專利名稱：：混凝土用鋼渣復(fù)合激發(fā)劑及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，具體涉及以及含有此鋼渣活性激發(fā)劑的鋼渣混凝土。種用于鋼渣混凝土中的鋼渣活性激發(fā)劑，
背景技術(shù)：
：鋼渣是煉鋼工業(yè)中用石灰提取雜質(zhì)而大量生成的固態(tài)廢棄物，呈灰褐色，有微孔，密質(zhì)，質(zhì)地較重，其主要來源有金屬爐料中各元素被氧化后生成的氧化物及硫化物；被浸蝕的爐襯及爐襯材料；金屬爐料帶入的雜質(zhì)和為調(diào)整鋼渣性質(zhì)而特意加入的造渣材料，如石灰石、鐵礦石、螢石等。主要化學(xué)成分有CaO、Si(^、FeA、AlA、MgO等。國外利用鋼渣以填方工程為主，還可用于道路路基、瀝青路面、水泥混合材、土壤肥料、酸性土質(zhì)改良劑、返回鋼廠再利用等等。我國鋼渣的主要利用途徑是在鋼鐵公司內(nèi)部自行循環(huán)使用，代替石灰作溶劑，返回高爐或燒結(jié)爐內(nèi)作為煉鐵原料，也可用于公路路基、鐵路路基以及作為水泥原料、改良土壤等?？捎米饕苯鹪献鳠Y(jié)溶劑、作高爐或化鐵爐溶劑、作煉鋼返回渣、利用磁選工藝回收廢鋼鐵。用于建筑材料可作為水泥生產(chǎn)用混合材，也可廣泛用于鐵路、公路和工程回填，特別適于沼澤、海灘的筑路造地。用于農(nóng)業(yè)鋼渣中含有微量的鋅、錳、鐵、銅等元素，對缺乏此微量元素的不同土壤和不同作物，也同時(shí)起不同程度的肥效作用，也可用作硅肥和酸性土壤改良劑。鋼渣中含有水化活性的組分(如氧化鈣、氧化硅)，但在煉鋼過程中，這部分活性組分在高溫中形成了以硅酸二鈣為主的礦物而成為慢水化活性物質(zhì)，因此需要活性激發(fā)。另一方面，由于鋼渣本身含有Mg0和fCa0，也具有微膨脹特性，鋼渣粉直接用于混凝土工程可能引起混凝土膨脹開裂，因此影響了鋼渣粉在混凝土工程中的推廣應(yīng)用。目前國內(nèi)鋼渣處理廠開始采用各種處理方式進(jìn)行Mg0和fCa0的消解，增強(qiáng)鋼渣的體積穩(wěn)定性，給鋼渣粉混凝土的推廣帶來了轉(zhuǎn)機(jī)。但鋼渣在消解影響體積穩(wěn)定性的物質(zhì)的同時(shí)，帶來了新的問題，因?yàn)樘幚磉^程中必須用到水，而水和鋼渣中具有水化活性的組分進(jìn)行反應(yīng)，降低了鋼渣的水化活性。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種對鋼渣的活性具有激發(fā)作用，并且對混凝土的耐久性等具有改善作用的鋼渣復(fù)合激發(fā)劑。本發(fā)明提供的混凝土用鋼渣復(fù)合激發(fā)劑，主要由以下組分混合而成無機(jī)類活化組分010重量份；有機(jī)類活化組分00.05重量份；火山灰組分90100重量份；無機(jī)類活化組分和有機(jī)類活化組分不同時(shí)為0。其中所述無機(jī)類活化組分為硫酸鈉、水玻璃和石膏中的一種或幾種按任意比例的混合。3所述有機(jī)類活化組分為三乙醇胺、木鈣和木鈉中的一種或幾種按任意比例的混合。所述火山灰組分為高爐礦粉或硅灰或它們按任意比例的混合。—個(gè)具體方案，所述混凝土用鋼渣復(fù)合激發(fā)劑包括無機(jī)類活化組分310重量份和火山灰組分9097重量份。另一具體方案，所述混凝土用鋼渣復(fù)合激發(fā)劑包括有機(jī)類活化組分0.020.05重量份和火山灰組分100重量份。還一具體方案，所述混凝土用鋼渣復(fù)合激發(fā)劑包括無機(jī)類活化組分35重量份，有機(jī)類活化組分0.030.05重量份，和火山灰組分9597重量份。本發(fā)明的另一目的是提供一種使用更少水泥因而較現(xiàn)有混凝土更為環(huán)保的鋼渣混凝土。該鋼渣混凝土，含有包括水泥和鋼渣粉的膠凝材料、石子、砂子和水，所述鋼渣粉中摻有以上所述的鋼渣復(fù)合激發(fā)劑。所述鋼渣復(fù)合激發(fā)劑在鋼渣粉中摻量為3%10wt^，優(yōu)選5wt%所述膠凝材料中鋼渣粉用量為1030wt%。