專利名稱：：一種鋼渣防輻射混凝土及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及防輻射混凝土材料領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種以鋼渣為骨料的、具有屏蔽X射線、υ射線和中子輻射作用的鋼渣防輻射混凝土及其制備方法。
背景技術(shù)：
：防輻射混凝土又稱為屏蔽混凝土、重混凝土，它能有效屏蔽原子核輻射。所謂原子核輻射，一般是指α射線、β射線、Y射線和中子流。由于α射線、β射線穿透力較低，厚度很小的防護(hù)材料也能完全擋住它們，所以防輻射混凝土要屏蔽的射線主要是Y射線和中子射線。普通的防輻射混凝土的骨料一般采用重晶石、磁鐵礦、褐鐵礦等礦物材料，但是，采用這些礦物材料作集料，易離析，混凝土施工性能差，水泥水化熱大，混凝土易開裂，耐久性差，核廢料的固化安全效果差；此外，這些礦物材料均為緊缺的自然資源，過量開采不利于資源的可持續(xù)利用。另一方面，隨著我國(guó)鋼鐵產(chǎn)量的逐年提高，鋼渣的排出量也隨之增加，大量的鋼渣每年都需要大面積土地來堆放，給土壤、水體、大氣等都帶來嚴(yán)重的污染，甚至對(duì)人們的健康構(gòu)成威脅。在當(dāng)今能源日趨緊張的國(guó)際環(huán)境中，如何開發(fā)固體廢棄物的高附加值綜合利用途徑，已成為實(shí)現(xiàn)鋼鐵企業(yè)循環(huán)發(fā)展的關(guān)鍵。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種鋼渣防輻射混凝土及其制備方法。本發(fā)明的技術(shù)原理在于利用鋼渣硬度高、比重大、表面多微孔(可以更加牢靠的通過水泥進(jìn)行粘結(jié)，增加致密性)的特點(diǎn)，將其作為骨料制備出結(jié)構(gòu)非常致密的超重混凝土，以達(dá)到防輻射的作用。本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下一種鋼渣防輻射混凝土，其組分的重量份數(shù)如下水泥1、水0.4-0.5、鋼渣砂4-8、減水劑0.01-0.03、重晶石0.01-2、硬硼鈣石0.01-0.03；所述鋼漁砂由0_5mm和5_25mm兩種粒徑范圍按1313的比例組成，優(yōu)選為11，且鋼渣砂的f.CaO含量彡3%;所述減水劑選自FDN減水劑和聚羧酸鹽減水劑；所述鋼渣防輻射混凝土表觀密度>2900kg/m3所述水泥選自42.5普通硅酸鹽水泥、高鋁水泥、鋇水泥、鎂氧水泥的一種或多種。本發(fā)明采用0-5mm和5-25mm兩種粒徑范圍的鋼渣砂優(yōu)選采用11的比例進(jìn)行人工級(jí)配，可最大程度地克服重集料離析的問題，使制得的混凝土有較高比重的同時(shí)還具有較好的致密性、抗壓性及耐水性。本的鋼渣防輻射混凝土的制備方法包括如下步驟(1)將鋼渣破碎至40mm以下，再過孔徑為25mm的篩網(wǎng)，得到粒徑小于25mm的鋼渣砂；(2)將步驟(1)中得到的粒徑小于25mm的鋼渣砂過孔徑為5mm的篩網(wǎng)，得到粒徑范圍為5-25mm的粗鋼渣砂和粒徑范圍為0_5mm的細(xì)鋼渣砂；(3)將步驟(2)中得到的粒徑范圍為5-25mm的粗鋼渣砂和粒徑范圍為0_5mm的細(xì)鋼渣砂與水泥、水、減水劑、重晶石、硬硼鈣石混合制得鋼渣防輻射混凝土。本發(fā)明的鋼渣防輻射混凝土的制備方法中，由于鋼渣比重相對(duì)砂石大，因此制備時(shí)，每盤(1立方)的鋼渣用量為普通混凝土砂石用量的60-70%，且坍落度控制在120士20mm。