本發明涉及混凝土技術領域，且特別涉及一種綜合利用資源的鋼渣混凝土及其制備方法。
背景技術：
鋼渣是煉鋼的產物，其是鐵水與廢鋼中所含元素氧化后形成的氧化物，主要由鈣、鐵、硅、鎂和少量鋁、錳、磷等的氧化物組成，我國鋼渣的主要利用途徑是在鋼鐵公司內部自行循環使用代替石灰作為溶劑，或返回高爐或燒結爐內作為煉鐵原料，但是由于鋼渣的成分變化較大，容易降低高爐的利用效率，因此目前大多將鋼渣作為道路路基的墊層、結構層使用，鋼渣筑路具有強度高，耐磨性和防滑性好，耐久性好，維護費用低等優點，但是其也有韌性低、收縮率大的問題，難以滿足使用的需求。
陶粉是制備陶瓷產品的過程中拋光和打磨得到的廢棄物，每生產1m2的陶瓷制品就會產生1.5～2kg的陶粉，這些陶粉在堆積和拋棄時會產生嚴重的污染，目前尚無有效的處理手段。
因此，需要一種能夠綜合利用堆積廢棄的鋼渣和陶粉的方法和產品。
技術實現要素：
本發明的目的在于提供一種綜合利用資源的鋼渣混凝土，其能夠綜合利用廢棄的鋼渣和陶粉，制備得到結構強度高、韌性好、抗伸縮性能強的鋼渣混凝土。
本發明的另一目的在于提供上述綜合利用資源的鋼渣混凝土的制備方法，該方法工藝簡單、操作方便，能夠對廢棄的鋼渣和陶粉進行回收利用。
本發明解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。
一種綜合利用資源的鋼渣混凝土，以重量份數計，其制備原料包括：100～250份鋼渣、25～65份水泥、15～45份陶粉、4～8份聚氨酯纖維、0.015～0.03份有機胺以及1～3份聚羧酸減水劑。
進一步地，在本發明較佳實施例中，有機胺包括十二胺、十八胺或環己胺中的至少一種。
進一步地，在本發明較佳實施例中，陶粉的平均粒度為25～200μm。
進一步地，在本發明較佳實施例中，聚氨酯纖維的平均長度為5～25mm。
進一步地，在本發明較佳實施例中，制備原料還包括5～15份水玻璃。
進一步地，在本發明較佳實施例中，制備原料還包括5～10份分散劑，分散劑包括纖維素醚、六偏磷酸鈉中的至少一種。
本發明還提供了一種綜合利用資源的鋼渣混凝土的制備方法，其包括以下步驟：
以重量份數計，將100～250份鋼渣粉碎得到骨料；將15～45份陶粉、4～8份聚氨酯纖維與0.015～0.03份有機胺的水溶液混合并攪拌均勻得到膠體，將骨料、膠體、25～65份水泥以及1～3份聚羧酸減水劑混合均勻。
進一步地，在本發明較佳實施例中，將陶粉、聚氨酯纖維和有機胺的水溶液混合攪拌的同時加入5～10份分散劑，隨后使用超聲波分散處理5～15min。
進一步地，在本發明較佳實施例中，將骨料、膠體、水泥以及聚羧酸減水劑混合時加入5～15份水玻璃混合均勻。
進一步地，在本發明較佳實施例中，鋼渣粉碎至比表面積大于350m2/kg。
本發明實施例的綜合利用資源的鋼渣混凝土及其制備方法的有益效果是：本發明提供的綜合利用資源的鋼渣混凝土采用鋼渣、水泥、陶粉、聚氨酯纖維、有機胺、聚羧酸減水劑作為原料。該綜合利用資源的鋼渣混凝土利用廢棄的鋼渣作為骨料，以聚氨酯纖維強化處理后的陶粉顆粒作為強化增韌材料，以水泥為膠凝材料制備得到混凝土，具有強度高、韌性好、穩定性和抗伸縮性能強的優點。本發明還提供了上述綜合利用資源的鋼渣混凝土的制備方法，其首先將鋼渣粉碎得到骨料；隨后將陶粉、聚氨酯纖維與有機胺的水溶液混合并攪拌均勻得到膠體，最后將骨料、膠體、水泥以及聚羧酸減水劑混合均勻后養護得到混凝土，該制備方法工藝簡單，操作方便，能夠對廢棄的鋼渣和陶粉進行回收利用。
