本發(fā)明涉及一種建筑材料領(lǐng)域，且特別涉及一種含冶煉渣的混凝土及其制備方法。
背景技術(shù)：
：混凝土一般用水泥作膠凝材料，砂、石作集料，與水(加或不加外加劑和摻合料)按一定比例配合，經(jīng)攪拌、成型、養(yǎng)護(hù)而得，其使用范圍十分廣泛，不僅在各種土木工程中使用，就是造船業(yè)、機(jī)械工業(yè)、海洋的開(kāi)發(fā)、地?zé)峁こ痰?，混凝土也是重要的材料。隨著經(jīng)濟(jì)、科技水平的不斷發(fā)展，我國(guó)的城市建設(shè)也日益火熱，其中需要用到大量的混凝土，而現(xiàn)有的大部分混凝土在配制時(shí)期所用的集料大多是天然的砂、石，但是作為天然集料的砂、石資源日益匱乏，價(jià)格上漲，而且過(guò)度采集砂石也對(duì)環(huán)境造成了一定的破壞。另一方面，工業(yè)生產(chǎn)中排放出的有害的固體廢物長(zhǎng)期堆積不僅占用大量土地，而且會(huì)造成對(duì)水系和大氣的嚴(yán)重污染和危害。大量采礦以及廢石堆積的結(jié)果，毀壞了大片的農(nóng)田和森林地帶，因此對(duì)其進(jìn)行回收再利用是十分必要的。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種含冶煉渣的混凝土，該含冶煉渣的混凝土不僅回收利用了冶煉渣、磷渣等工業(yè)廢棄物，成本低且具備較優(yōu)的綜合力學(xué)性能。本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述含冶煉渣的混凝土的制備方法，按照一定比例混合各種原料得到該含冶煉渣的混凝土，簡(jiǎn)單高效且成本低。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明提出一種含冶煉渣的混凝土，其主要由按重量份數(shù)計(jì)的以下原料制作而成：冶煉渣1700～2000份、磷渣100～150份、碳纖維30～50份、水泥280～650份、外加劑3.9～10份、粉煤灰80～150份。每份冶煉渣包括按重量份數(shù)計(jì)的氧化鈣0.34～0.45份、二氧化硅0.3～0.35份、三氧化二鋁0.1～0.17份。外加劑包括減水劑、阻銹劑、防水劑中的一種或多種。本發(fā)明提出一種上述含冶煉渣的混凝土的制備方法，其包括：將以上原料按重量份數(shù)比例進(jìn)行混合。本發(fā)明實(shí)施例的含冶煉渣的混凝土及其制備方法的有益效果是：本發(fā)明實(shí)施例提供的含冶煉渣的混凝土主要采用了冶煉渣、磷渣、粉煤灰等工業(yè)廢棄物作為混凝土原料，一方面降低了混凝土制備的成本，另一方面以再次利用的方式將冶煉渣、磷石膏進(jìn)行二次回收利用，減少了環(huán)境的污染以及天然沙石等礦產(chǎn)資源的開(kāi)采。磷渣還有利于增強(qiáng)混凝土后期的強(qiáng)度。冶煉渣中含有大量的氧化鈣和二氧化硅，與水泥的成分相近，有利于提高混凝土耐化學(xué)腐蝕的能力以及抗?jié)B透能力。碳纖維的加入可以減輕混凝土開(kāi)裂程度，限制裂縫寬度，抵抗混凝土表面龜裂和抗爆防火能力，提高混凝土的抗折強(qiáng)度和韌性。減水劑能防止混凝土坍落度損失而不引起明顯緩凝，低摻量下就能夠發(fā)揮較高的塑化效果，對(duì)混凝土增強(qiáng)效果顯著。外加劑作為混凝土功能性調(diào)整成分，對(duì)混凝土的性能優(yōu)化，使其中的各種成分充分發(fā)揮其性能，并且可以有效地避免各成分之間的不利干擾。進(jìn)一步地，外加劑采用聚羧酸減水劑。聚羧酸減水劑還能與鈣離子反應(yīng)形成聚羧酸鈣，從而能夠富集在混凝土的表面，提高混凝土的表面強(qiáng)度和致密度，進(jìn)而增強(qiáng)混凝土的抗碳化性能。