[发明专利]一种碳化钢渣轻骨料的制备方法及包含碳化钢渣轻骨料的混凝土

说明书

本发明公开了一种碳化钢渣轻骨料的制备方法及包含碳化钢渣轻骨料的混凝土，所述碳化钢渣轻骨料的制备方法包括以下步骤：步骤一、称取40‑60质量份的钢渣粉、30‑50质量份的玻化微珠以及10‑30质量份的生石灰放入托盘中混合形成均匀的混合粉体；步骤二、按一定的水灰比向混合粉体表面均匀喷洒水珠，并不断的摇晃振荡托盘，粉体与水混合形成小球，得到钢渣轻骨料；步骤三、将钢渣轻骨料放置在温度20±1℃，相对湿度为55±5％的养护室内养护48h；步骤四、将养护好的钢渣轻骨料放入碳化箱中碳化24h。本发明具有制备工艺简单，骨料轻质高强，成本低，生产低碳环保等优点。应用到混凝土中能提供内部养护，促进胶凝材料的水化，并能减少混凝土的收缩开裂。

技术领域

本发明涉及工业废渣综合利用技术领域，具体涉及一种碳化钢渣轻骨料的制备方法及包含碳化钢渣轻骨料的混凝土。

背景技术

钢渣是钢铁精炼过程中产生的典型冶金副产品，其中含有大量的CaO、SiO₂和少量的Al₂O₃和MgO。据估计，2020年全球钢渣产量约为1.9亿至2.9亿吨。在中国，每年的钢渣排放量超过1亿吨，而利用率却不到30％。由于水化活性相对较差，潜在的体积不稳定性和低可磨性的问题，大多数钢渣没有得到充分利用，因此探索能消耗大量钢渣的更多应用途径对于钢渣的回收利用至关重要。由于混凝土行业的巨大需求，使用钢渣作为混凝土原材料中的矿物掺合料已经成为目前最常用的方法。然而，由于钢渣中的活性物质相对较少导致其水化活性相对较差，而且钢渣中的铁相含量较高，在磨细钢渣的过程中会消耗更多的能量，更重要的是，由于钢渣中含有大量的游离CaO(f-CaO)，掺入到混凝土中可能会导致其体积膨胀过大而产生开裂现象，破坏混凝土的力学性能和耐久性能。

钢渣中的主要成分有CaO、SiO₂和Al₂O_3，其中Ca主要存在于硅酸二钙、硅酸三钙、氢氧化钙以及少量f-CaO等物质中，因此其在富含CO₂的环境下具有很高的碳化反应活性，会碳化成方解石，文石等形式的碳酸钙。钢渣碳化能够提高其早期强度，而且能够使f-CaO 碳化成碳酸钙，消除钢渣对混凝土体积稳定性的不利影响，还能够吸收工业生产中产生的CO₂，减少温室气体的排放，具有一定的经济效益和环保效益。在普通混凝土中，骨料的体积能够占到60％，随着天然砂石原材料的大量开采和基础工程建设的不断发展，最近几年天然砂石骨料的资源出现了紧缺现象，急需寻找新的骨料来源。如果能够采用钢渣部分取代混凝土中的细骨料或者粗骨料，将会极具扩大钢渣的利用率并缓解砂石骨料来源的压力。

公开号为CN110282925A的专利公开了一种碳化钢渣人工多孔骨料，采用钢渣粉、粉煤灰和硅酸盐水泥加水混合后形成一种多孔骨料，养护72h小时后放入碳化釜中，通入浓度为5-100vt.％的CO₂，压力为0.052-1MPa，控制碳化时间为0.5-72h，得到压碎指标为10％左右的碳化钢渣人工多孔骨料。该技术中未碳化人工骨料养护时间过长，延长生产时间，而且需要压力进行碳化，对设备要求较高，碳化钢渣人工骨料中掺入了硅酸盐水泥增大了所制备混凝土中的水泥含量，没达到低碳环保的目的。

发明内容

本发明的目的是克服上述不足，提供了一种碳化钢渣轻骨料的制备方法，本发明能够提高钢渣的稳定性，扩大钢渣的应用范围，进一步提高钢渣的资源录用率；此外，本发明还提供了一种包含碳化钢渣轻骨料的混凝土，能够缓解混凝土中天然骨料稀缺所带来的生产压力。本发明具备制备工艺简单、骨料轻质强、成本低、生产低碳环保等优点。将本发明的碳化钢渣应用到混凝土中能提供内部养护，促进胶凝材料的水化，并能减少混凝土的收缩开裂。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的第一方面，提供一种碳化钢渣轻骨料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、称取40-60质量份的钢渣粉、30-50质量份的玻化微珠以及10-30质量份的生石灰放入托盘中混合形成均匀的混合粉体；