專利名稱：由礦渣和鋼渣復(fù)合而成的膠結(jié)材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用鋼鐵工業(yè)廢渣配制建筑用砂漿及混凝土的膠結(jié)材，具體地指一種由礦渣和鋼渣復(fù)合而成的膠結(jié)材。
目前，一般工程建筑中所配制的砂漿及混凝土，都是按照傳統(tǒng)的工藝以硅酸鹽水泥為膠結(jié)材，用砂子做細(xì)集料，再加上石子等粗集料和水按定量配合加工而成的。在鋼鐵工業(yè)中，人們處理煉鐵所排出的高爐礦渣和煉鋼所排出的鋼渣時(shí)，發(fā)現(xiàn)其主要化學(xué)成分均是氧化鈣、二氧化硅、三氧化二鋁、氧化鎂、氧化鐵等，只不過高爐礦渣和鋼渣中各化學(xué)成分的含量不同而已。高爐礦渣中的各種氧化物成分以各種硅酸鹽礦物形式存在，具有潛在的水硬膠凝性能，在水泥熟料、石灰、石膏等激發(fā)劑的作用下可顯示出其水硬膠凝性能，是優(yōu)良的水泥原料。鋼渣的主要礦物組成為與水泥相類似的硅酸三鈣、硅酸二鈣、鐵鋁酸鹽等活性礦物，具有水硬膠凝性，也可以作為生產(chǎn)水泥的原料。由此人們研制出了各種各樣的鋼渣礦渣水泥。這些作為膠結(jié)材的水泥絕大多數(shù)都是以礦渣和鋼渣為主料，以一定量的水泥熟料和石膏為輔料，經(jīng)磨機(jī)研磨為比表面積大于3500cm2/g的混合粉料而構(gòu)成的。雖然它具有變廢為寶、改善環(huán)境污染等諸多優(yōu)點(diǎn)，但其缺點(diǎn)是凝結(jié)時(shí)間緩慢，水泥強(qiáng)度特別是早期強(qiáng)度低，性能較不穩(wěn)定，產(chǎn)品品位不高，只能作為低標(biāo)號水泥使用，因而限制了它的推廣和應(yīng)用。而且這種水泥的所有原料均需要干燥和磨細(xì)，特別是鋼渣的磨細(xì)要求高，入磨前粒度要小于10mm，含水量小于2％，含鋼量小于1％，否則磨機(jī)不能正常工作，因而其生產(chǎn)工藝較為復(fù)雜，耗時(shí)耗能不說，還容易損傷機(jī)械設(shè)備，生產(chǎn)效率較低。同時(shí)這種水泥的原料中成本最高的水泥熟料的參入量也相對較高，達(dá)10～20％，而水泥熟料的參入量過少時(shí)其強(qiáng)度特別是早期強(qiáng)度又得不到保證，因而綜合起來其生產(chǎn)成本也相對較高。
本發(fā)明的目的就是要提供一種生產(chǎn)工藝簡單、生產(chǎn)成本低廉、且成品品位高的由礦渣和鋼渣復(fù)合而成的膠結(jié)材。
為實(shí)現(xiàn)此目的，本發(fā)明所研制的由礦渣和鋼渣復(fù)合而成的膠結(jié)材，是由復(fù)合礦渣微粉和鋼渣細(xì)集料兩種組份按重量比1∶1～2組成的。其中復(fù)合礦渣微粉按重量又由70～85％的高爐礦渣、8～20％的水泥熟料和7～11％的石膏經(jīng)磨細(xì)組成，其比表面積為3500～7600cm2/g。鋼渣細(xì)集料為僅經(jīng)?；幚砘虼胚x過篩、其自然級配的粒徑小于8mm的鋼渣。使用時(shí)，將復(fù)合礦渣微粉和鋼渣細(xì)集料兩種組份混合均勻，再按傳統(tǒng)制備砂漿及混凝土的工藝和級配條件，加入砂子等常規(guī)細(xì)集料和/或碎石等常規(guī)粗集料以及水，即可制成不同標(biāo)號的砂漿或混凝土。其水化機(jī)理在于上述各種原料混合后，存在于其中的少量細(xì)小顆粒的堿性熟料水化迅速，所析出的水化產(chǎn)物起大量晶胚作用，對成品的早期強(qiáng)度有著重要貢獻(xiàn)。而熟料水化生成的氫氧化鈣可提高液相堿度，有利于鋼渣和礦渣的水化反應(yīng)，起到了激發(fā)劑的作用。鋼渣的堿度僅次于熟料，由于所采用的鋼渣顆粒較粗，晶粒亦較大，又存在雜質(zhì)和固溶體，因此其水化活性較差而緩慢。