具體實(shí)施方式為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。實(shí)施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過(guò)市售購(gòu)買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的含冶煉渣的混凝土及其制備方法進(jìn)行具體說(shuō)明。一種含冶煉渣的混凝土，主要由按重量份數(shù)計(jì)的以下原料制作而成：冶煉渣1700～2000份、磷渣100～150份、碳纖維30～50份、水泥280～650份、外加劑3.9～10份、粉煤灰80～150份。每份冶煉渣包括按重量份數(shù)計(jì)的氧化鈣0.5～0.65份、二氧化硅0.1～0.2份、三氧化二鋁0.05～0.08份。外加劑包括減水劑、阻銹劑、防水劑中的一種或多種。本發(fā)明實(shí)施例中，主要選用了首鋼水城鋼鐵集團(tuán)賽德建設(shè)有限公司的冶煉渣。其冶煉渣中具有較高的氧化鈣含量，與水泥有更好的和易性，且能改善新拌混凝土的工作性，減少混凝土熱應(yīng)力裂縫，提高混凝土耐化學(xué)腐蝕能力，降低氯離子滲透速率，防止堿與冶煉渣的反應(yīng)。冶煉渣中的其他成份，例如二氧化硅、三氧化二鋁等都對(duì)混凝土的性能有不同程度的提高。例如三氧化二鋁在使用時(shí)經(jīng)溶解能夠水解為溶膠，該溶膠能夠滲透至水泥漿內(nèi)部的毛細(xì)孔內(nèi)，阻塞和切斷毛細(xì)孔隙，增加了水泥的致密性，進(jìn)而調(diào)高了水泥的抗水性。防水劑與三氧化二鋁協(xié)效使用的效果使得混凝土抗水性更優(yōu)。本發(fā)明實(shí)施例提供的冶煉渣中還包括少量的氧化鎂、三氧化二鐵、三氧化硫等成分，具體的，例如含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9.1％的氧化鎂、1.5％的三氧化二鐵、1.5％的三氧化硫。當(dāng)然，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，也可以選用其他的工廠冶煉渣。磷渣的主要成分是硅酸鹽和鋁酸鹽玻璃體，以及少量細(xì)小晶體。結(jié)晶相中有假硅灰石、石英、方解石、氟化鈣、硅酸二鈣和二氧化硅存在，因此，磷渣具有較高的礦物活性。磷渣不具備水硬活性，摻入混凝土后，必須被水泥熟料的水化產(chǎn)物氫氧化鈣堿性激發(fā)才能產(chǎn)生水化反應(yīng)，生成凝膠性水化產(chǎn)物。因此磷渣的水化比水泥熟料慢，因此對(duì)于混凝土具有緩凝作用。而此種緩凝作用，使得水泥-骨料結(jié)構(gòu)更加緊密，內(nèi)部孔隙率下降，氣孔直徑變小，有利于提高混凝土后期的強(qiáng)度。磷渣與減水劑共同使用時(shí)，對(duì)水泥漿體的填充與分散效果更好。這是由于減水劑既破壞了水泥漿體的絮凝結(jié)構(gòu)，也破壞了磷渣的絮凝結(jié)構(gòu)，使兩者更好的填充與分散。碳纖維在混凝土中的填充，能夠通過(guò)逐級(jí)分解裂紋和吸收導(dǎo)致裂紋的外力，從而阻礙混凝土裂紋的擴(kuò)展，提高混凝土的抗裂能力，宏觀表現(xiàn)為混凝土的抗沖擊強(qiáng)度增強(qiáng)。阻銹劑用于抑制或減輕混凝土中鋼筋或其他預(yù)埋金屬銹蝕。通過(guò)添加防水劑和減水劑增加混凝土的密實(shí)性，提高混凝土抵抗不良水質(zhì)侵入的能力。通過(guò)降低侵入混凝土中so42-濃度，并細(xì)化毛細(xì)孔的孔徑，抑制氫氧化鈣從水泥石中析出的速度，達(dá)到延緩石膏和鈣礬石晶體的生成，起到抑制其膨脹破壞的作用，進(jìn)而起到延緩混凝土硫酸鹽侵蝕破壞的速度。