一种海工混凝土用高性能钢渣基掺合料及其制备方法技术

技术编号：42635029 阅读：21 留言：0更新日期：2024-09-06 01:34

一种海工混凝土用高性能钢渣基掺合料及其制备方法，包括下列重量份数的组分：钢渣微粉20.0‑30.0份，碱性增强剂5.0‑10.0份，粉煤灰10.0‑20.0份，脱硫石膏3.0‑6.0份，芒硝1.0‑2.0份，矿粉42.0‑52.0份；碱性增强剂包括如下重量份数的成分：CaO 27‑45份、SO<subgt;3</subgt; 40‑50份、SiO<subgt;2</subgt; 1‑8份、Na<subgt;2</subgt;O 2‑21份、Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt; 0.5‑3.5份、MgO 0.2‑1份、Fe<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt; 0.5‑1.5份。本发明专利技术的掺合料具有较好的早强性能，以及优越的抵抗海水侵蚀的性能，且有利于废弃物综合治理和资源化利用。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及混凝土，尤其涉及一种海工混凝土用高性能钢渣基掺合料及其制备方法。

技术介绍

1、钢渣是炼钢过程中产生的固体废弃物，约占炼钢产量的15％-20％。钢渣主要的矿物相为硅酸三钙、硅酸二钙、钙镁橄榄石、铁铝酸钙以及硅、镁、铁、锰、磷的氧化物形成的固熔体，还含有少量游离氧化钙以及金属铁等。目前大量钢渣的堆存，不仅占用宝贵土地，而且还会对周围环境和地下水造成污染。因此，如何提高钢渣的利用规模，是一个迫切需要解决的问题。

2、混凝土掺合料是为了改善混凝土性能，节约用水，调节混凝土强度等级的粉状矿物质。钢渣微粉因具有与水泥相同的硅酸盐特性，可以与矿粉等形成钢渣基掺合料，用于混凝土。但是钢渣基掺合料用于混凝土存在早强不足的问题，导致其在混凝土中的应用受限。随着水泥产能过剩及碳排放压力上升，在混凝土行业发展海工混凝土用高性能钢渣基掺合料是大势所趋。

技术实现思路

1、本专利技术的目的是克服上述现有技术的缺点，提供一种海工混凝土用高性能钢渣基掺合料，以及制备该掺合料的方法。该掺合料以钢渣微粉、矿粉为主要原料，将碱性增强剂-钢渣-矿粉-其他固废在一定比例范围内进行复合形成，利用固废间具有的协同激发效应与碱性增强剂的早强效果，促使钢渣提供钙源和碱源，参与并促进各组分的水化进程，可以达到普通硅酸盐水泥相同性能的同时，实现该掺合料在海工混凝土中的应用。

2、本专利技术是通过以下技术方案来实现的：

3、一种海工混凝土用高性能钢渣基掺合料，包括下列重量份数的组分：</p>

4、

5、所述碱性增强剂包括如下重量份数的成分：cao 27-45份、so3 40-50份、sio21-8份、na2o 2-21份、al2o3 0.5-3.5份、mgo 0.2-1份、fe2o3 0.5-1.5份；或，cao 35-40份、so345-50份、sio2 1-3份、na2o 5-10份、al2o3 0.5-1份、sro0.1-0.3份、fe2o3 0.5-1份。碱性增强剂可由上述这些化学试剂/化学原料配制而成，为降低成本，可采用工业级原料。由于碱性增强剂中各组分是以化合物的形式出现，相对于粉煤灰、钢渣微粉等废弃物中的组分以固溶体的形式出现，其组分可更快速更有效地发挥各自的作用。

6、本专利技术中的碱性增强剂在水化早期利用离子浓度平衡原理，促使芒硝、粉煤灰、脱硫石膏与部分钢渣微粉、矿粉等加快水化速度，形成主要早强胶凝体系，即硅铝酸盐、硫铝酸盐，实现钢渣微粉中部分过烧硅酸盐成分被激发，在初凝前完成硅铝酸盐、硫铝酸盐生产，以提高海工混凝土用高性能钢渣基掺合料的早强性能。在水化中、后期，钢渣微粉持续水化，提供主要的钙源和碱环境，可以进一步与粉煤灰、矿粉形成硅酸盐胶凝体系，以达到普通硅酸盐水泥性能。同时细小粒径的400-600目钢渣微粉更有利于形成致密的胶凝结构，更有利于抵抗海水的侵蚀。

7、进一步优选地，所述钢渣微粉为滚筒渣或热闷渣经粉磨后的400-600目微粉。

8、进一步优选地，所述粉煤灰为一级粉煤灰，其主要成分为氧化硅和氧化铝，按标准，其细度要求最高45μm方孔筛的筛余量不大于12％，需水量比不大于95％，烧失量不大于5％，含水量不大于1％，三氧化硫含量不大于3％。所述脱硫石膏为电厂脱硫石膏，所述芒硝为工业级，芒硝的成分为硫酸钠，其可与粉煤灰形成硫铝酸盐。所述矿粉为s95级矿粉。

9、进一步优选地，所述碱性增强剂包括如下重量份数的成分：cao 44.28份、so342.93份、sio2 6.21份、na2o 2.63份、al2o3 2.03份、mgo 0.86份、fe2o30.53份。

10、进一步优选地，所述碱性增强剂包括如下重量份数的成分：cao 43.07份、so341.85份、sio2 7.25份、na2o 2.06份、al2o3 3.22份、mgo 0.77份、fe2o30.89份。

