技术方案的低成本高活性热养护混凝土制品用掺合料，其具体技术原理如下：
[0019]以现有的S95矿粉为基准体系，加入石膏和生石灰进行激发，进一步提升矿粉活性。在有石膏的情况下，矿粉可以与石膏反应生成钙矾石，使其活性得到进一步提升，但如果液相碱性过低或碱含量不够，则无法提供给矿粉良好的分散、溶解条件，达不到形成钙矾石所要的碱度范围，因此需要掺加一定量的碱激发剂，采用生石灰作为碱激发剂溶于水后生成Ca(OH)2，与水泥水化产物一致，是掺合料进行二次水化反应的最佳碱激发剂选择。若石膏和碱激发剂掺量过大，由于石膏和生石灰本身不具备活性，会使掺合料活性降低，因此石膏和生石灰的掺量不能过大。
[0020]在此基础上，掺入一定量的钢渣粉。钢渣中具有潜在胶凝性的组分与矿粉相似，具有类似的激发原理，也可以被石膏和生石灰激发，但由于常温下钢渣粉活性较低，需要在高温条件下才能发挥较好的激发作用，热养护混凝土制品的蒸汽养护工艺为钢渣粉的活性激发提供了较好的条件。但即使在高温条件下，钢渣粉的活性还是明显低于矿粉，因此钢渣粉的掺量不能过大，否则会使复合掺合料的蒸养活性与矿粉相比明显下降。
[0021]进一步的，为了使复合掺合料的热养护活性高于S95矿粉，还需要引入高活性的组分来弥补钢渣粉活性与矿粉的差距，硅灰是较为合适的增强剂。硅灰中90％以上的成分为活性SiO2，平均粒径只有几百微米，比表面积达到18000m2/kg，具有极高的火山灰活性，在常温下即具有加快水泥水化进程的作用，在高温下活性增加作用更为显著。但硅灰的成本较
高，较低掺量时，钢渣代替S95矿粉带来的成本降低可以抵消硅灰代替S95矿粉带来的成本增加。
[0022]在原材料选择时，钢渣粉选择比表面积不大于450m2/kg，28d活性指数为65％～75％的Ⅱ级钢渣粉，即不需要对钢渣粉进行过多的机械粉磨处理，以降低钢渣粉自身的生产成本。石膏选用燃煤电厂工业副产品脱硫石膏，由于在对矿粉、钢渣粉高温活性激发过程中有效成分为CaSO4，跟石膏的形态相关性不强，因此可以采用脱硫石膏这种固废，其成本远低于S95矿粉。生石灰选用工业级生石灰粉，其纯度达到80％以上即可，以保证生石灰的成本也低于S95矿粉。最终得到的复合掺合料的成本可低于S95矿粉5％～10％。
[0023]对所开发的掺合料以30％的掺量在90℃高温蒸养4h的制度测试蒸养活性指数，1d蒸养活性指数达到110％，3d蒸养活性指数达到120％本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低成本高活性热养护混凝土制品用掺合料，其特征在于，由以下重量百分比的组分组成：55％
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80％的矿粉、15％
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30％的钢渣粉、2％
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5％的硅灰、2％～8％的石膏以及1％～2％的生石灰粉。2.根据权利要求1所述的低成本高活性热养护混凝土制品用掺合料，其特征在于，所述矿粉为S95矿粉。3.根据权利要求1所述的低成本高活性热养护混凝土制品用掺合料，其特征在于，所述钢渣粉的比表面积不大于450m2/kg，28d活性指数为65％～75％。4.根据权利要求1所述的低成本高活性热养护混凝土制品用掺合料，其特征在于，所述硅灰的比表面积不小于18000m2/kg。5.根据权利要求1所述的低成本高活性热养护混凝土制品用掺合料，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：於林锋，王林，樊俊江，赵玉静，曹黎颖，韩建军，史若昕，孙丹丹，
申请(专利权)人：上海宝田新型建材有限公司，
类型：发明
国别省市：