具體實施方式
為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。實施例中未注明具體條件者，按照常規條件或制造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生產廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規產品。
下面對本發明實施例的綜合利用資源的鋼渣混凝土及其制備方法進行具體說明。
本發明實施例提供了一種綜合利用資源的鋼渣混凝土，以重量份數計，其制備原料包括：100～250份鋼渣、25～65份水泥、15～45份陶粉、4～8份聚氨酯纖維、0.015～0.03份有機胺以及1～3份聚羧酸減水劑。其中，有機胺優選包括十二胺、十八胺或環己胺中的至少一種。陶粉的平均粒度優選為25～200μm。聚氨酯纖維的平均長度優選為5～25mm。
本發明提供的綜合利用資源的鋼渣混凝土采用鋼渣作為骨料，并使用聚氨酯纖維和有機胺處理過的陶粉作為增韌劑，使用水泥作為膠凝材料，使用聚羧酸減水劑作為分散劑使鋼渣、聚氨酯纖維和有機胺處理過的陶粉以及水泥充分分散均勻和結合制備得到混凝土。其中，鋼渣含有硅酸三鈣、硅酸二鈣及鐵鋁酸鹽等活性礦物質，具有水硬膠凝性，可以代替部分水泥使用，且鋼渣具有密度大、強度高、穩定性好、耐磨與耐久性好的優點，作為骨料使用時能夠有效的提高混凝土的結構強度和穩定性；陶粉的主要成分為石英和莫來石，其組成以二氧化硅和氧化鋁為主，能夠與水泥中的氫氧化鈣產生二次反應形成水化硅酸鈣和水化硅酸鋁，提高混凝土的結構強度和精密程度，聚氨酯纖維能夠填充在鋼渣混凝土中提高其韌性和彈性拉伸能力；有機胺作為助劑能夠使陶粉與聚氨酯纖維緊密結合，使兩者協調作用起到增韌效果，進一步提高鋼渣混凝土的結構強度和彈性拉伸性能；水泥作為膠凝材料能夠填充于作為骨料的鋼渣和作為增韌材料的陶粉之間，并與聚氨酯纖維膠粘結，形成穩定的結構體系，從而有效的提高鋼渣混凝土的結構強度、穩定性、韌性和抗拉伸能力。
優選的，制備原料還包括5～15份水玻璃。在制備原料中添加的水玻璃不僅能夠顯著的提高各原料的流動性，使陶粉、聚氨酯纖維和鋼渣充分的混合均勻，并能在凝固后與各組分結合形成穩定的結構，起到膠黏劑的作用有效的提高鋼渣混凝土的結構強度，同時水玻璃還能起到緩沖劑的作用，降低酸性物質對鋼渣混凝土的侵蝕，提高其耐腐蝕能力。
進一步地，在本發明較佳實施例中，制備原料還包括5～10份分散劑，分散劑包括纖維素醚、六偏磷酸鈉中的至少一種。在制備原料中添加的分散劑能夠提高各組分混合時的均勻程度，使聚氨酯纖維和陶粉充分的填充于作為骨料的鋼渣之間，并與水玻璃和水泥能膠粘材料結合形成穩定的結構；其中纖維素醚是由纖維素制成的具有醚結構的高分子化合物，其不僅能夠通過表面活性作用保證水泥、陶粉等原料在體系中有效地均勻分布，同時纖維素醚也能包裹住陶粉顆粒，并在其外表面形成一層潤滑膜，提高了陶粉顆粒在攪拌過程中的流動性和滑爽性，使陶粉與水泥-鋼渣體系更穩定的結合，此外纖維素酶還能起到保水的作用，并將保持的水分緩慢的釋放出來。六偏磷酸鈉不僅能提高原料的分散性能，其還能作為緩蝕劑和水泥硬化劑作用，提高混凝土的抗蝕性和硬化速度。
