專利名稱：：一種鋼渣防輻射混凝土及其制備方法
技術領域：
：本發明涉及防輻射混凝土材料領域，更具體地說，涉及一種以鋼渣為骨料的、具有屏蔽X射線、υ射線和中子輻射作用的鋼渣防輻射混凝土及其制備方法。
背景技術：
：防輻射混凝土又稱為屏蔽混凝土、重混凝土，它能有效屏蔽原子核輻射。所謂原子核輻射，一般是指α射線、β射線、Y射線和中子流。由于α射線、β射線穿透力較低，厚度很小的防護材料也能完全擋住它們，所以防輻射混凝土要屏蔽的射線主要是Y射線和中子射線。普通的防輻射混凝土的骨料一般采用重晶石、磁鐵礦、褐鐵礦等礦物材料，但是，采用這些礦物材料作集料，易離析，混凝土施工性能差，水泥水化熱大，混凝土易開裂，耐久性差，核廢料的固化安全效果差；此外，這些礦物材料均為緊缺的自然資源，過量開采不利于資源的可持續利用。另一方面，隨著我國鋼鐵產量的逐年提高，鋼渣的排出量也隨之增加，大量的鋼渣每年都需要大面積土地來堆放，給土壤、水體、大氣等都帶來嚴重的污染，甚至對人們的健康構成威脅。在當今能源日趨緊張的國際環境中，如何開發固體廢棄物的高附加值綜合利用途徑，已成為實現鋼鐵企業循環發展的關鍵。
發明內容本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供一種鋼渣防輻射混凝土及其制備方法。本發明的技術原理在于利用鋼渣硬度高、比重大、表面多微孔(可以更加牢靠的通過水泥進行粘結，增加致密性)的特點，將其作為骨料制備出結構非常致密的超重混凝土，以達到防輻射的作用。本發明的具體技術方案如下一種鋼渣防輻射混凝土，其組分的重量份數如下水泥1、水0.4-0.5、鋼渣砂4-8、減水劑0.01-0.03、重晶石0.01-2、硬硼鈣石0.01-0.03；所述鋼漁砂由0_5mm和5_25mm兩種粒徑范圍按1313的比例組成，優選為11，且鋼渣砂的f.CaO含量彡3%;所述減水劑選自FDN減水劑和聚羧酸鹽減水劑；所述鋼渣防輻射混凝土表觀密度>2900kg/m3所述水泥選自42.5普通硅酸鹽水泥、高鋁水泥、鋇水泥、鎂氧水泥的一種或多種。本發明采用0-5mm和5-25mm兩種粒徑范圍的鋼渣砂優選采用11的比例進行人工級配，可最大程度地克服重集料離析的問題，使制得的混凝土有較高比重的同時還具有較好的致密性、抗壓性及耐水性。本的鋼渣防輻射混凝土的制備方法包括如下步驟(1)將鋼渣破碎至40mm以下，再過孔徑為25mm的篩網，得到粒徑小于25mm的鋼渣砂；(2)將步驟(1)中得到的粒徑小于25mm的鋼渣砂過孔徑為5mm的篩網，得到粒徑范圍為5-25mm的粗鋼渣砂和粒徑范圍為0_5mm的細鋼渣砂；(3)將步驟(2)中得到的粒徑范圍為5-25mm的粗鋼渣砂和粒徑范圍為0_5mm的細鋼渣砂與水泥、水、減水劑、重晶石、硬硼鈣石混合制得鋼渣防輻射混凝土。本發明的鋼渣防輻射混凝土的制備方法中，由于鋼渣比重相對砂石大，因此制備時，每盤(1立方)的鋼渣用量為普通混凝土砂石用量的60-70%，且坍落度控制在120士20mm。本發明的有益效果是(1)本發明的鋼渣防輻射混凝土致密性好，表觀密度可達2900kg/m3以上，強度等級為C10-C40，滿足不同級別防輻射混凝土要求；(2)將鋼渣變廢為寶，大幅度提高其附加值，同時還減少鋼渣棄置對環境造成的污染；(3)減少礦物材料的用量，節約自然資源；(4)鋼渣作為煉鋼固體廢棄物，資源豐富、價格低廉，其相對重集料價格尚不及1/10，具有顯著經濟效益。具體實施例方式以配置1立方鋼渣防輻射混凝土為例，進行以下三個實施例，制備過程按如下步驟進行(1)將鋼渣破碎至40mm以下，再過孔徑為25mm的篩網，得到粒徑小于25mm的鋼渣砂；(2)將步驟(1)中得到的粒徑小于25mm的鋼渣砂過孔徑為5mm的篩網，得到粒徑范圍為5-25mm的粗鋼渣砂和粒徑范圍為0_5mm的細鋼渣砂；(3)將步驟(2)中得到的粒徑范圍為5-25mm的粗鋼渣砂和粒徑范圍為0_5mm的細鋼渣砂與水泥、水、減水劑、重晶石、硬硼鈣石按表1中所列比例混合制得鋼渣防輻射混凝土。表1表示施例13中所用材料及配比。表1原料配比<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表2表示各實施例制得的產品的性能參數，包括表觀密度、抗壓強度、抗折強度等指標。表2產品性能指標<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>由表2可以看出，本發明的鋼渣防輻射混凝土表觀密度可達2900kg/m3以上，強度等級為C10-C40，可滿足不同級別防輻射混凝土要求。實施例4采用如表3表示的組分配比進行5組優化試驗，制備過程同上。表3中細鋼渣砂是指粒徑范圍為0_5mm的鋼渣砂，粗鋼渣砂是指粒徑范圍為5-25mm的鋼渣砂。