采用以上設(shè)計(jì)，本發(fā)明提供的一種新型的鋼渣復(fù)合激發(fā)劑，由多種對鋼渣有不同活化效果的組分組成，對鋼渣水化活性有明顯的激發(fā)作用，且在混凝土的應(yīng)用中不影響混凝土工程的施工工序，不僅對鋼渣混凝土材料的強(qiáng)度有早強(qiáng)作用，而且對鋼渣混凝土的流動性能、后期強(qiáng)度、耐久性能也有改善作用。另一方面，鋼渣混凝土中利用本發(fā)明復(fù)合激發(fā)劑，還能大量利用工業(yè)廢渣，減少水泥用量，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。圖1為檢測中鋼渣水泥凈漿7d齡期的掃描電鏡圖譜。圖2為圖1(b)中A區(qū)域顯示的晶體的能譜分析圖。具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供一種對鋼渣的水化活性能有效激發(fā)的鋼渣復(fù)合激發(fā)劑。該復(fù)合激發(fā)劑包含有活性激發(fā)組分和活性促進(jìn)組分，其中活性激發(fā)組分又有無機(jī)和有機(jī)兩種組分組成。可用于本激發(fā)劑的組分包含—、無機(jī)類活化組分用量為010wt^?？蛇x自硫酸鈉、水玻璃、石膏中的一種或多種按任意比例混合。該類組分的加入對鋼渣有較好的早強(qiáng)作用，使混凝土PH值提高，水化反應(yīng)加速；還可與水泥基材配合，增加水泥基材料的抗折強(qiáng)度，強(qiáng)度發(fā)展更快。以硫酸鈉為例，Na2S04—方面能與鋼渣水化產(chǎn)生的Ca(OH)2反應(yīng)，生成NaOH，使混凝土PH值提高，水化反應(yīng)加速，強(qiáng)度發(fā)展更快；另一方面，硫酸鈉的加入使水泥中的C3A與S042—及Ca(OH)2生成鈣礬石的水化反應(yīng)加劇，因?yàn)殁}礬石針狀晶體增多，在水泥基材料中起到相互搭接的作用，相當(dāng)于"微型纖維"，增加了水泥基材料的抗折強(qiáng)度。二、有機(jī)類活化組分可選自三乙醇胺、木鈣、木鈉中的一種或多種按任意比例混合。該類組分可利用三乙醇胺進(jìn)行化學(xué)激發(fā)，或利用木鈣、木鈉等減水劑直接達(dá)到減水的目的，從物理角度出發(fā)增加水泥基材料的強(qiáng)度。用量為(無機(jī)類活化組分+火山灰組分)總重量的00.05wt%(外加量)。三乙醇胺是有機(jī)物類早強(qiáng)劑，由于能促進(jìn)C3A的水化，在C3A-CaS04-H20體系中，它能加快鈣礬石的生成，因而對混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展有利。三乙醇胺結(jié)構(gòu)式為N(C2H40H)3，因其中有N原子，它有一對未共用電子，很容易與金屬離子形成共價(jià)鍵，發(fā)生絡(luò)合，與金屬離子形成較為穩(wěn)定的絡(luò)合物。這些絡(luò)合物在溶液中形成了許多可溶區(qū)，從而提高了水化產(chǎn)物的擴(kuò)散速率，這在水化初期必然會破壞熟料粒子表面形成的C3A水化物及其它生成物(如硫鋁酸鈣)在熟料表面的包裹作用，而使C3A、C4AF溶解速率提高，與石膏的反應(yīng)也會加快，迅速生成硫鋁酸f丐。硫鋁酸f丐生成量增多，必然降低液相中Ca2+、Al3+的濃度，進(jìn)一步以可促進(jìn)QS水化。木鈣的作用是為了增加水泥漿體的流動性，從而達(dá)到混凝土減水的作用，改善混凝土的微觀和亞微觀結(jié)構(gòu)、大大減少有害孔數(shù)量，增加混凝土密實(shí)程度及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，提高耐久性，從物理增強(qiáng)方面增加強(qiáng)度。三、火山灰組分作為活性促進(jìn)組分，在復(fù)合激發(fā)劑總重量中占90100%，可選用高爐礦粉、硅灰中的一種或它們按任意比例的混合物。