[发明专利]一种高性能矿物掺合料及其在混凝土中的应用

说明书

本发明涉及一种高性能矿物掺合料及其在混凝土中的应用，按照质量百分比计，包括高炉矿渣75～85%、重构转炉钢渣5～15%以及锂矿渣5～15%，重构转炉钢渣的制备方法为：1）混料：热态的转炉钢渣中加入还原剂和调质剂混合均匀；2）调制：混合均匀后输送至电炉中开始升温，升温同时向电炉内持续通入保护气体，电炉升温至1400～1650℃后保温20～60min，保温结束后，电炉温度冷却至1200～1300℃；3）粒化：电炉出渣后，使熔渣落到旋转的粒化轮上，进行水淬；4）磁选：回收步骤3）产生的铁；5）粉磨：经过步骤4）除铁处理的钢渣进行粉磨。本发明通过提高转炉钢渣的活性，提高矿物掺合料整体的活性，从而提高混凝土的密实度和强度。

技术领域

本发明涉及矿物掺合料的技术领域，尤其是涉及一种高性能矿物掺合料及其在混凝土中的应用。

背景技术

近年来随着高性能混凝土的快速发展，带动了矿物掺合料的大量应用，特别是在商品混凝土中，矿物掺合料已成为不可缺少的一种组分。矿物掺合料大多是工业废料，加入混凝土中，不仅可以降低成本，改善混凝土的工作性、耐久性等性能，还能变废为宝，保护环境，成为有利于混凝土行业可持续发展的一项措施。目前最常用的矿物掺合料有高炉矿渣、粉煤灰和硅灰等，在混凝土内部的碱性环境中，有活性的矿物掺合料能够与硅酸盐水泥水化反应生成的氢氧化钙发生反应，生成有利的C-S-H凝胶等水化产物，减少氢氧化钙含量，使水化产物颗粒变得细小，提高界面过渡区的密实程度，改善混凝土的微观结构。未参与反应的矿物掺合料微粒则沉积在浆料与骨料间的过渡区，改善了原本疏松、薄弱的区域的结构，使其密实度和结合强度增加。另外，掺入矿物掺合料也有助于改善混凝土的流动性，降低用水量，从而提高混凝土的抗渗性和耐久性，使用矿物掺合料来代替水泥，从混凝土的经济、能效、耐久性和生态利益来看，都有突出的优越性。

除了利用粉煤灰、矿渣等矿物掺合料的同时，还要开发利用新的工业废渣，既符合我国可持续发展的原则，又能够为混凝土工业提供更广泛的掺合料。钢渣是炼钢过程中产生的废渣，钢渣的排放量约为钢产量的10～15%，分为转炉钢渣、平炉钢渣和电炉钢渣，其中转炉钢渣所占的比重较大，因此钢渣的处理和资源化利用问题也越来越受到重视。

公布号为CN110282898A的中国专利公开一种高性能矿物掺合料及其在混凝土中的应用，按照质量百分比计，包括钢渣粉60～70%、炉渣8～12%、煤渣4～6%、超细矿粉5～10%、快硬硫铝酸盐水泥3～6%、熟料粉4～6%、早强剂3～7%以及硅灰5～10%，该发明使用早强型水泥与硅灰掺合料，弥补钢渣粉早期强度不足的劣势，使用超细矿粉，保证全龄期强度稳定发展。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：矿物掺合料的活性对提高混凝土的性能有至关重要的作用，上述发明大量使用钢渣粉作为主料，钢渣中所含的矿物Ca₂(Al,Fe)₂O₅,MgO·2FeO无水硬性，水化活性相对较低，对混凝土的密实度和强度提高不明显。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一是提供一种高性能矿物掺合料，通过提高转炉钢渣的活性，提高矿物掺合料整体的活性，从而提高混凝土的密实度和强度；本发明的目的之二是提供一种高性能矿物掺合料的制备方法，具有制备工艺简单，制备出的高性能矿物掺合料性能稳定。