本發明還提供了一種綜合利用資源的鋼渣混凝土的制備方法，其包括以下步驟：
按重量份數計，將100～250份鋼渣粉碎得到骨料，鋼渣優選粉碎至比表面積大于350m2/kg；將15～45份陶粉、4～8份聚氨酯纖維與0.015～0.03份有機胺的水溶液混合并攪拌均勻得到膠體，將骨料、膠體、25～65份水泥以及1～3份聚羧酸減水劑混合均勻。優選的，在本發明較佳實施例中，將陶粉、聚氨酯纖維和有機胺的水溶液混合攪拌的同時加入5～10份分散劑，隨后使用超聲波分散處理5～15min。進一步優選的，在本發明較佳實施例中，將骨料、膠體、水泥以及聚羧酸減水劑混合時加入5～15份水玻璃混合均勻。
本發明實施例提供的綜合利用資源的鋼渣混凝土的制備方法，首先將鋼渣粉碎至具有較大的比表面積作為骨料，隨后將陶粉、聚氨酯纖維與有機胺的水溶液混合并攪拌均勻得到膠體，使用有機胺吸附于陶粉的表面后將聚氨酯纖維與陶粉顆粒進行搭接和橋接，形成具有陶粉-聚氨酯網狀結構的膠體，隨后將骨料、膠體、水泥和聚羧酸減水劑混合均勻得到鋼渣混凝土；在制備膠體時還可以加入分散劑并超聲波分散處理使陶粉-聚氨酯網狀結構具有較高的流動性和分散性，以便于與骨料和水泥充分的混合均勻，在將骨料、膠體、水泥以及聚羧酸減水劑混合時加入水玻璃混合，能夠使用水玻璃的分散性和粘結性進一步提高各組分的混勻程度，并將各組分穩定的粘結成一整體。
以下結合實施例對本發明的特征和性能作進一步的詳細描述。
實施例1
本實施例提供了一種綜合利用資源的鋼渣混凝土，其制備方法如下：
s101、將100kg鋼渣粉碎得到骨料；鋼渣粉碎至比表面積為380m2/kg。
s102、將20kg陶粉、5kg聚氨酯纖維與0.015kg十二胺的水溶液混合并攪拌均勻得到膠體，其中十二胺配置成質量濃度1％的乳液使用，陶粉的平均粒度為30μm，聚氨酯纖維的平均長度為10mm。
s103、將骨料、膠體、25kg水泥以及2kg聚羧酸減水劑混合均勻得到鋼渣混凝土。
s104、對鋼渣混凝土進行養護。
實施例2
本實施例提供了一種綜合利用資源的鋼渣混凝土，其制備方法如下：
s201、將150kg鋼渣粉碎得到骨料；鋼渣粉碎至比表面積大于350m2/kg。
s202、將25kg陶粉、5kg聚氨酯纖維與0.02kg十八胺的水溶液混合并攪拌均勻得到膠體，其中十八胺配置成質量濃度3％的乳液使用，陶粉的平均粒度為100μm，聚氨酯纖維的平均長度為15mm。
s203、將骨料、膠體、35kg水泥以及2.5kg聚羧酸減水劑混合均勻得到鋼渣混凝土。
s204、對鋼渣混凝土進行養護。
實施例3
本實施例提供了一種綜合利用資源的鋼渣混凝土，其制備方法如下：
s301、將200kg鋼渣粉碎得到骨料；鋼渣粉碎至比表面積為480m2/kg。
s302、將30kg陶粉、6kg聚氨酯纖維與0.025kg環已胺的水溶液混合并攪拌均勻得到膠體，其中環已胺配置成質量濃度2％的乳液使用，陶粉的平均粒度為150μm，聚氨酯纖維的平均長度為20mm。