鋼渣水化反應(yīng)的產(chǎn)物中含有氫氧化鈣，是火山灰材料水化反應(yīng)的參與物質(zhì)；火山灰可大量消耗鋼渣水化產(chǎn)物中的氫氧化鈣，從而促進(jìn)鋼渣的水化反應(yīng)向正向進(jìn)行。以上三種類型物質(zhì)均為建材領(lǐng)域通用材料，可以市購獲得。使用時(shí)，火山灰組分為必用材料，無機(jī)類活化組分和有機(jī)類活化組分可以只用其中一種或兩種均使用。當(dāng)復(fù)合激發(fā)劑中不含無機(jī)類活化組分時(shí)，有機(jī)類活化組分加入量為火山灰組分的0.020.05%;當(dāng)復(fù)合激發(fā)劑中含有無機(jī)類活化組分時(shí)，無機(jī)類活化組分和火山灰組分分別按重量310%和9097%組配，此時(shí)有機(jī)類活化組分加入量按另兩種組分組配量的0.030.05%外加。將各組分按設(shè)計(jì)量混合均勻，即得到本發(fā)明鋼渣復(fù)合激發(fā)劑。鋼渣復(fù)合激發(fā)劑實(shí)施例按表1所列材料進(jìn)行系列鋼渣復(fù)合激發(fā)劑的制備。表1:鋼渣復(fù)合激發(fā)劑組配<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>鋼渣復(fù)合激發(fā)劑性能檢測1、鋼渣水泥凈漿形態(tài)、構(gòu)成檢測將水泥300g、鋼渣(磨細(xì)至430kg/m3)90g，加水195g后混合均勻，裝入試模，1天后拆模，轉(zhuǎn)入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室，養(yǎng)護(hù)7天后制成檢測樣(a)。將水泥300g、鋼渣(磨細(xì)至430kg/i^)90g和以上實(shí)施例2配制的激發(fā)劑19.5g加水190g后混合均勻，裝入試模，1天后拆模，轉(zhuǎn)入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室，養(yǎng)護(hù)7天后制成檢測樣(b)。將(a)、(b)兩個(gè)樣品噴碳處理后，在掃描電鏡下觀察微觀結(jié)構(gòu)。對比檢測的結(jié)果參見圖1和圖2，圖1為不同鋼渣水泥凈槳7d齡期的掃描電鏡圖譜，比較圖1的(a)和(b)發(fā)現(xiàn)(b)檢測樣鋼渣水泥基體更加密實(shí)，形成了大量的Ca(OH)2晶體，對圖1(b)中標(biāo)注A點(diǎn)晶體進(jìn)行能譜分析，結(jié)果能譜分析曲線如圖2所示，成分分析如表2所示，可見A點(diǎn)的成分為Ca(OH)2晶體，說明加入激發(fā)劑后水化更加充分，鋼渣水泥基的基體密實(shí)度提高；而圖1(a)對比樣(無激發(fā)劑)的水泥基體的孔隙比較多，在孔隙中大量的簇狀鈣礬石針狀晶體因有空間得以充分發(fā)展。表2A晶體成分分析<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>2、水泥膠砂的強(qiáng)度性能檢測基準(zhǔn)膠砂將水泥450g，砂1350g，加水225g后混合均勻，裝入試模，1天后拆模，轉(zhuǎn)入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室，分別養(yǎng)護(hù)到7天和28天后制成基準(zhǔn)膠砂強(qiáng)度檢測試樣。鋼渣膠砂將水泥315g、鋼渣(磨細(xì)至430kg/m"135g，砂1350g，加水225g后混合均勻，裝入試模，1天后拆模，轉(zhuǎn)入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室，分別養(yǎng)護(hù)到7天和28天后制成鋼渣膠砂強(qiáng)度檢測試樣。