表3試驗用原料配方<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表4表示5組試驗中制得的防輻射混凝土的各項指標，包括表觀密度、抗壓強度、抗折強度等項目。表4產品試制對比<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>由表4可以看出，0-5mm和5-25mm兩種粒徑范圍的鋼渣砂按11的配比制得的防輻射混凝土各項指標效果最優，因此，本發明在制備防輻射混凝土時，優選采用11的比例對0-5mm和5-25mm兩種粒徑范圍的鋼渣砂進行配比。實施例5采用如表5表示的組分配比進行4組對比試驗，制備過程按如下步驟進行(1)將鋼渣破碎至40mm以下，再過孔徑為35mm的篩網，得到粒徑范圍為35_40mm的鋼渣砂和粒徑小于35mm的鋼渣砂；(2)將步驟(1)中得到的粒徑小于35mm的鋼渣砂過孔徑為30mm的篩網，得到粒徑范圍為30-35mm的鋼渣砂和粒徑小于30mm的鋼渣砂；(3)將步驟⑵中得到的粒徑小于30mm的鋼渣砂過孔徑為25mm的篩網，得到粒徑范圍為25-30mm的鋼渣砂和粒徑小于25mm的鋼渣砂；(4)將步驟(3)中得到的粒徑小于25mm的鋼渣砂過孔徑為5mm的篩網，得到粒徑范圍為5-25mm的鋼渣砂和粒徑范圍為0_5mm的鋼渣砂；(5)將以上各步驟中得到的粒徑范圍為35-40mm、30-35mm、25-30mm、5-25mm的粗鋼渣砂分別與0-5mm的細鋼渣砂按11進行配比，然后再分別與水泥、水、減水劑、重晶石、硬硼鈣石按表5中所列比例混合制得四組產品。表5中細鋼渣砂是指粒徑范圍為0_5mm的鋼渣砂，粗鋼渣砂是指粒徑范圍為35-40mm、30_35mm、25_30mm、5_25mm的四種鋼渣砂。表5試驗用原料配方<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表6表示4組制得的產品的各項指標，包括表觀密度、抗壓強度、抗折強度等項目，由表6可以看出，采用5-25mm和0-5mm兩種粒徑范圍的鋼渣砂按11的配比制得的產品效果較優，滿足防輻射混凝土的要求；而采用粒徑范圍為35-40mm、30-35mm、25-30mm的鋼渣砂與粒徑范圍為0-5mm的鋼渣砂進行配比，雖然比例為11，但所制得的產品均不能達到防輻射混凝土的要求，由此本發明以5-25mm和0-5mm兩種粒徑范圍的鋼渣砂按11的配比為優選。表6產品試制對比<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權利要求一種鋼渣防輻射混凝土，其組分的重量份數如下水泥1、水0.4-0.5、鋼渣砂4-8、減水劑0.01-0.03、重晶石0.01-2、硬硼鈣石0.01-0.03；所述鋼渣砂由0-5mm和5-25mm兩種粒徑范圍按1～3∶1～3的比例組成，且鋼渣砂的f.CaO含量≤3％；所述減水劑選自FDN減水劑和聚羧酸鹽減水劑；所述鋼渣防輻射混凝土表觀密度＞2900kg/m3。2.根據權利要求1所述的鋼渣防輻射混凝土，其特征在于，所述水泥選自42.5普通硅酸鹽水泥、高鋁水泥、鋇水泥、鎂氧水泥的一種或多種。3.權利要求1或2所述的鋼渣防輻射混凝土的制備方法，其特征在于，包括如下步驟(1)將鋼渣破碎至40mm以下，再過孔徑為25mm的篩網，得到粒徑小于25mm的鋼渣砂；(2)將步驟(1)中得到的粒徑小于25mm的鋼渣砂過孔徑為5mm的篩網，得到粒徑范圍為5-25mm的粗鋼渣砂和粒徑范圍為0_5mm的細鋼渣砂；(3)將步驟⑵中得到的粒徑范圍為5-25mm的粗鋼渣砂和粒徑范圍為0-5mm的細鋼渣砂與水泥、水、減水劑、重晶石、硬硼鈣石混合制得鋼渣防輻射混凝土。全文摘要本發明涉及一種鋼渣防輻射混凝土及其制備方法，其組分的重量份數如下水泥1、水0.4-0.5、鋼渣砂4-8、減水劑0.01-0.03、重晶石0.01-2、硬硼鈣石0.01-0.03；所述鋼渣砂由0-5mm和5-25mm兩種粒徑范圍按1～3∶1～3的比例組成，且鋼渣砂的f.CaO含量≤3％；所述減水劑選自FDN減水劑和聚羧酸鹽減水劑;所述鋼渣防輻射混凝土表觀密度＞2900kg/m3。本發明的鋼渣防輻射混凝土致密性好、表觀密度大、強度高，滿足防輻射混凝土要求；本發明在將鋼渣變廢為寶、減少環境污染的同時，還降低礦物材料的用量，節約自然資源；此外，本發明所用鋼渣資源豐富、價格低廉，具有顯著經濟效益。文檔編號C04B18/14GK101805156SQ201010141289公開日2010年8月18日申請日期2010年4月7日優先權日2010年4月7日發明者張健,楊剛,王幼琴,金強申請人:中冶寶鋼技術服務有限公司