11、进一步优选地，所述碱性增强剂包括如下重量份数的成分：cao 38.69份、so342.62份、sio2 2.98份、na2o 10.93份、al2o3 1.66份、mgo 0.60份、fe2o31.33份。

12、进一步优选地，所述碱性增强剂包括如下重量份数的成分：cao 27.67份、so345.00份、sio2 2.62份、na2o 20.64份、al2o3 1.80份、mgo 0.46份、fe2o30.98份。

13、进一步优选地，所述碱性增强剂包括如下重量份数的成分：cao 39.54份、so349.25份、sio2 1.31份、na2o 7.61份、al2o3 0.87份、sro 0.20份、fe2o30.55份。

14、一种上述海工混凝土用高性能钢渣基掺合料的制备方法，包括如下步骤：将钢渣微粉、碱性增强剂、粉煤灰、脱硫石膏、芒硝、矿粉进行混合，在转速100-200r/min的搅拌器中搅拌20-30min后，得到海工混凝土用高性能钢渣基掺合料。

15、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：

16、1、本专利技术在水化早期，碱性增强剂利用离子浓度平衡原理，促使芒硝、粉煤灰、脱硫石膏与部分钢渣微粉、矿粉等加快水化速度，形成主要早强胶凝体系，即硅铝酸盐、硫铝酸盐，实现钢渣微粉中部分过烧硅酸盐成分被激发，在初凝前完成硅铝酸盐、硫铝酸盐生产，以提高海工混凝土用高性能钢渣基掺合料的早强性能。

17、2、本专利技术在碱性增强剂的多协同激发作用下，利用400-600目钢渣微粉提供钙源和碱源，促进矿粉的水化进程，形成硅酸盐胶凝体系，以达到普通硅酸盐水泥性能。同时细小粒径的钢渣微粉更有利于形成致密的胶凝结构，更有利于抵抗海水的侵蚀。

18、3、本专利技术采用矿粉、钢渣微粉、粉煤灰等固体废弃物为主要原料，有利于废弃物综合治理和资源化利用。

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【技术保护点】

1.一种海工混凝土用高性能钢渣基掺合料，其特征在于，包括下列重量份数的组分：

2.根据权利要求1所述的一种海工混凝土用高性能钢渣基掺合料，其特征在于，所述钢渣微粉为滚筒渣或热闷渣经粉磨后的400-600目微粉。

3.根据权利要求1所述的一种海工混凝土用高性能钢渣基掺合料，其特征在于，所述粉煤灰为一级粉煤灰，所述脱硫石膏为电厂脱硫石膏，所述芒硝为工业级，所述矿粉为S95级矿粉。

4.根据权利要求1所述的一种海工混凝土用高性能钢渣基掺合料，其特征在于，所述碱性增强剂包括如下重量份数的成分：CaO 44.28份、SO3 42.93份、SiO2 6.21份、Na2O 2.63份、Al2O3 2.03份、MgO 0.86份、Fe2O3 0.53份。

5.根据权利要求1所述的一种海工混凝土用高性能钢渣基掺合料，其特征在于，所述碱性增强剂包括如下重量份数的成分：CaO 43.07份、SO3 41.85份、SiO2 7.25份、Na2O 2.06份、Al2O3 3.22份、MgO 0.77份、Fe2O3 0.89份。

6.根据权利要求1

7.根据权利要求1所述的一种海工混凝土用高性能钢渣基掺合料，其特征在于，所述碱性增强剂包括如下重量份数的成分：CaO 27.67份、SO3 45.00份、SiO2 2.62份、Na2O 20.64份、Al2O3 1.80份、MgO 0.46份、Fe2O3 0.98份。

8.根据权利要求1所述的一种海工混凝土用高性能钢渣基掺合料，其特征在于，所述碱性增强剂包括如下重量份数的成分：CaO 39.54份、SO3 49.25份、SiO2 1.31份、Na2O 7.61份、Al2O3 0.87份、SrO 0.20份、Fe2O3 0.55份。

9.一种如权利要求1所述的海工混凝土用高性能钢渣基掺合料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

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【技术特征摘要】

1.一种海工混凝土用高性能钢渣基掺合料，其特征在于，包括下列重量份数的组分：

2.根据权利要求1所述的一种海工混凝土用高性能钢渣基掺合料，其特征在于，所述钢渣微粉为滚筒渣或热闷渣经粉磨后的400-600目微粉。

3.根据权利要求1所述的一种海工混凝土用高性能钢渣基掺合料，其特征在于，所述粉煤灰为一级粉煤灰，所述脱硫石膏为电厂脱硫石膏，所述芒硝为工业级，所述矿粉为s95级矿粉。

4.根据权利要求1所述的一种海工混凝土用高性能钢渣基掺合料，其特征在于，所述碱性增强剂包括如下重量份数的成分：cao 44.28份、so3 42.93份、sio2 6.21份、na2o 2.63份、al2o3 2.03份、mgo 0.86份、fe2o3 0.53份。

5.根据权利要求1所述的一种海工混凝土用高性能钢渣基掺合料，其特征在于，所述碱性增强剂包括如下重量份数的成分：cao 43.07份、so3 41.85份、sio2 7.25份、na2o 2.06份、al2o3 3.22份、mgo 0.77份、fe2o3 0.89...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿克达，叶雁飞，黄原成，张浩，龙红明，杨裕，
申请(专利权)人：宝武环科湛江资源循环利用有限公司，
类型：发明
国别省市：

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