本發(fā)明的有益效果是(1)本發(fā)明的鋼渣防輻射混凝土致密性好，表觀密度可達(dá)2900kg/m3以上，強(qiáng)度等級(jí)為C10-C40，滿足不同級(jí)別防輻射混凝土要求；(2)將鋼渣變廢為寶，大幅度提高其附加值，同時(shí)還減少鋼渣棄置對(duì)環(huán)境造成的污染；(3)減少礦物材料的用量，節(jié)約自然資源；(4)鋼渣作為煉鋼固體廢棄物，資源豐富、價(jià)格低廉，其相對(duì)重集料價(jià)格尚不及1/10，具有顯著經(jīng)濟(jì)效益。具體實(shí)施例方式以配置1立方鋼渣防輻射混凝土為例，進(jìn)行以下三個(gè)實(shí)施例，制備過程按如下步驟進(jìn)行(1)將鋼渣破碎至40mm以下，再過孔徑為25mm的篩網(wǎng)，得到粒徑小于25mm的鋼渣砂；(2)將步驟(1)中得到的粒徑小于25mm的鋼渣砂過孔徑為5mm的篩網(wǎng)，得到粒徑范圍為5-25mm的粗鋼渣砂和粒徑范圍為0_5mm的細(xì)鋼渣砂；(3)將步驟(2)中得到的粒徑范圍為5-25mm的粗鋼渣砂和粒徑范圍為0_5mm的細(xì)鋼渣砂與水泥、水、減水劑、重晶石、硬硼鈣石按表1中所列比例混合制得鋼渣防輻射混凝土。表1表示施例13中所用材料及配比。表1原料配比<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表2表示各實(shí)施例制得的產(chǎn)品的性能參數(shù)，包括表觀密度、抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度等指標(biāo)。表2產(chǎn)品性能指標(biāo)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>由表2可以看出，本發(fā)明的鋼渣防輻射混凝土表觀密度可達(dá)2900kg/m3以上，強(qiáng)度等級(jí)為C10-C40，可滿足不同級(jí)別防輻射混凝土要求。實(shí)施例4采用如表3表示的組分配比進(jìn)行5組優(yōu)化試驗(yàn)，制備過程同上。表3中細(xì)鋼渣砂是指粒徑范圍為0_5mm的鋼渣砂，粗鋼渣砂是指粒徑范圍為5-25mm的鋼渣砂。表3試驗(yàn)用原料配方<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表4表示5組試驗(yàn)中制得的防輻射混凝土的各項(xiàng)指標(biāo)，包括表觀密度、抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度等項(xiàng)目。表4產(chǎn)品試制對(duì)比<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>由表4可以看出，0-5mm和5-25mm兩種粒徑范圍的鋼渣砂按11的配比制得的防輻射混凝土各項(xiàng)指標(biāo)效果最優(yōu)，因此，本發(fā)明在制備防輻射混凝土?xí)r，優(yōu)選采用11的比例對(duì)0-5mm和5-25mm兩種粒徑范圍的鋼渣砂進(jìn)行配比。實(shí)施例5采用如表5表示的組分配比進(jìn)行4組對(duì)比試驗(yàn)，制備過程按如下步驟進(jìn)行(1)將鋼渣破碎至40mm以下，再過孔徑為35mm的篩網(wǎng)，得到粒徑范圍為35_40mm的鋼渣砂和粒徑小于35mm的鋼渣砂；(2)將步驟(1)中得到的粒徑小于35mm的鋼渣砂過孔徑為30mm的篩網(wǎng)，得到粒徑范圍為30-35mm的鋼渣砂和粒徑小于30mm的鋼渣砂；(3)將步驟⑵中得到的粒徑小于30mm的鋼渣砂過孔徑為25mm的篩網(wǎng)，得到粒徑范圍為25-30mm的鋼渣砂和粒徑小于25mm的鋼渣砂；(4)將步驟(3)中得到的粒徑小于25mm的鋼渣砂過孔徑為5mm的篩網(wǎng)，得到粒徑范圍為5-25mm的鋼渣砂和粒徑范圍為0_5mm的鋼渣砂；(5)將以上各步驟中得到的粒徑范圍為35-40mm、30-35mm、25-30mm、5-25mm的粗鋼渣砂分別與0-5mm的細(xì)鋼渣砂按11進(jìn)行配比，然后再分別與水泥、水、減水劑、重晶石、硬硼鈣石按表5中所列比例混合制得四組產(chǎn)品。