[发明专利]一种钢渣作胶凝材料和细集料的无水泥绿色砂浆及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种钢渣作胶凝材料和细集料的无水泥绿色砂浆及其制备方法。

背景技术

我国的钢铁产量早在20世纪末就已跃居世界第一，钢渣是炼钢中为了调整钢水成分而最终排出的含有氧化钙、氧化镁、氧化铁、氧化硅、氧化铝、氧化锰等物质的熔融渣。而历年产生的钢渣大概是钢产量的10％-12％。据统计，2013年我国钢渣排放量超亿吨，钢渣储存量大，不仅占用日愈紧张的土地，而且对周围的环境存在潜在的危害。钢渣的主要成分与水泥相似，具有一定的潜在胶凝性。作为一种潜在的资源，目前我国钢渣利用率小于50％，与世界其他主要钢渣生产国家的综合利用率(＞90％)相比还有很大的差距。如果能够采取有效的利用措施，不仅能够解决钢渣占用土地、污染环境、处理困难的问题，而且还能够为钢厂带来一定的收益。但是，钢渣本身活性较低、易磨性差、且体积稳定性能不良，这大大限制了钢渣在建材行业大规模、高附加值的应用。因此，克服钢渣本身缺陷，实现钢渣大规模、高附加值的应用具有重大意义。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，目的在于提供一种钢渣作胶凝材料和细集料的无水泥绿色砂浆及其制备方法。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种钢渣作胶凝材料和细集料的无水泥绿色砂浆，由下述组份组成：钢渣粉、矿粉、钢渣砂、激发剂、减水剂、分散剂、缓凝剂、消泡剂和水，各组分按重量份数计为：钢渣粉30～50份，矿粉50～70份，钢渣砂200～350份，激发剂4～7份，减水剂1～4份，分散剂3～6份，缓凝剂0～0.4份，消泡剂0.0002～0.001份，水30～40份。

上述方案中，所述钢渣粉为炼钢厂排出的废渣经陈化、破碎、筛分、磁选和粉磨工艺制备得到，所述钢渣粉的勃氏比表面积大于400m²/kg。

上述方案中，所述矿粉为高炉水渣，S95级，其勃氏比表面积大于350m²/kg。

上述方案中，所述钢渣砂为炼钢厂排出的废渣陈化2年后再经破碎、筛分和磁选工艺制备得到，灰黑色，所述钢渣砂的细度模数为2.3～3.6，表观密度为3～3.5g/cm³，含水率为3％～5％。

上述方案中，所述激发剂为水玻璃：氢氧化钠：硫酸钠的质量比为4:1:1的复合激发剂，水玻璃模数为3.12、波美度为38.4，氢氧化钠、硫酸钠均为市售分析纯粉末颗粒。

上述方案中，所述减水剂为聚羧酸系高效减水保塑剂，其减水率>20％。

上述方案中，所述分散剂为粉煤灰微珠，灰白色，其勃氏比表面积大于350m²/kg。

上述方案中，所述缓凝剂为硼酸、磷酸二氢钾或葡萄糖酸钠中的一种或几种，均为分析纯粉末。

上述方案中，所述消泡剂为市售DF-3型高效消泡剂。

上述钢渣作胶凝材料和细集料的无水泥绿色砂浆的制备方法，包括如下步骤：

(1)按各组分的重量配比称取钢渣粉、矿粉、钢渣砂、减水剂、缓凝剂、消泡剂和80％的水，加入砂浆搅拌机中，搅拌1～5分钟至均匀；

(2)将激发剂按氢氧化钠、硫酸钠和水玻璃的顺序依次加入步骤(1)所得砂浆中，再快速加入剩余20％的水，搅拌2～5分钟，即得到钢渣作胶凝材料和细集料的无水泥绿色砂浆。

上述方案中，钢渣砂在使用前需先进行含水率的测试，若含水率不在3％～5％的范围，偏离较大，需根据实际含水率的大小，调节配合比中的加水量。

本发明制得的钢渣作胶凝材料和细集料的无水泥绿色砂浆，工作性能好：自流平；凝结间可调：0.5h～8h；早后期强度高：7d抗折强度＞8MPa、抗压强度＞40MPa，28d抗折强度＞9MPa、抗压强度＞50MPa；抗渗性能、抗硫酸盐侵蚀性能优良，可广泛应用于工程实际；既节省了河砂资源，大量利用工业废渣取代高污染高能耗水泥的使用，保护了环境，又解决了钢渣活性低、难磨等造成利用率低的问题，实现了钢渣高附加值的利用。