專利名稱：鋼渣粉活性粉末混凝土的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種新型材料，用工業廢棄物——鋼渣磨成細粉作為膠凝材料來制備活性粉末混凝土(RPC)。
背景技術：
RPC是20世紀90年代初，法國的BOUYGUES科學部以Pierre Richard為首的研究小組仿效“高效密水泥均勻體系”(DSP)材料，將粗骨料剔除，根據密實堆積原理，用最大粒徑400μm的石英砂為骨料，制備出強度和其它性能優異的水泥基復合材料。由于增加了組分的細度和反應活性，因此它被稱為活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete，簡稱RPC)。RPC具有很高的強度(200～800MPa)。
普通RPC的原料為水泥、水、石英砂、硅灰、石英粉、高效減水劑以及鋼纖維。由于使用硅灰和石英砂等價格昂貴的原材料，使得造價太高，阻礙了這種新型材料的推廣和應用。因此，尋找和采用價格低廉原材料也是活性粉末混凝土研究的一個重點。由微觀實驗證明，RPC的基體相主要由未水化完全的水泥熟料顆粒、活性粉末顆粒(硅灰等)以及水化凝膠產物等組成。由此可知，由于RPC的水灰比很低，膠凝材料不能水化完全，不是所有的膠凝材料都發揮了作用。本發明從這點出發，考慮到試用礦物成份與水泥熟料相似，膠凝活性比水泥低的鋼渣粉作為RPC的膠凝材料代替水泥來制備RPC，并成功制備出強度較高的鋼渣粉RPC。這種RPC以工業廢棄物為原料，能降低RPC的成本，也通過廢物利用節約了資源，實現了綠色環保的要求。

