[发明专利]一种自愈合钢渣水泥混凝土及其制备方法

说明书

本发明公开了一种自愈合钢渣水泥混凝土及其制备方法，该混凝土按重量份数包括如下组分：水泥245‑315份、钢渣粗骨料1000‑1200份、机制中砂450‑500份、钢渣砂150‑250份、钢渣粉105‑135份、水170‑200份、减水剂4‑8份、钢纤维20‑40份、玻璃纤维20‑40份。其制备方法如下：1)按比例将钢渣粗骨料、水泥、钢渣粉、机制中砂和钢渣砂依次加入拌锅搅拌均匀；2)将减水剂和水一起搅拌均匀后加入到上述预混干料中；3)将钢纤维和玻璃纤维各分3次依次加入混合料中拌和均匀后，经成型和养护得到所述的自愈合钢渣水泥混凝土。本发明提出的自愈合钢渣水泥混凝土成本低，且能通过钢纤维增韧提供的内聚力和玻璃纤维诱导裂缝处矿物的结晶化有效实现水泥混凝土的早期微裂纹的自愈合。

技术领域

本发明属于材料科学与工程领域，具体涉及一种自愈合钢渣水泥混凝土及其制备方法。

背景技术

水泥混凝土作为道路建筑领域使用最为广泛的材料，其具备高强度、高稳定性和长服役寿命等优点。但水泥混凝土属于一种多孔性的脆性材料，在使用中会因碱骨料反应、水化热过高或高荷载等因素产生微裂纹和局部损伤。因此，研究水泥混凝土裂缝自愈合技术意义重大。

目前主要通过修复胶粘剂和混凝土材料相复合的方法来实现对水泥混凝土裂缝损伤破坏后的自愈合和再生。常见的自愈合方法有自然自愈合、微胶囊自愈合和微生物自愈合等。自然自愈合的能力会随着龄期的增大而降低，且会随着温度、湿度和裂缝大小等外界因素不断波动。微胶囊自愈合效果会受胶囊尺寸影响，且微胶囊中修复剂的释放时间和释放规律还难以把控。微生物自愈合技术对微生物的抗碱性能力要求高且其修复周期一般较长。同时，微胶囊的制备和微生物的培养成本较高，这也限制了自愈合水泥混凝土的进一步发展。

钢渣作为一种产生量大、堆积严重的工业废渣，其资源化利用一直是行业内的难题。经研究发现高碱度的钢渣含有与水泥相似的矿物成分，即C₃S、C₂S和C₄AF等，这些组分使得钢渣具有与水泥类似的水化特性。而钢渣的水化速度较慢，这有利于水泥混凝土出现损伤后裂缝处矿物的进一步水化。因此钢渣作为自愈合水泥混凝土的制备与应用技术将解决钢渣尾渣堆存的问题，同时其低廉的原材料价格也将节约混凝土的生产成本。故如何能够成功的将钢渣应用于水泥混凝土中以提高混凝土的自修复能力成为本领域技术人员的研究热点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种自愈合钢渣水泥混凝土及其制备方法。该水泥混凝土为采用钢渣为主要原料的自愈合钢渣水泥混凝土，能有效修复混凝土早期微裂纹的发展，提高混凝土的自修复能力。并且该混凝土生产成本低，制备工艺简单和环境效益良好。

本发明解决上述技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的自愈合钢渣水泥混凝土按重量百分比包括如下组分：水泥245-315份、钢渣粗骨料1000-1200份、机制中砂450-500份、钢渣砂150-250份、钢渣粉105-135份、水170-200份、减水剂4-8份、钢纤维20-40份、玻璃纤维20-40份。

上述方案中，所述水泥为硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥中的一种。

上述方案中，所述钢渣粗骨料为陈化1年以上的转炉钢渣，粒径为5-20mm。

上述方案中，所述机制中砂的粒径为0-5mm，细度模数为3.0-2.3。

上述方案中，所述钢渣砂的粒径为0-5mm，细度模数为3.0-2.3，钢渣砂(2.36-4.75mm)的压蒸粉化率小于6％。