阻銹劑可以在鋼筋表面形成一層分子化學(xué)保護(hù)膜，對(duì)已經(jīng)發(fā)生銹蝕或未發(fā)生銹蝕的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行保護(hù)，阻止因氯離子、碳化或雜散電流等各種原因造成的鋼筋銹蝕。阻銹劑可選用復(fù)合氨基醇鋼筋阻銹劑、氨基羧酸阻銹劑、有機(jī)硅氧烷阻銹劑等。制備標(biāo)號(hào)為c25(即立方體試件抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為25mpa的混凝土)的混凝土?xí)r，優(yōu)選冶煉渣1700～1797份、磷渣100～115份、碳纖維30～38份、水泥280～310份、外加劑3.9～4.8份、粉煤灰80～90份。制備標(biāo)號(hào)為c30(即立方體試件抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為30mpa的混凝土)的混凝土?xí)r，優(yōu)選冶煉渣1750～1800份、磷渣118～129份、碳纖維38～44份、水泥360～380份、外加劑5～6.8份、粉煤灰95～105份。制備標(biāo)號(hào)為c35(即立方體試件抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為25mpa的混凝土)的混凝土?xí)r，優(yōu)選冶煉渣1749～1790份、磷渣130～145份、碳纖維44～48份、水泥420～450份、外加劑6.5～8.6份、粉煤灰110～150份。其中，本發(fā)明實(shí)施例中提供的冶煉渣主要包括重量比為1:0.9～1.5的第一集料和第二集料。若第一集料和第二集料選用的粒徑過(guò)大，混凝土易發(fā)生嚴(yán)重的離析，造成保水性、粘聚性、耐久性下降。因此第一集料的平均粒徑優(yōu)選0.35～0.5毫米，第二集料的平均粒徑優(yōu)選5～20毫米。第一集料的壓碎指標(biāo)優(yōu)選12.5％，第二集料的壓碎指標(biāo)優(yōu)選10.6％。壓碎指標(biāo)是集料抵抗壓碎的性能指標(biāo)，它是按規(guī)定試驗(yàn)方法測(cè)得的被壓碎碎屑的重量與試樣總重量之比。被壓碎的部分細(xì)粒屬于軟弱顆粒，如風(fēng)化的卵石、砂巖及泥巖等，軟弱顆粒含量過(guò)高會(huì)降低混凝土的強(qiáng)度，特別是對(duì)于c40以上的混凝土影響更大。第一集料的堆積密度優(yōu)選1783kg/m3，第二集料的堆積密度優(yōu)選1560kg/m3。選用上述的堆積密度可以降低骨料孔隙率，降低水泥漿用量，有利于混凝土的流動(dòng)性、耐久性和強(qiáng)度的提高。本發(fā)明實(shí)施例提供的減水劑主要選自聚羧酸減水劑、脂肪族減水劑、三聚氰胺減水劑、萘系減水劑、氨基磺酸鹽減水劑組成的組中的一種或多種。減水劑的使用有利于提高混凝土的綜合性能。聚羧酸減水劑、萘系減水劑和三聚氰胺減水劑是目前世界上使用最廣泛的高效減水劑。聚羧酸減水劑具有高減水率、低坍落高度損失、低堿含量且與水泥相容性好等優(yōu)點(diǎn)。且使用聚羧酸減水劑時(shí)，可用更多的冶煉渣活粉煤灰取代水泥，從而降低成本。減水劑的復(fù)合使用，更有效地減少了混凝土中的水灰比，因而水泥-骨料內(nèi)部孔隙體積明顯減小，水泥-骨料更為致密，可大幅度提高混凝土的強(qiáng)度。減水劑也使得水泥的分散更為均勻，水泥的有效利用率得到提高，這也是提高混凝土強(qiáng)度的原因。本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種上述含冶煉渣的混凝土的制備方法，將上述原料按事先稱取的質(zhì)量進(jìn)行混合。