【技术实现步骤摘要】
本申请涉及建筑材料，更具体地说，它涉及一种改性冶金废渣粉的制备方法、低碳耐高温超高性能混凝土及其制备方法。
技术介绍
1、超高性能混凝土(uhpc)作为特种纤维增强水泥基复合材料，与传统混凝土相比，具有更为优异的力学性能与耐久性能。然而，uhpc的制备需要消耗大量非低碳材料，如经“两磨一烧”的水泥，熔融制成的有机纤维，甚至经高温煅烧的特种骨料等。与此同时，火灾作为频率最高的灾害之一，也给uhpc的推广应用带来了挑战。在高温环境中，uhpc易发生高温爆裂以及力学性能大幅衰退等问题。
2、目前，掺入足够数量的低熔点有机纤维是抑制uhpc高温爆裂的有效方式，其原理是利用低熔点有机纤维在遭受高温时会融化的特点，以此来释放uhpc内部的蒸汽压力，最终减少直至消除其高温爆裂风险。然而，该做法需要足够数量的细长有机纤维在混凝土内部形成释压网络才能起效，而这会严重影响uhpc工作性，甚至损害其力学性能。除此之外，掺入如此多数量的有机纤维仅是将其作融化处理，并不符合混凝土制备的低碳思路。另外，在uhpc高温力学性能提高方面，专利cn115784682通过将高铝矾土熟料、铁屑、无烟煤经2250℃的高温煅烧成棕刚玉骨料以解决常规骨料在高温环境中界面过渡区劣化的问题，最终得到一种耐火抗爆超高性能混凝土，但这种骨料的煅烧温度高，对于混凝土这种量大面广的材料来说经济成本过高，且不符合环境节能政策。
3、另外，随着社会经济发展，各类废弃物不断产生，如冶金行业的钢渣、铁渣与镍铁渣，建筑业中的废弃混凝土，农业中的稻壳与秸秆，医疗业中的废弃
4、但是，对于冶金废渣而言，将其利用在混凝土中后，常会引起混凝土的体积稳定性问题，进而影响混凝土的综合性能。鉴于此，合理对冶金废渣进行改性并低碳化制备出一种耐高温超高性能混凝土对于扩大uhpc应用场景、提高各行业固废利用率具有重要指导意义。
技术实现思路
1、本申请提供一种改性冶金废渣粉的制备方法、低碳耐高温超高性能混凝土及其制备方法，不仅可以改善将冶金废渣应用于混凝土中后而产生的弊端，而且将其应用于混凝土中后，可以改善现有超高性能混凝土在高温环境中易发生爆裂以及强度损失等的问题，且制备工艺简单，低碳环保。
2、第一方面，本申请提供一种改性冶金废渣粉的制备方法，采用如下的技术方案：
3、一种改性冶金废渣粉的制备方法，包括以下步骤：
4、(1)将冶金废渣破碎至2.36mm以下，之后加入冶金废渣质量分数0.01～0.03％的油酸三乙醇胺酯和/或聚甲基丙烯酸甲酯，磨细至比表面积不小于400m2/kg；
5、(2)加入适当钙源或硅源材料调整钙硅摩尔比，使钙硅摩尔比介于1.7～2.0之间；所述钙源或硅源材料比表面积不小于400m2/kg；
6、(3)将(2)中的粉体按质量比为0.1～0.15的水粉比制成粒径不大于20mm的球体；
7、(4)将(3)中所制胚体进行蒸汽养护，其养护温度为80～120℃，养护时间为8～16h；
8、(5)将(4)中养护完的胚体进行干燥、煅烧，煅烧温度为650～850℃，煅烧升温速率为2～10℃/min，保温时间为0.5～1h；
9、(6)将(5)中煅烧结束的冶金废渣进行冷却，冷却结束后加入(5)中冶金废渣粉质量0.01～0.03％的二乙醇单异丙醇胺和/或马来酸三乙醇胺酯，粉磨即得改性冶金废渣粉。
10、通过采取上述技术方案，本申请通过化学激发和物理激发相结合的方式，可以有效提取冶金废渣中的钙硅有效成分。除此之外，通过水热合成和低温煅烧的操作，在不影响冶金废渣后续性能的基础上，将冶金废渣中的低活性游离氧化镁转化成高活性氧化镁，利用其早期发生水化反应生成具有体积微膨胀的氢氧化镁特性，从而可以有效补偿uhpc因胶凝材料多、用水量少引起的自干燥收缩大的问题，且氧化镁(或氢氧化镁)在uhpc遭遇火灾时可以起到阻燃绝缘效果，其在1000℃以上变成晶体发挥高温退火屏障作用；另一方面，将低活性氧化镁转化为高活性氧化镁后，此强制性提前激发的手段，有效解决了冶金矿渣中死烧氧化镁后期膨胀破坏混凝土的体积稳定性问题。综上，本申请通过物理/化学激发-水热合成-低温煅烧得到的改性冶金废渣粉是一种低碳环保、反应活性高的无熟料胶凝材料，不仅为制备低碳uhpc提供新指南，而且可以有效提高超高性能混凝土的综合性能。