發明內容
本發明利用鋼渣粉替代水泥來制備活性粉末混凝土。
本發明制備的鋼渣粉RPC其特征在于它是由下列材料復合而成的鋼渣粉、硅灰、石英砂(80～100μm)、石英粉(5～25μm)、高效減水劑(高效減水劑與普通減水劑的區別在于減水率的高低，高效減水劑的減水率可達15％~30％，常見的高效減水劑有萘系高效減水劑，聚羧酸系高效減水劑)、鋼纖維和水。
本發明制備的鋼渣粉RPC其特征在于鋼渣粉可以部分或全部替代水泥來制備RPC。
本發明制備的鋼渣粉RPC其特征在于采用熱水養護和熱水養護后再用高溫高壓蒸養的方式對RPC進行養護。
該RPC包含的組分以及各組分質量配合比如下(除了水與鋼纖維之外，其它組分均為與鋼渣粉的質量之比)鋼渣粉 水灰比 硅灰 石英砂 石英粉 高效減水劑 鋼纖維*1 1.9～2.4 0.25～0.35 0.8～1.2 0.27～0.37 0.015～0.025 0～0.03*鋼纖維摻量是指鋼纖維與原料中的固體物質，即鋼渣粉、硅灰、石英砂和石英粉的質量之和的比。
以上組分比例是在現有工藝的基礎上調整而來的。
本發明的有益效果如下1、相同條件下，鋼渣粉制備的RPC與普通RPC相比較強度稍低，但相差不大，能達到RPC要求的強度。相同水灰比條件下，一般鋼渣粉RPC的流動性能要比普通RPC的好，從而改善了RPC的工作性能。
2、鋼渣粉RPC也能應用于制作預制構件、用于高速公路或機場跑道、制造壓力管道和腐蝕性介質的輸送管道、制造中低放射性核廢料儲藏容器等。
3、該PRC所用的原料是工業廢棄物，能夠降低RPC的生產成本，同時能夠改善鋼渣堆放的問題，其社會效益明顯。
下面通過若干實例的試驗數據以表格的形式說明本發明鋼渣粉RPC的強度性能，并與普通42.5硅酸鹽水泥制成的RPC相比較。
具體實施例方式
實施例1將各固體物料按下列配比稱量鋼渣粉 水灰比 硅灰 石英砂 石英粉 聚羧酸系高效減水劑1 1.9 0.25 1.1 0.370.019用行星式水泥膠砂攪拌機先將物料慢速干攪3分鐘，然后倒入減水劑和水，慢速攪拌3分鐘后再快速攪拌5分鐘。攪拌后澆注于40mm×40mm×160mm的水泥膠砂三聯試模中，在振動臺上振三分鐘。成型后放入養護箱標養48小時后拆模(由于鋼渣水化速度較慢，凝結時間要延長)，然后放入90℃水浴中養護48小時。
實施例2將各原料按下列配比稱量鋼渣粉 水灰比 硅灰 石英砂 石英粉 聚羧酸系高效減水劑 鋼纖維1 1.9 0.25 1.1 0.370.015 0.03用行星式水泥膠砂攪拌機先將物料慢速干攪3分鐘，然后倒入減水劑和水，慢速攪拌3分鐘后再快速攪拌5分鐘。攪拌后澆注于40mm×40mm×160mm的水泥膠砂三聯試模中，在振動臺上振三分鐘。成型后放入養護箱48小時后拆模(由于鋼渣水化速度較慢，凝結時間要延長)，然后放入90℃水浴中養護48小時。
實施例3將各原料按下列配比稱量鋼渣粉 水灰比 硅灰 石英砂 石英粉 聚羧酸系高效減水劑1 2.4 0.25 1.1 0.370.019用行星式水泥膠砂攪拌機先將物料慢速干攪3分鐘，然后倒入減水劑和水，慢速攪拌3分鐘后再快速攪拌5分鐘。攪拌后澆注于40mm×40mm×160mm的水泥膠砂三聯試模中，在振動臺上振三分鐘。成型后放入養護箱48小時后拆模(由于鋼渣水化速度較慢，凝結時間要延長)，然后放入90℃水浴中養護48小時。
實施例4將各原料按下列配比稱量鋼渣粉 水灰比 硅灰 石英砂 石英粉 聚羧酸系高效減水劑1 2.0 0.25 1.1 0.370.015用行星式水泥膠砂攪拌機先將物料慢速干攪3分鐘，然后倒入減水劑和水，慢速攪拌3分鐘后再快速攪拌5分鐘。攪拌后澆注于40mm×40mm×160mm的水泥膠砂三聯試模中，在振動臺上振三分鐘。成型后放入養護箱48小時后拆模(由于鋼渣水化速度較慢，凝結時間要延長)，然后放入90℃水浴中養護48小時。
實施例5將各原料按下列配比稱量鋼渣粉 水灰比 硅灰 石英砂 石英粉 聚羧酸系高效減水劑
1 1.9 0.3 1.1 0.32 0.015用行星式水泥膠砂攪拌機先將物料慢速干攪3分鐘，然后倒入減水劑和水，慢速攪拌3分鐘后再快速攪拌5分鐘。攪拌后澆注于40mm×40mm×160mm的水泥膠砂三聯試模中，在振動臺上振三分鐘。成型后放入養護箱48小時后拆模(由于鋼渣水化速度較慢，凝結時間要延長)，然后放入90℃水浴中養護48小時。
實施例6將各原料按下列配比稱量鋼渣粉 水灰比 硅灰 石英砂 石英粉 聚羧酸系高效減水劑1 1.9 0.35 1.1 0.270.015用行星式水泥膠砂攪拌機先將物料慢速干攪3分鐘，然后倒入減水劑和水，慢速攪拌3分鐘后再快速攪拌5分鐘。攪拌后澆注于40mm×40mm×160mm的水泥膠砂三聯試模中，在振動臺上振三分鐘。成型后放入養護箱48小時后拆模(由于鋼渣水化速度較慢，凝結時間要延長)，然后放入90℃水浴中養護48小時。
實施例7將各原料按下列配比稱量鋼渣粉 水灰比 硅灰 石英砂 石英粉 聚羧酸系高效減水劑1 1.9 0.25 0.8 0.370.015用行星式水泥膠砂攪拌機先將物料慢速干攪3分鐘，然后倒入減水劑和水，慢速攪拌3分鐘后再快速攪拌5分鐘。攪拌后澆注于40mm×40mm×160mm的水泥膠砂三聯試模中，在振動臺上振三分鐘。成型后放入養護箱48小時后拆模(由于鋼渣水化速度較慢，凝結時間要延長)，然后放入90℃水浴中養護48小時。
實施例8將各原料按下列配比稱量鋼渣粉 水灰比 硅灰 石英砂 石英粉 聚羧酸系高效減水劑1 1.9 0.25 1.2 0.370.015用行星式水泥膠砂攪拌機先將物料慢速干攪3分鐘，然后倒入減水劑和水，慢速攪拌3分鐘后再快速攪拌5分鐘。攪拌后澆注于40mm×40mm×160mm的水泥膠砂三聯試模中，在振動臺上振三分鐘。成型后放入養護箱48小時后拆模(由于鋼渣水化速度較慢，凝結時間要延長)，然后放入90℃水浴中養護48小時。
實施例9將各原料按下列配比稱量鋼渣粉 水灰比 硅灰 石英砂 石英粉 聚羧酸系高效減水劑1 1.9 0.25 1.1 0.370.025用行星式水泥膠砂攪拌機先將物料慢速干攪3分鐘，然后倒入減水劑和水，慢速攪拌3分鐘后再快速攪拌5分鐘。攪拌后澆注于40mm×40mm×160mm的水泥膠砂三聯試模中，在振動臺上振三分鐘。成型后放入養護箱48小時后拆模(由于鋼渣水化速度較慢，凝結時間要延長)，然后放入90℃水浴中養護48小時。
實施例10將各原料按下列配比稱量鋼渣粉 水灰比 硅灰 石英砂 石英粉 聚羧酸系高效減水劑 鋼纖維1 1.9 0.25 1.1 0.370.015 0.015用行星式水泥膠砂攪拌機先將物料慢速干攪3分鐘，然后倒入減水劑和水，慢速攪拌3分鐘后再快速攪拌5分鐘。攪拌后澆注于40mm×40mm×160mm的水泥膠砂三聯試模中，在振動臺上振三分鐘。成型后放入養護箱48小時后拆模(由于鋼渣水化速度較慢，凝結時間要延長)，然后放入90℃水浴中養護48小時。
實施例11將各原料按下列配比稱量鋼渣粉 水灰比 硅灰 石英砂 石英粉 聚羧酸系高效減水劑 鋼纖維11.90.25 1.1 0.370.015 0.03用行星式水泥膠砂攪拌機先將物料慢速干攪3分鐘，然后倒入減水劑和水，慢速攪拌3分鐘后再快速攪拌5分鐘。攪拌后澆注于40mm×40mm×160mm的水泥膠砂三聯試模中，在振動臺上振三分鐘。成型后放入養護箱48小時后拆模(由于鋼渣水化速度較慢，凝結時間要延長)，然后放入90℃水浴中養護48小時，最后高溫蒸養9小時。高溫蒸養制度最高溫度197℃，最高壓力80公斤；在兩小時內加壓升溫，至197℃和80公斤，然后在該溫度壓力下保持5小時，而后再用2小時降溫降壓。待試樣溫度降至室溫再測其強度。
表1是本發明與用42.5普通硅酸鹽水泥制成的RPC按實施例1配比制備的試樣的抗壓強度和膠砂流動度的比較。
表2是本發明與用42.5普通硅酸鹽水泥制成的RPC按實施例2配比制備的試樣的抗壓強度和膠砂流動度的比較。
表3是本發明與用42.5普通硅酸鹽水泥制成的RPC按實施例3配比制備的試樣的抗壓強度和膠砂流動度的比較。
表4是本發明與用42.5普通硅酸鹽水泥制成的RPC按實施例4配比制備的試樣的抗壓強度和膠砂流動度的比較。
表5是本發明與用42.5普通硅酸鹽水泥制成的RPC按實施例5配比制備的試樣的抗壓強度和膠砂流動度的比較。
表6是本發明與用42.5普通硅酸鹽水泥制成的RPC按實施例6配比制備的試樣的抗壓強度和膠砂流動度的比較。
表7是本發明與用42.5普通硅酸鹽水泥制成的RPC按實施例7配比制備的試樣的抗壓強度和膠砂流動度的比較。
表8是本發明與用42.5普通硅酸鹽水泥制成的RPC按實施例8配比制備的試樣的抗壓強度和膠砂流動度的比較。
表9是本發明與用42.5普通硅酸鹽水泥制成的RPC按實施例9配比制備的試樣的抗壓強度和膠砂流動度的比較。
表10是本發明與用42.5普通硅酸鹽水泥制成的RPC按實施例10配比制備的試樣的抗壓強度和膠砂流動度的比較。
表11是本發明與用42.5普通硅酸鹽水泥制成的RPC按實施例11配比制備的試樣的抗壓強度和膠砂流動度的比較。
表1