較優(yōu)地，可在冶煉渣、磷渣、碳纖維、水泥、粉煤灰以及水的混合攪拌過(guò)程中投入外加劑，使減水劑在制備含冶煉渣的混凝土過(guò)程中混合更為均勻，最大程度地發(fā)揮減水劑的功效。以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的特征和性能作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。實(shí)施例1本實(shí)施例以坍落度為180毫米制備體積為1立方米、標(biāo)號(hào)為c25的含冶煉渣的混凝土所采用的原料及其用量具體如表1所示。表1含冶煉渣的混凝土原料原料冶煉渣磷渣碳纖維水泥粉煤灰水聚羧酸質(zhì)量1797kg100kg30kg310kg80kg210kg3.9kg其中冶煉渣中包括第一集料882kg，第二集料915kg。第一集料的平均粒徑0.47毫米、堆積密度1783kg/m3、壓碎指標(biāo)為12.5％。第二集料的平均粒徑5毫米、堆積密度為1560kg/m3、壓碎指標(biāo)為10.6％。冶煉渣中共含有氧化鈣629kg、二氧化硅539.1、三氧化二鋁179.7kg。將稱量好的各種原料混合攪拌即得含冶煉渣的混凝土。實(shí)施例2本實(shí)施例以坍落度為170毫米制備體積為1立方米、標(biāo)號(hào)為c25的含冶煉渣的混凝土所采用的原料及其用量具體如表2所示。表2含冶煉渣的混凝土原料原料冶煉渣磷渣碳纖維水泥粉煤灰水聚羧酸質(zhì)量1700kg115kg38kg280kg90kg190kg4.8kg其中冶煉渣中包括第一集料894.7kg，第二集料805.3kg。第一集料的平均粒徑0.35毫米、堆積密度1780kg/m3、壓碎指標(biāo)為12.1％。第二集料的平均粒徑20毫米、堆積密度為1565kg/m3、壓碎指標(biāo)為10.4％。冶煉渣中共含有氧化鈣765kg、二氧化硅595、三氧化二鋁289kg。將稱量好的各種原料混合攪拌即得含冶煉渣的混凝土。實(shí)施例3本實(shí)施例以坍落度為180毫米制備體積為1立方米、標(biāo)號(hào)為c30的含冶煉渣的混凝土所采用的原料及其用量具體如表3所示。表3含冶煉渣的混凝土原料其中冶煉渣中包括第一集料875kg，第二集料875kg。第一集料的平均粒徑0.5毫米、堆積密度1760kg/m3、壓碎指標(biāo)為11.8％。第二集料的平均粒徑8毫米、堆積密度為1568kg/m3、壓碎指標(biāo)為10.1％。冶煉渣中共含有氧化鈣595kg、二氧化硅542.5、三氧化二鋁285.3kg。將稱量好的各種原料混合攪拌即得含冶煉渣的混凝土。實(shí)施例4本實(shí)施例以坍落度為190毫米制備體積為1立方米、標(biāo)號(hào)為c30的含冶煉渣的混凝土所采用的原料及其用量具體如表4所示。表4含冶煉渣的混凝土原料其中冶煉渣中包括第一集料720kg，第二集料1080kg。第一集料的平均粒徑0.4毫米、堆積密度1770kg/m3、壓碎指標(biāo)為12.8％。第二集料的平均粒徑20毫米、堆積密度為1570kg/m3、壓碎指標(biāo)為10.8％。冶煉渣中共含有氧化鈣626.4kg、二氧化硅612kg、三氧化二鋁270kg。將稱量好的各種原料混合攪拌即得含冶煉渣的混凝土。實(shí)施例5本實(shí)施例以坍落度為180毫米制備體積為1立方米、標(biāo)號(hào)為c35的含冶煉渣的混凝土所采用的原料及其用量具體如表5所示。表5含冶煉渣的混凝土原料其中冶煉渣中包括第一集料833kg，第二集料916kg。第一集料的平均粒徑0.38毫米、堆積密度1771kg/m3、壓碎指標(biāo)為12.7％。第二集料的平均粒徑15毫米、堆積密度為1562kg/m3、壓碎指標(biāo)為10.7％。冶煉渣中共含有氧化鈣608.7kg、二氧化硅577.2kg、三氧化二鋁227.4kg。