[发明专利]水淬锰渣高性能混凝土及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水淬锰渣高性能混凝土及其制备方法，属于废渣利用及建筑材料领域。

背景技术

我国是世界最大的铁合金生产国，不仅是铁合金生产大国，也是铁合金出口大国，2003年我国铁合金产量为637万吨，占世界总产量2153万吨的30％，出口铁合金182万吨，占世界贸易总量1087万吨的17％。目前，全国有八百多家冶炼锰铁合金的企业，随之带来了锰渣排放量日益增多的问题。锰渣(铁合金渣)是高炉冶炼锰铁合金过程中，所排放的1400℃熔融物经水淬急冷形成的一种工业固体废弃物。主要化学成分为二氧化硅（SiO₂）、三氧化二铝（Al₂O₃）、氧化钙（CaO）、氧化镁（MgO）、氧化锰（MnO）、三氧化二铁（Fe₂O₃）等，矿物成分中90%为玻璃体，另10%为镁蔷薇辉石（3CaO·MgO·2SiO₂）、镁黄长石（2CaO·MgO·2SiO₂）、钙铝黄长石（2CaO·Al₂O₃·SiO₂）、硅酸二钙（C₂S）和少量的硅酸三钙（C₃S）。锰渣的活性仅次于生铁矿渣，优于粉煤灰，具有较高的利用价值，可用于生产矿渣硅酸盐水泥、锰渣烧结砖和蒸压砖、水泥矿化剂、混凝土粗细骨料、小型空心砌块，用作路基材料等。但是这些粗放型的生产没有充分利用锰渣潜在的水凝性的特点，因此这种工业废弃物并没有得到恰当且广泛的应用。

据统计，每吨锰铁合金排放2～2.5倍锰渣，按2004年全国锰铁合金产量为865万吨计，产生约1700万吨的渣，目前，我国每年锰渣排放量达2000万吨左右。由于这些锰渣得不到充分的利用，堆积成山，不仅占用大量耕地，而且严重污染周边环境，影响到企业的可持续发展。

另外随着我国国民经济建设的高速发展，建筑行业混凝土向高强、高性能化迅猛发展，但高强、高性能混凝土易带来水硬性胶凝材料用量高和水化热高的问题，引起混凝土产生更大收缩和开裂几率，从而影响了高强、高性能混凝土的普遍应用。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种水淬锰渣高性能混凝土及其制备方法。本发明利用锰渣和膨胀剂双掺制备高性能混凝土，既可充分发挥锰渣潜在的水凝性，降低水泥水化热，节约混凝土水泥用量，降低混凝土成本，又可以消化掉大量的工业固体废弃物（锰渣），加强废渣的综合利用,减少环境污染。

本发明的技术方案：一种水淬锰渣高性能混凝土，由水硬性胶凝材料和碎石、砂子、水及少量表面活性剂制备而成（各种材料之间的配比可按行业标准JGJ55-2002《普通混凝土配合比设计规程》进行混凝土配合比设计）；按重量百分比计算，所述水硬性胶凝材料由内掺4%～10%天然硬石膏的水淬锰渣15%～30%、膨胀剂8%～10%和水泥60%～77%组成。

按重量百分比计算，前述水硬性胶凝材料最好由内掺6%～8%天然硬石膏的水淬锰渣30%、膨胀剂10%和水泥60%组成。

前述混凝土的容重为2400～2600kg/m³，水硬性胶凝材料总量为550～600kg/m³，水灰比为25%～35%，砂率为25%～50%。

前述表面活性剂用量为水硬性胶凝材料总量的1%～1.2%。

所述天然硬石膏中SO₃含量大于45%；所述膨胀剂即混凝土外加剂，是符合混凝土膨胀剂国家标准GB23439-2009要求的膨胀剂；所述水泥是符合GB175《通用硅酸盐水泥》42.5级的水泥。