表2

表3

表4

表5


表6

表7

表8

表9

表10

表11

權利要求
1.一種鋼渣粉活性粉末混凝土，其特征在于，包括下列成分鋼渣粉、硅灰、粒徑為80μm～100μm的石英砂、粒徑為5μm～25μm石英粉、減水率達15％～30％的高效減水劑、鋼纖維和水。
全文摘要
鋼渣粉活性粉末混凝土屬于混凝土領域。普通RPC使用硅灰和石英砂等價格昂貴的原材料，使得造價太高，阻礙了這種新型材料的推廣和應用。本發明特征在于，包括下列材料鋼渣粉、硅灰、粒徑為80μm～100μm的石英砂、粒徑為5μm～25μm石英粉、減水率達15％～30％的高效減水劑、鋼纖維和水。本發明制備的RPC與普通RPC相比較強度稍低，但相差不大，能達到RPC要求的強度，相同水灰比條件下，一般鋼渣粉RPC的流動性能要比普通RPC的好。該RPC以工業廢棄物為原料，能降低RPC的成本，也通過廢物利用節約了資源，實現了綠色環保的要求。
文檔編號C04B24/20GK101050090SQ20071009909
公開日2007年10月10日 申請日期2007年5月11日 優先權日2007年5月11日
發明者蘭明章, 申臣良, 寧夏, 劉英利, 王子明, 崔素萍, 王亞麗 申請人:北京工業大學