將稱量好的冶煉渣、磷渣、碳纖維、水泥、粉煤灰、水混合攪拌，并在攪拌過(guò)程中邊攪拌邊加入聚羧酸、鋁鹽防水劑、有機(jī)硅氧烷阻銹劑。實(shí)施例6本實(shí)施例以坍落度為200毫米制備體積為1立方米、標(biāo)號(hào)為c35的含冶煉渣的混凝土所采用的原料及其用量具體如表6所示。表6含冶煉渣的混凝土原料其中冶煉渣中包括第一集料814kg，第二集料976kg。第一集料的平均粒徑0.49毫米、堆積密度1763kg/m3、壓碎指標(biāo)為12.2％。第二集料的平均粒徑18毫米、堆積密度為1568kg/m3、壓碎指標(biāo)為10.3％。冶煉渣中共含有氧化鈣716kg、二氧化硅572.8kg、三氧化二鋁250.6kg。將稱量好的冶煉渣、磷渣、碳纖維、水泥、粉煤灰、水混合攪拌，并在攪拌過(guò)程中邊攪拌邊加入聚羧酸、氨基羧酸阻銹劑。實(shí)施例7本實(shí)施例以坍落度為200毫米制備體積為1立方米、標(biāo)號(hào)為c40的含冶煉渣的混凝土所采用的原料及其用量具體如表7所示。表7含冶煉渣的混凝土原料其中冶煉渣中包括第一集料1000kg，第二集料1000kg。第一集料的平均粒徑0.5毫米、堆積密度1760kg/m3、壓碎指標(biāo)為11.2％。第二集料的平均粒徑10毫米、堆積密度為1570kg/m3、壓碎指標(biāo)為9.5％。冶煉渣中共含有氧化鈣900kg、二氧化硅700kg、三氧化二鋁340kg。將稱量好的各種原料混合攪拌即得含冶煉渣的混凝土。試驗(yàn)例1將實(shí)施例1、實(shí)施例3、實(shí)施例5制備含冶煉渣的混凝土?xí)r采用的主要的原料：水泥、第一集料、第二集料的成本進(jìn)行計(jì)算。同時(shí)，以現(xiàn)有的機(jī)制砂石為骨料分別制備標(biāo)號(hào)為c25、c30、c35的混凝土并進(jìn)行成本分析。兩種成本分析對(duì)比結(jié)果如表8所示。表8成本對(duì)比通過(guò)比較可知，標(biāo)號(hào)為c25、c30、c35的含冶煉渣的混凝土每立方米降低成本分別為：21.84元、6.66元、4.36元。發(fā)明人做了如下估算，預(yù)計(jì)半年可為市場(chǎng)提供c25約5萬(wàn)立方米、c30約10萬(wàn)立方米、c35約8萬(wàn)立方米，估算創(chuàng)效值為c25：21.84元/m3×5萬(wàn)m3＝109.2萬(wàn)元、c30：6.66元/m3×10萬(wàn)m3＝66.6萬(wàn)元、c35：4.36元/m3×8萬(wàn)m3＝34.8萬(wàn)元，即半年增加總效益為210.68萬(wàn)元。試驗(yàn)例2將實(shí)施例1～7制備的含冶煉渣的混凝土依次編號(hào)為1～7號(hào)，同時(shí)，以現(xiàn)有的機(jī)制砂石為骨料制備得到的標(biāo)號(hào)為c25、c30、c35的混凝土編號(hào)為8～10號(hào)。各混凝土的性能測(cè)試對(duì)比結(jié)果如表9所示。其中，三天抗壓強(qiáng)度是在載荷為250kn下測(cè)定的；七天抗壓強(qiáng)度是在載荷為370kn下測(cè)定的；二十八天抗壓強(qiáng)度是在載荷為530kn下測(cè)定的。在老化箱中模擬自然環(huán)境加速各混凝土的老化，1000小時(shí)后觀察各混凝土表面裂紋情況。表9混凝土性能測(cè)試對(duì)比由表9可知，實(shí)施例1～7制得的含冶煉渣的混凝土越到后期，其抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)幅度越大，抗開(kāi)裂能力較優(yōu)。以上所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。當(dāng)前第1頁(yè)12