但鋼渣的參入量最大，使之成為對成品最有影響的材料，其早期性能的不足可以被熟料所彌補(bǔ)，在水化過程中鋼渣中的氫氧化鈣和石膏中的硫酸鈣溶于水中，使礦渣中的玻璃體結(jié)構(gòu)解離，促進(jìn)礦渣水化，并生成水化硫鋁酸鈣即鈣礬石。而此時(shí)的鈣礬石是在少量熟料水化反應(yīng)所形成的相對低堿性液相中生成的，是單個(gè)自由生長的晶體，沒有固相依托，其兩端均可以自由長大，所生成的細(xì)棒狀鈣礬石體積的增大只能使成品水泥石更加密實(shí)，而不會產(chǎn)生膨脹破壞。同時(shí)鋼渣、礦渣和石膏之間的相互滲透，也有利于降低鋼渣顆粒外部的堿度，使其暴露出新的表面，生成水化硅酸鈣凝膠和氫氧化鈣，進(jìn)一步地相互促進(jìn)水化，從而使得最終得到的成品整體性能穩(wěn)定，強(qiáng)度增大，安定性好，品位提高。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于所采用的鋼渣細(xì)集料為僅經(jīng)渣場?；虼胚x后的自然分級渣，可直接配料使用，不需要干燥和磨細(xì)，這樣一方面減少了鋼渣的生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)，生產(chǎn)工藝大為簡化，生產(chǎn)能耗大幅下降；另一方面大大減少了堆渣現(xiàn)場所占用的土地和管理消耗，有利有鋼渣的綜合治理和提高環(huán)保效益。而且把鋼渣作為活性膠凝細(xì)集料與復(fù)合礦渣微粉相組合，不僅充分利用了這些廢料的潛在水化活性，還使所需配有的成本最高的熟料量也大幅下降，熟料在復(fù)合礦渣微粉中占8～20％，但在整個(gè)膠結(jié)材中僅占10％以下，從而可大大降低膠結(jié)材的生產(chǎn)成本和能耗。同時(shí)鋼渣本身作為細(xì)集料的形式參與組合膠結(jié)材，改變革新了傳統(tǒng)組合中的粉料形式，鋼渣自然級配組成的細(xì)度不同，既有粗顆粒又有細(xì)顆粒，粗細(xì)顆粒之間相互嵌合使孔隙變小，所形成的成品就會變得非常密實(shí)；鋼渣細(xì)集料也起骨架作用，它與復(fù)合礦渣微粉水化反應(yīng)的反應(yīng)界面非常堅(jiān)固，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通水泥與砂子的界面結(jié)合，所形成的成品的早期強(qiáng)度和后期強(qiáng)度好品位高。
以下結(jié)合較佳實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述本發(fā)明所配制的由礦渣和鋼渣復(fù)合而成的膠結(jié)材，最好由復(fù)合礦渣微粉和鋼渣細(xì)集料兩種組份按重量比1∶1組成。其中復(fù)合礦渣微粉按重量又由80％的高爐礦渣、11.5％的水泥熟料和8.5％的粘土石膏經(jīng)磨細(xì)組成，其比表面積為5500～6000cm2/g。鋼渣細(xì)集料為堆存時(shí)間在半年以內(nèi)、僅經(jīng)?；幚砘虼胚x過篩、其自然級配的粒徑小于5mm的鋼渣。這樣的鋼渣細(xì)集料水化活性損失小，膠凝性能很強(qiáng)，自然級配的致密度高；這樣的復(fù)合礦渣微粉比例和比表面積適中，石膏不需煅燒，熟料添加不多，所形成的晶核物質(zhì)和堿液環(huán)境卻十分有利于加速大量鋼渣細(xì)集料和高爐礦渣的水化反應(yīng)。經(jīng)試驗(yàn)表明，按此組份和配比所復(fù)合而成的膠結(jié)材，加入砂子(也可不加)、碎石以及水來制備砂漿及混凝土?xí)r，所得產(chǎn)品的強(qiáng)度指標(biāo)非常良好。附表1和附表2為采用本發(fā)明的膠結(jié)材所制成的不同標(biāo)號的砂漿及混凝土的性能指標(biāo)。將復(fù)合礦渣微粉、鋼渣細(xì)集料兩組份按重量比1∶1配料(見附表1中項(xiàng)目1)，按水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)方法(GB1346-89)測試，其凝結(jié)時(shí)間正常，沸煮安定性合格。