表5中細(xì)鋼渣砂是指粒徑范圍為0_5mm的鋼渣砂，粗鋼渣砂是指粒徑范圍為35-40mm、30_35mm、25_30mm、5_25mm的四種鋼渣砂。表5試驗(yàn)用原料配方<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表6表示4組制得的產(chǎn)品的各項(xiàng)指標(biāo)，包括表觀密度、抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度等項(xiàng)目，由表6可以看出，采用5-25mm和0-5mm兩種粒徑范圍的鋼渣砂按11的配比制得的產(chǎn)品效果較優(yōu)，滿足防輻射混凝土的要求；而采用粒徑范圍為35-40mm、30-35mm、25-30mm的鋼渣砂與粒徑范圍為0-5mm的鋼渣砂進(jìn)行配比，雖然比例為11，但所制得的產(chǎn)品均不能達(dá)到防輻射混凝土的要求，由此本發(fā)明以5-25mm和0-5mm兩種粒徑范圍的鋼渣砂按11的配比為優(yōu)選。表6產(chǎn)品試制對(duì)比<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權(quán)利要求一種鋼渣防輻射混凝土，其組分的重量份數(shù)如下水泥1、水0.4-0.5、鋼渣砂4-8、減水劑0.01-0.03、重晶石0.01-2、硬硼鈣石0.01-0.03；所述鋼渣砂由0-5mm和5-25mm兩種粒徑范圍按1～3∶1～3的比例組成，且鋼渣砂的f.CaO含量≤3％；所述減水劑選自FDN減水劑和聚羧酸鹽減水劑；所述鋼渣防輻射混凝土表觀密度＞2900kg/m3。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼渣防輻射混凝土，其特征在于，所述水泥選自42.5普通硅酸鹽水泥、高鋁水泥、鋇水泥、鎂氧水泥的一種或多種。3.權(quán)利要求1或2所述的鋼渣防輻射混凝土的制備方法，其特征在于，包括如下步驟(1)將鋼渣破碎至40mm以下，再過孔徑為25mm的篩網(wǎng)，得到粒徑小于25mm的鋼渣砂；(2)將步驟(1)中得到的粒徑小于25mm的鋼渣砂過孔徑為5mm的篩網(wǎng)，得到粒徑范圍為5-25mm的粗鋼渣砂和粒徑范圍為0_5mm的細(xì)鋼渣砂；(3)將步驟⑵中得到的粒徑范圍為5-25mm的粗鋼渣砂和粒徑范圍為0-5mm的細(xì)鋼渣砂與水泥、水、減水劑、重晶石、硬硼鈣石混合制得鋼渣防輻射混凝土。全文摘要本發(fā)明涉及一種鋼渣防輻射混凝土及其制備方法，其組分的重量份數(shù)如下水泥1、水0.4-0.5、鋼渣砂4-8、減水劑0.01-0.03、重晶石0.01-2、硬硼鈣石0.01-0.03；所述鋼渣砂由0-5mm和5-25mm兩種粒徑范圍按1～3∶1～3的比例組成，且鋼渣砂的f.CaO含量≤3％；所述減水劑選自FDN減水劑和聚羧酸鹽減水劑;所述鋼渣防輻射混凝土表觀密度＞2900kg/m3。本發(fā)明的鋼渣防輻射混凝土致密性好、表觀密度大、強(qiáng)度高，滿足防輻射混凝土要求；本發(fā)明在將鋼渣變廢為寶、減少環(huán)境污染的同時(shí)，還降低礦物材料的用量，節(jié)約自然資源；此外，本發(fā)明所用鋼渣資源豐富、價(jià)格低廉，具有顯著經(jīng)濟(jì)效益。文檔編號(hào)C04B18/14GK101805156SQ201010141289公開日2010年8月18日申請(qǐng)日期2010年4月7日優(yōu)先權(quán)日2010年4月7日發(fā)明者張健,楊剛,王幼琴,金強(qiáng)申請(qǐng)人:中冶寶鋼技術(shù)服務(wù)有限公司