[发明专利]全钢渣集料水泥混凝土

说明书

技术领域

本发明所属技术领域为混凝土技术领域，具体涉及一种利用不同粒径钢渣尾矿取代水泥混凝土中全部粗细集料的新型混凝土。

背景技术

钢渣是炼钢工业的废渣，主要由钙、铁、硅、镁和少量铝、锰、磷等多种氧化物组成，主要矿物相为硅酸三钙、硅酸二钙以及硅、镁、铁、锰、磷的氧化物形成的固熔体，还含有少量的游离氧化钙及金属铁等，我国每年产生的钢渣达数千万吨。钢渣的综合利用逐渐引起了人们的重视，这其中主要包括钢渣水泥和钢渣混凝土两个方面。早在20世纪60年代，我国便出现了具有一定机械强度的钢渣石膏水泥，但其存在早期强度低，凝结时间长，体积安定性不良等缺点，相对于占混凝土体积70-80%的集料（粗集料+细集料），钢渣在水泥中的应用仍然无法大幅度提高钢渣的整体利用率。

已有研究表明，钢渣中含有一定数量的水泥熟料矿物成分，如C₂S、C₃S等，说明钢渣具备可用作水泥混合材和混凝土掺合料的条件；目前我国部分地区已经出现了用钢渣替代粗集料来配制钢渣混凝土的研究。与普通混凝土相比，钢渣混凝土的力学性能比较好，并且有较为优良的耐磨性，但由于钢渣中含有较大量的游离氧化钙、游离氧化镁等成分，特别是游离氧化钙f-CaO水化后易产生体积膨胀，控制不当易造成安定性不良的后果，因此钢渣作为集料大宗量用于配制混凝土亦受到制约。

近几年，我国一些科研人员尝试将磨细钢渣作为泵送混凝土掺合料进行研究和应用，试验发现掺入磨细钢渣后混凝土的强度及耐久性等均有一定程度的提高，与水泥有很好的适应性并且磨细钢渣在混凝土中使用无安定性问题。但钢渣中含有的铁粒不仅使粉磨效果不理想而且粉磨效率低，电耗较高。

废旧轮胎作为新的环境污染问题已引起广泛关注，探索大规模回收利用废旧轮胎新途径的必要性也日趋凸显。已有研究和试验表明：用钢渣代替粗集料配制的钢渣混凝土容易产生体积膨胀并造成安定性不良；将磨细钢渣作为混凝土掺合料面临粉磨效果不理想，粉磨效率低，电耗较高的问题；而废旧轮胎胶粒能够增强混凝土抗裂性能、改善混凝土抗冻性能。

发明内容

为解决上述问题，本发明采取的技术方案是：

一种全钢渣集料水泥混凝土，所述混凝土由水泥、粗钢渣集料、细钢渣集料、水、低弹性模量材料颗粒、减水剂组成，各组分的质量百分比为：水泥5%-15%，粗钢渣集料40%-65%，细钢渣集料20%-60%，水5%-12%，低弹性模量材料颗粒0.2%-6%，减水剂质量为水泥质量的0.5%-1.5%。

所述各组分质量百分比优选为水泥10%-12%，粗钢渣集料50%-55%，细钢渣集料40%-45%，水8%-10%，低弹性模量材料颗粒2%-3%，减水剂用量为水泥质量的0.8%-1.0%。

所述粗钢渣集料为粒径大于4.75mm的钢渣。

所述细钢渣集料为粒径0.15mm-4.75mm的钢渣。

所述水泥为等级不高于42.5的通用硅酸盐水泥。

所述低弹性模量材料颗粒的粒径为10-100目，弹性模量为0.1MPa-10MPa。

所述低弹性模量材料颗粒为废旧轮胎橡胶颗粒。

所述减水剂为聚羧酸系、萘系、氨苯磺酸系或密胺系高效减水剂。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：

（1）利用不同粒径钢渣尾矿取代水泥混凝土中全部作为粗集料的石子和作为细集料的砂子，并通过向混凝土中掺入废旧轮胎胶粒来缓冲混凝土在浇筑初期由于温度变化和水分散失所产生的温度应力、干缩应力及后期钢渣膨胀应力，能显著改善混凝土早期抗裂性能、后期体积稳定性和长期耐久性。

（2）本发明方法生产的全钢渣集料水泥混凝土的强度能够达到拟配等级，长期耐久性明显优于同等级普通水泥混凝土。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

一种全钢渣集料水泥混凝土，所述混凝土由水泥、粗钢渣集料、细钢渣集料、水、低弹性模量材料颗粒、聚羧酸系减水剂组成，各组分的质量百分比为：种类为32.5普通硅酸盐水泥12%，粗钢渣集料40%，细钢渣集料40%，水6%，粒径为10-100目、弹性模量为0.1MPa-10MPa的废旧轮胎橡胶颗粒1.9%，减水剂为水泥质量的0.5%。

制备时，先对钢渣进行直接筛分，粒径4.75mm以上用于充当混凝土粗集料，粒径0.15mm-4.75mm用于充当混凝土细集料，按照上述各组分的比例投料，采用先干后湿法拌制混凝土成型即可。