摻復(fù)合激發(fā)劑鋼渣膠砂將水泥315g、鋼渣(磨細(xì)至430kg/m3)135g，砂子1350g，以上實(shí)施例2配制的激發(fā)劑27g，加水215g后混合均勻，裝入試模，1天后拆模，轉(zhuǎn)入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室，分別養(yǎng)護(hù)到7天和28天后制成摻復(fù)合激發(fā)劑鋼渣膠砂強(qiáng)度檢測試樣。檢測方法上述三種膠砂分別混合均勻后，測定砂槳流動度；在7天和28天齡期時(shí)測試強(qiáng)度檢測試樣的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度值，并計(jì)算得到抗折活性和抗壓活性。表3顯示了不同水泥膠砂的強(qiáng)度性能指標(biāo)?？梢?，與鋼渣膠砂相比，摻復(fù)合激發(fā)劑鋼渣膠砂的抗折活性指數(shù)和抗壓活性指數(shù)都得到大幅度的提高(提高了5%或以上)，而且在更少的用水量下達(dá)到基本相同的流動度(士5mm)。表3水泥膠砂的活性指數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>鋼渣復(fù)合激發(fā)劑的應(yīng)用例可將本發(fā)明復(fù)合激發(fā)劑在道路路面混凝土中進(jìn)行工程應(yīng)用。某路面維修工程使用了摻有復(fù)合激發(fā)劑的鋼渣粉13噸，混凝土的材料配合比如表4所示，其中"鋼渣復(fù)合粉混凝土"使用摻有復(fù)合激發(fā)劑的鋼渣粉，其中復(fù)合激發(fā)劑摻量為5wt%(310wt^均可)，膠凝材料以水泥和鋼渣粉構(gòu)成，膠凝材料中鋼渣粉用量為20wt%。實(shí)際施工混凝土方量200方。表4每方混凝土配合比(單位kg)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>對比混凝土的組成與路面應(yīng)用段鋼渣復(fù)合粉混凝土相同，但其中的鋼渣復(fù)合粉完全使用普通鋼渣粉代替。采用GB/T50081標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行混凝土強(qiáng)度檢測，其結(jié)果見表5。表5鋼渣混凝土強(qiáng)度檢測結(jié)果(單位MPa)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表5數(shù)據(jù)顯示，摻復(fù)合激發(fā)劑的鋼渣混凝土強(qiáng)度指標(biāo)較對照混凝土的強(qiáng)度得到大幅度提高，并且后期強(qiáng)度隨鋼渣混凝土的齡期的增長而不斷增長。表4材料經(jīng)過材料計(jì)量、混合攪拌、轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)倉、攤鋪碾壓、現(xiàn)場整平、后期養(yǎng)護(hù)等施工工序作業(yè)，用于道路路面鋪設(shè)?，F(xiàn)場施工效果顯示本發(fā)明摻入復(fù)合激發(fā)劑的鋼渣混凝土，路面鋪設(shè)過程無需改變原混凝土施工工藝，工作性滿足施工要求，施工性能良好，且工程完成后檢測強(qiáng)度指標(biāo)完全達(dá)到工程應(yīng)用的要求，經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行，耐磨性能良好，路面未出現(xiàn)開裂等病害。就膠凝材料中鋼渣粉用量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果，使用本發(fā)明摻有復(fù)合激發(fā)劑的鋼渣粉用量最高可以達(dá)到30wt^，路面維修工程仍能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。如此，可以進(jìn)一步減少膠凝材料中水泥的用量。