s303、將骨料、膠體、45kg水泥以及3kg聚羧酸減水劑混合均勻得到鋼渣混凝土。
s304、對鋼渣混凝土進行養護。
實施例4
本實施例提供了一種綜合利用資源的鋼渣混凝土，其制備方法如下：
s401、將250kg鋼渣粉碎得到骨料；鋼渣粉碎至比表面積為450m2/kg。
s402、將40kg陶粉、8kg聚氨酯纖維與0.015kg十二胺和0.015kg十八胺的水溶液混合并攪拌均勻得到膠體，將陶粉、聚氨酯纖維和有機胺的水溶液混合攪拌的同時加入10kg纖維素醚，隨后使用超聲波分散處理12min，其中十二胺和十八胺均配置成質量濃度2.5％的乳液使用，陶粉的平均粒度為180μm，聚氨酯纖維的平均長度為25mm。
s403、將骨料、膠體、60kg水泥、10kg水玻璃以及3kg聚羧酸減水劑混合均勻得到鋼渣混凝土。
s404、對鋼渣混凝土進行養護。
實施例5
本實施例提供了一種綜合利用資源的鋼渣混凝土，其制備方法如下：
s501、將200kg鋼渣粉碎得到骨料；鋼渣粉碎至比表面積為480m2/kg。
s502、將40kg陶粉、7.5kg聚氨酯纖維與0.03份十八胺的水溶液混合并攪拌均勻得到膠體，將陶粉、聚氨酯纖維和有機胺的水溶液混合攪拌的同時加入5kg纖維素醚和5kg六偏磷酸鈉，隨后使用超聲波分散處理15min，其中十八胺配置成質量濃度2％的乳液使用，陶粉的平均粒度為200μm，聚氨酯纖維的平均長度為25mm。
s503、將骨料、膠體、50kg水泥、15kg水玻璃以及2.5kg聚羧酸減水劑混合均勻得到鋼渣混凝土。
s504、對鋼渣混凝土進行養護。
實施例6
本實施例提供了一種綜合利用資源的鋼渣混凝土，其制備方法如下：
s601、將180kg鋼渣粉碎得到骨料；鋼渣粉碎至比表面積為420m2/kg。
s602、將35kg陶粉、5kg聚氨酯纖維與0.01kg十二胺和0.01kg環已胺的水溶液混合并攪拌均勻得到膠體，將陶粉、聚氨酯纖維和有機胺的水溶液混合攪拌的同時加入10kg六偏磷酸鈉，隨后使用超聲波分散處理8min，其中十二胺和環已胺均配置成質量濃度1.5％的乳液使用，陶粉的平均粒度為75μm，聚氨酯纖維的平均長度為15mm。
s603、將骨料、膠體、40kg水泥以及2kg聚羧酸減水劑混合均勻得到鋼渣混凝土。
s604、對鋼渣混凝土進行養護。
對本發明實施例提供的綜合利用資源的鋼渣混凝土進行性能檢測。
制備實施例1、實施例2、...、實施例6提供的綜合利用資源的鋼渣混凝土進行養護，在第14天和第28天時分別檢測上述鋼渣混凝土的抗折強度和抗壓強度，檢測結果如下表所示。
從上表可以看到，本發明實施例提供的鋼渣混凝土的抗壓強度和抗折強度均較高，滿足常規工程建設對膠凝材料強度的要求，且該無機綠色膠凝材料的推廣應用，可大量消耗鋼渣和陶粉等工業廢渣，從而節約資料，保護環境。
以上所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。本發明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發明的范圍，而是僅僅表示本發明的選定實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。