11、进一步地，所述冶金废渣包括工业钢渣、铁渣、镍铁渣中的一种或多种。所述钙源材料为磨细石灰粉、羟钙石、电石渣中的一种或多种组合。所述硅源材料为石英砂粉、硅藻土、稻壳灰、白炭黑、硅溶胶、硅微粉中的一种或多种组合。
12、第二方面，本申请提供一种应用改性冶金废渣粉的低碳耐高温超高性能混凝土，采用如下的技术方案：
13、一种应用改性冶金废渣粉的低碳耐高温超高性能混凝土，包括以下组分：低碳胶凝材料80～120份；低热变形骨料80～120份；硅酸盐制品废料20～30份；熔融类纤维0.3～1份；钢纤维10～20份；减水剂1～3份；水15-25份；所述低碳胶凝材料由包括水泥50～80份、稻壳灰15～25份、改性冶金废渣粉15～25份组成。
14、通过采取上述技术方案，相比于传统需要掺入大量细长合成有机纤维以降低uhpc高温爆裂风险的方法，本申请利用硅酸盐制品废料的多孔特点，巧妙地将其与废弃口罩纤维联立起来以实现uhpc高温防爆。事实上，废弃口罩纤维直径过大，同掺量下，其在uhpc内部的纤维数量少，难以靠自身形成整体“释压网络”，但其与多孔硅酸盐制品废料的耦合作用可以共同形成一种“三维蒸汽释压网络”结构，且由于纤维数量的减少，可以实现在不影响uhpc工作性能基础上的高温防爆。另外，本申请将改性冶金废渣粉应用于胶凝材料中，不仅实现了冶金废渣的资源再利用，而且还可以有效改善混凝土的常/高温体积稳定性问题。
15、进一步地，所述稻壳灰由稻壳经500～700℃煅烧、磨细制得，其粒径不大于10μm。所述改性冶金废渣粉比表面积为450±10m2/kg。所述硅酸盐制品废料由废弃加气混凝土、废弃发泡水泥板、废弃泡沫混凝土、废弃陶粒泡沫混凝土板经破碎、筛分制得，粒径为0.15～0.6mm。所述熔融类纤维包括废弃口罩纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维、聚乙烯纤维中的一种或多种组合，纤维长度为5～20mm，直径为0.01～1mm。所述钢纤维为耐热不锈钢纤维，直径为13-15mm，直径为0.2-0.4mm。
16、进一步地，所述低热变形骨料由钢渣骨料、铁渣骨料或镍铁渣骨料中的一种或多种混合改性制得，其粒径为0.075～2.36mm。所述低热变形骨料中对钢渣骨料、铁渣骨料或镍铁渣骨料的改性方式为预碳化，即将其破碎至规定本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种改性冶金废渣粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的改性冶金废渣粉的制备方法，其特征在于，所述所述冶金废渣包括工业钢渣、铁渣、镍铁渣中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的改性冶金废渣粉的制备方法，其特征在于，所述钙源材料为磨细石灰粉、羟钙石、电石渣中的一种或多种组合。
4.根据权利要求1所述的改性冶金废渣粉的制备方法，其特征在于，所述硅源材料为石英砂粉、硅藻土、稻壳灰、白炭黑、硅溶胶、硅微粉中的一种或多种组合。
5.一种应用权利要求1-4任意一项所述改性冶金废渣粉的低碳耐高温超高性能混凝土，其特征在于，包括以下组分：低碳胶凝材料80～120份；低热变形骨料80～120份；硅酸盐制品废料20～30份；熔融类纤维0.3～1份；钢纤维10～20份；减水剂1～3份；水15-25份；所述低碳胶凝材料由包括水泥50～80份、稻壳灰15～25份、改性冶金废渣粉15～25份组成。