將復(fù)合礦渣微粉、鋼渣細(xì)集料、黃砂三組份按重量比1∶1∶1.5配料(見附表1中項(xiàng)目4)，按水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法(GB177-85)測試，試件性能指標(biāo)達(dá)到了硅酸鹽水泥525#品質(zhì)指標(biāo)。將復(fù)合礦渣微粉、鋼渣細(xì)集料、黃砂、碎石四組份按重量比1∶1∶1∶3配料(見附表2中項(xiàng)目1)，按普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法(GBJ81-85)中的立方體抗壓強(qiáng)度測試，選用邊長為100mm的試件，其強(qiáng)度可達(dá)C40。因此，本發(fā)明所提供的由礦渣和鋼渣復(fù)合而成的膠結(jié)材，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑、水利工程、道路、機(jī)場等各個(gè)領(lǐng)域，尤其適用于對早期強(qiáng)度和抗折性能有較高要求的工程。附表1
注*水灰比中鋼渣細(xì)集料自然含水量未納入計(jì)量。附表2
注*水灰比中鋼渣細(xì)集料自然含水量未納入計(jì)量。
權(quán)利要求
1.一種由礦渣和鋼渣復(fù)合而成的膠結(jié)材，用于制備砂漿及混凝土，其特征在于該膠結(jié)材由復(fù)合礦渣微粉和鋼渣細(xì)集料兩種組份按重量比1∶1～2組成，其中復(fù)合礦渣微粉按重量又由70～85％的高爐礦渣、8～20％的水泥熟料和7～11％的石膏經(jīng)磨細(xì)組成，其比表面積為3500～7600cm2/g；鋼渣細(xì)集料為僅經(jīng)?；幚砘虼胚x過篩、其自然級配的粒徑小于8mm的鋼渣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由礦渣和鋼渣復(fù)合而成的膠結(jié)材，其特征在于該膠結(jié)材由復(fù)合礦渣微粉和鋼渣細(xì)集料兩種組份按重量比1∶1組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的由礦渣和鋼渣復(fù)合而成的膠結(jié)材，其特征在于所說的復(fù)合礦渣微粉按重量由80％的高爐礦渣、11.5％的水泥熟料和8.5％的粘土石膏經(jīng)磨細(xì)組成，其比表面積為5500～6000cm2/g；所說的鋼渣細(xì)集料為其自然級配的粒徑小于5mm的鋼渣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的由礦渣和鋼渣復(fù)合而成的膠結(jié)材，其特征在于所說的鋼渣細(xì)集料為堆存時(shí)間在半年以內(nèi)的鋼渣。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的由礦渣和鋼渣復(fù)合而成的膠結(jié)材，其特征在于所說的鋼渣細(xì)集料為堆存時(shí)間在半年以內(nèi)的鋼渣。
全文摘要
一種用于制備砂漿及混凝土的由礦渣和鋼渣復(fù)合而成的膠結(jié)材。該膠結(jié)材由復(fù)合礦渣微粉和鋼渣細(xì)集料兩種組份按重量比1∶1～2組成,其中:復(fù)合礦渣微粉按重量又由70～85%的高爐礦渣、8～20%的水泥熟料和7～11%的石膏經(jīng)磨細(xì)組成,其比表面積為3500～7600cm
文檔編號C04B7/00GK1370754SQ0110647
公開日2002年9月25日 申請日期2001年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月14日
發(fā)明者胡新杰, 邱榮夫 申請人:胡新杰, 邱榮夫