[发明专利]一种低成本高活性热养护混凝土制品用掺合料及应用

说明书

本发明公开了一种低成本高活性热养护混凝土制品用掺合料及应用，该掺合料由以下重量百分比的组分组成：55％‑80％的矿粉、15％‑30％的钢渣粉、2％‑5％的硅灰、2％～8％的石膏以及1％～2％的生石灰粉；该掺合料利用钢渣在高温下活性易于激发的特点，通过与硅灰、石膏、生石灰粉、矿粉复配的方式开发热养护条件下的高活性复合掺合料，可替代现有掺合料或水泥用于热养护混凝土制品的生产，使混凝土制品的早期强度更高，成本又有所降低，还能将钢渣作为掺合料应用起来，具有良好的经济效益和社会效益，可促进钢渣资源化行业与混凝土预制品行业的资源供需精细化对接和产业融合。

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种低成本高活性热养护混凝土制品用掺合料及其应用。

背景技术

钢铁行业是我国大宗工业固废的主要排放来源之一。以全国某大型钢铁企业为例，仅该企业的两个生产基地，每年排放水渣600万吨、钢渣180万吨、粉煤灰34万吨、脱硫石膏10.5万吨。目前的现实情况是钢铁厂排放的废渣中，水渣、粉煤灰等资源化综合利用已相对比较成熟，制约钢铁冶炼渣利用整体水平的主要原因在钢渣。

钢渣在建材行业中的高附加值利用途径主要有骨料、水泥混合材料和掺合料。其中钢渣作为骨料面临很大的安定性问题，大量试验研究和工程开裂案例表明，如果钢渣安定性不良会对混凝土造成严重的损伤甚至完全破坏，因此钢渣作为骨料的应用受到了严格的监管和限制。现有钢渣的处置很大一部分是运往水泥厂作为水泥生产过程中的混合材或烧制过程中的铁质校正料的，但随着国家对水泥品质要求的提升，活性较低、成分波动较大的钢渣粉在水泥中的掺加也开始受到限制。因此，钢铁生产企业开始探索钢渣粉作为掺合料具有产业化前景的应用途径。

钢渣中含有的硅酸盐、铝酸盐及铁铝酸盐等矿物使其具有一定的潜在胶凝活性，是钢渣用作掺合料的价值所在。但由于钢渣粉活性偏低，在商品混凝土生产中很少用到钢渣粉。目前也有一些学者将钢渣粉取代一定比例矿粉通过激发剂制备复合钢矿粉，但由于钢渣粉常温下激发效果不理想，拉低了复合钢矿粉的活性，整体性能上还是不如S95矿粉，加上激发剂种类复杂，其产业化效果并不好。研究表明，钢渣粉在高温热激发下，钢渣分子中的Si-O键、Al-O键在高温作用下断裂，使水化反应更易进行，从而实现钢渣粉的活性的大幅提升。因此有必要寻找钢渣粉在高温养护的混凝土制品中的应用。

目前混凝土行业采用热养护的混凝土制品主要有两个方向，一是混凝土预制管桩的免压蒸生产工艺，采用80℃～90℃蒸汽养护工艺；另一个是装配式预制构件冬季蒸汽养护生产工艺，采用50℃～60℃的生产工艺；采用热养护工艺后可有效提高混凝土早期强度发展，提高模具周转效率。如果能够将钢渣粉通过复配、激发等方式开发高活性复合掺合料，替代现有掺合料或水泥用于热养护混凝土制品的生产，使混凝土早期强度更高，耐久性更好，成本又有所降低，将会具有显著的产业化前景，促进钢渣资源化行业与混凝土预制构件行业的资源供需精细化对接和产业融合。

发明内容

针对钢铁企业钢渣粉的推广应用需求和热养护混凝土制品生产过程中的早强需求，本发明所要解决的技术问题在于通过将低成本的钢渣粉进行复配、激发的方式开发低成本高活性的复合掺合料，从而促进钢渣粉高附加值利用和热养护混凝土制品的早期性能提升。

其所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实施。

一种低成本高活性热养护混凝土制品用掺合料，其特点为，由以下重量百分比的组分组成：

55％-80％的矿粉、15％-30％的钢渣粉、2％-5％的硅灰、2％～8％的石膏以及1％～2％的生石灰粉。

所述矿粉优选为S95矿粉。

作为本技术方案的进一步改进，所述钢渣粉的比表面积不大于450m²/kg，28d活性指数为65％～75％。

也作为本技术方案的进一步改进，所述硅灰比表面积不小于18000m²/kg。