6.根据权利要求5所述的低碳耐高温超高性能混凝土，其特征在于，所述稻壳灰由稻壳经500～700℃煅烧、磨细制得，其粒径不
7.根据权利要求5所述的低碳耐高温超高性能混凝土，其特征在于，所述改性冶金废渣粉比表面积为450±10m2/kg。
8.根据权利要求5所述的低碳耐高温超高性能混凝土，其特征在于，所述硅酸盐制品废料由废弃加气混凝土、废弃发泡水泥板、废弃泡沫混凝土、废弃陶粒泡沫混凝土板经破碎、筛分制得，粒径为0.15～0.6mm。
9.根据权利要求5所述的低碳耐高温超高性能混凝土，其特征在于，所述熔融类纤维包括废弃口罩纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维、聚乙烯纤维中的一种或多种组合，纤维长度为5～20mm，直径为0.01～1mm。
10.根据权利要求5所述的低碳耐高温超高性能混凝土，其特征在于，所述钢纤维为耐热不锈钢纤维，直径为13-15mm，直径为0.2-0.4mm。
11.根据权利要求5所述的低碳耐高温超高性能混凝土，其特征在于，所述低热变形骨料由钢渣骨料、铁渣骨料或镍铁渣骨料中的一种或多种混合改性制得，其粒径为0.075～2.36mm。
12.根据权利要求11所述的低碳耐高温超高性能混凝土，其特征在于，所述低热变形骨料中对钢渣骨料、铁渣骨料或镍铁渣骨料的改性方式为预碳化，即将其破碎至规定粒径后于二氧化碳浓度为20～50％，湿度为25～75％的养护环境中进行14～28d碳化处理。
13.一种低碳耐高温超高性能混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：对低碳胶凝材料、低热变形骨料、硅酸盐制品废料干混；加入水和减水剂，并继续搅拌；加入废弃口罩纤维和钢纤维继续搅拌，即得低碳耐高温超高性能混凝土混合物。
...【技术特征摘要】
1.一种改性冶金废渣粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的改性冶金废渣粉的制备方法，其特征在于，所述所述冶金废渣包括工业钢渣、铁渣、镍铁渣中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的改性冶金废渣粉的制备方法，其特征在于，所述钙源材料为磨细石灰粉、羟钙石、电石渣中的一种或多种组合。
4.根据权利要求1所述的改性冶金废渣粉的制备方法，其特征在于，所述硅源材料为石英砂粉、硅藻土、稻壳灰、白炭黑、硅溶胶、硅微粉中的一种或多种组合。
5.一种应用权利要求1-4任意一项所述改性冶金废渣粉的低碳耐高温超高性能混凝土，其特征在于，包括以下组分：低碳胶凝材料80～120份；低热变形骨料80～120份；硅酸盐制品废料20～30份；熔融类纤维0.3～1份；钢纤维10～20份；减水剂1～3份；水15-25份；所述低碳胶凝材料由包括水泥50～80份、稻壳灰15～25份、改性冶金废渣粉15～25份组成。
6.根据权利要求5所述的低碳耐高温超高性能混凝土，其特征在于，所述稻壳灰由稻壳经500～700℃煅烧、磨细制得，其粒径不大于10μm。
7.根据权利要求5所述的低碳耐高温超高性能混凝土，其特征在于，所述改性冶金废渣粉比表面积为450±10m2/kg。
8.根据权利要求5所述的低碳耐高温超高性能混凝...
【专利技术属性】
技术研发人员：吉旭平，韩方玉，郑晓博，穆松，沙建芳，杜加伟，刘建忠，刘加平，
申请(专利权)人：江苏苏博特新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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