由此可見，鋼渣混凝土中利用本發(fā)明復(fù)合激發(fā)劑，不僅能大量利用工業(yè)廢渣，減少水泥用量，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)，還能減少水泥混凝土路面的開裂趨勢，提高工程質(zhì)量。權(quán)利要求一種混凝土用鋼渣復(fù)合激發(fā)劑，主要由以下組分混合而成無機(jī)類活化組分0～10重量份；有機(jī)類活化組分0～0.05重量份；火山灰組分90～100重量份；無機(jī)類活化組分和有機(jī)類活化組分不同時(shí)為0。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述混凝土用鋼渣復(fù)合激發(fā)劑，其特征在于，所述無機(jī)類活化組分為硫酸鈉、水玻璃和石膏中的一種或幾種的混合。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述混凝土用鋼渣復(fù)合激發(fā)劑，其特征在于，所述有機(jī)類活化組分為三乙醇胺、木鈣和木鈉中的一種或幾種的混合。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述混凝土用鋼渣復(fù)合激發(fā)劑，其特征在于，所述火山灰組分為高爐礦粉或硅灰或它們的混合。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一所述混凝土用鋼渣復(fù)合激發(fā)劑，其特征在于，無機(jī)類活化組分310重量份；火山灰組分9097重量份。6.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一所述混凝土用鋼渣復(fù)合激發(fā)劑，其特征在于，有機(jī)類活化組分0.020.05重量份；火山灰組分IOO重量份。7.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一所述混凝土用鋼渣復(fù)合激發(fā)劑，其特征在于，無機(jī)類活化組分35重量份；有機(jī)類活化組分0.030.05重量份；火山灰組分9597重量份。8.—種鋼渣混凝土，含有包括水泥和鋼渣粉的膠凝材料、石子、砂子和水，其特征在于，所述鋼渣粉中摻有權(quán)利要求1至7任一所述的鋼渣復(fù)合激發(fā)劑。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述鋼渣混凝土，其特征在于，所述鋼渣復(fù)合激發(fā)劑在鋼渣粉中摻量為3%10wt^，優(yōu)選5wt%。10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述鋼渣混凝土，其特征在于，所述膠凝材料中鋼渣粉用量為1030wt%。全文摘要本發(fā)明公開了一種新型鋼渣復(fù)合激發(fā)劑及其應(yīng)用。所述新型鋼渣復(fù)合激發(fā)劑包含無機(jī)類活性激發(fā)組分0～10重量份，有機(jī)類活性激發(fā)組分0～0.05重量份，火山灰組分90～100重量份，無機(jī)類活化組分和有機(jī)類活化組分不同時(shí)為0。本發(fā)明提供的鋼渣復(fù)合激發(fā)劑，對鋼渣活性有明顯的激發(fā)作用，且在混凝土的應(yīng)用中不影響混凝土工程的施工工序，不僅對鋼渣混凝土材料的強(qiáng)度有早強(qiáng)作用，而且對鋼渣混凝土的流動性能、后期強(qiáng)度、耐久性能也有改善作用。本發(fā)明復(fù)合激發(fā)劑用于鋼渣混凝土中，還能大量利用工業(yè)廢渣，減少水泥用量，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。文檔編號C04B28/00GK101717217SQ20091023754公開日2010年6月2日申請日期2009年11月18日優(yōu)先權(quán)日2009年11月18日發(fā)明者姚燕,李云峰,李樹東,林暉,王玲,肖莉申請人:中國建筑材料科學(xué)研究總院