一种滚筒钢渣混凝土及其配合比确定方法与流程

本发明属于建筑材料技术领域，涉及滚筒钢渣的回收利用，尤其是在混凝土中的利用。

背景技术：

钢渣是钢铁厂在冶炼钢铁时产生的废渣，其排放量大概是粗钢产量的10～15％。2016年我国钢渣产量1.05亿吨，利用率仅20％，累积堆存量超10亿吨，这些不能被及时有效处理的钢渣，在堆放时不但会占用大量土地资源，同时也对周围环境造成了污染。钢渣混凝土是钢渣利用的主要方向之一，但现有钢渣普遍存在游离氧化钙含量过高而导致的安定性问题，直接作为骨料可能会引起混凝土开裂，故大部分钢渣在作为混凝土骨料使用前还需进行破碎、筛分、磨细等二次加工，这不仅增加了钢渣混凝土的使用成本，也使其实用性大大降低。

技术实现要素：

针对现有钢渣混凝土的上述不足，本发明的目的在于提出一种滚筒钢渣混凝土及其配合比确定方法，采用滚筒钢渣直接替代部分普通混凝土粗骨料和细骨料，无需进行二次处理，实用性较好。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种滚筒钢渣混凝土，由水泥、粉煤灰、矿粉、黄砂、碎石、滚筒钢渣、水和减水剂构成，各组分按质量份数构成如下：水泥224份、粉煤灰75份、矿粉75份、黄砂231～738份、碎石693～1108份、滚筒钢渣2～924份、水155份、减水剂2.89份。

进一步，所述滚筒钢渣优选粒径0.15～20mm的滚筒钢渣。其中5mm以上颗粒占比为40％～50％，优选45％，可代替普通混凝土粗骨料；5mm以下颗粒占比为50％～60％，优选55％，可代替普通混凝土细骨料；游离氧化钙含量＜4％，金属铁含量＜2％，吸水率＜3.5％。

进一步，所述水泥优选p.o42.5普通硅酸盐水泥；和/或，

所述粉煤灰优选为f类ⅱ级的粉煤灰；和/或，

所述矿粉优选等级s95的矿粉；和/或，

所述黄砂优选粒度标准为中砂或机制中砂；和/或，

所述碎石优选粒径5～25mm的碎石；和/或，

所述减水剂优选聚羧酸减水剂。

本发明同时提出了滚筒钢渣混凝土不同滚筒钢渣掺量的配合比设计方法，包括以下步骤：

步骤一：根据不同需求确定骨料替代率

骨料替代率取值范围为0.1～50％，需要增加混凝土重量或强度时取高值。当拌合混凝土运输距离较长时，宜将骨料替代率控制在30％以内；当施工现场配备搅拌站时，可将骨料替代率提升至50％，以提高滚筒钢渣的消纳量。

步骤二：确定滚筒钢渣质量份数

按普通混凝土所需的黄砂份数a和碎石总份数b之和乘以骨料替代率λ，确定滚筒钢渣的质量份数c，即c＝(a+b)×λ；

优选地，a为739，b为1109。

步骤三：确定黄砂质量份数

黄砂质量份数＝a-k1×c，其中，k1为滚筒钢渣中5mm以下颗粒占比。

步骤四：确定碎石质量份数

碎石质量份数＝b-k2×c，其中，k2为滚筒钢渣中5mm以上颗粒占比。

步骤五：确定其余组分质量份数

其余组分质量份数按配制普通混凝土确定，优选地：水泥224份、粉煤灰75份、矿粉75份、水155份、减水剂2.89份，当有经验或其他需求时，可根据《普通混凝土配合比设计规程》(jgj55-2011)适当调整。

由于采用上述技术方案，本发明的有益效果至少包括：将滚筒钢渣变废为宝，节约天然砂石的消耗，减少对自然环境破坏；减少滚筒钢渣堆放对环境的污染，并节省宝贵的土地资源；在滚筒钢渣产地附近使用可节约成本，具有良好的经济效益。

附图说明

图1为本发明的设计流程图。

具体实施方式

本发明根据滚筒处理工艺出渣性质、级配稳定(0.15～20mm)、游离氧化钙与金属铁含量低等特点，提出一种滚筒钢渣混凝土及其配合比设计方法。

以下结合实施例对本发明作进一步的说明。

1、滚筒钢渣混凝土实施例一：骨料替代率0.1％

滚筒钢渣选用同一批次的宝钢滚筒钢渣来替代混凝土骨料。经检测，该批次滚筒钢渣5mm以上颗粒占比约为45％，5mm以下颗粒占比约为55％，游离氧化钙含量约为1.30％～3.00％、金属铁含量约为0.83％～0.98％、吸水率约为2.8％。

水泥采用p.o42.5普通硅酸盐水泥、粉煤灰采用为f类ⅱ级粉煤灰、矿粉采用等级s95的矿粉、黄砂采用中砂、碎石采用粒径5～25mm的碎石、减水剂采用聚羧酸减水剂。

骨料替代率取0.1％，则滚筒钢渣质量份数按黄砂和碎石总份数份1848×0.1％≈2份，则黄砂质量份数为739-55％×2≈738份，碎石质量份数1109-45％×2≈1108份。

其余组分质量份为：水泥224份、粉煤灰75份、矿粉75份、水155份、减水剂2.89份。

2、滚筒钢渣混凝土实施例二：骨料替代率15％

各组分材料规格选用同实施例一，质量份数按骨料替代率进行调整。

骨料替代率取15％，则滚筒钢渣质量份数按黄砂和碎石总份数份1848×15％≈277份，则黄砂质量份数为739-55％×277≈587份，碎石质量份数1109-45％×277≈984份。

其余组分质量份为：水泥224份、粉煤灰75份、矿粉75份、水155份、减水剂2.89份。

3、滚筒钢渣混凝土实施例三：骨料替代率30％

各组分材料规格选用同实施例一，质量份数按骨料替代率进行调整。

骨料替代率取30％，则滚筒钢渣质量份数按黄砂和碎石总份数份1848×30％≈554份，则黄砂质量份数为739-55％×554≈434份，碎石质量份数1109-45％×554≈860份。

其余组分质量份为：水泥224份、粉煤灰75份、矿粉75份、水155份、减水剂2.89份。

4、滚筒钢渣混凝土实施例四：骨料替代率40％

各组分材料规格选用同实施例一，质量份数按骨料替代率进行调整。

骨料替代率取40％，则滚筒钢渣质量份数按黄砂和碎石总份数份1848×40％≈739份，则黄砂质量份数为739-55％×739≈333份，碎石质量份数1109-45％×739≈776份。

其余组分质量份：水泥224份、粉煤灰75份、矿粉75份、水155份、减水剂2.89份。

5、滚筒钢渣混凝土实施例五：骨料替代率50％

各组分材料规格选用同实施例一，质量份数按骨料替代率进行调整。

骨料替代率取50％，则滚筒钢渣质量份数按黄砂和碎石总份数份1848×50％≈924份，则黄砂质量份数为739-55％×924≈231份，碎石质量份数1109-45％×924≈693份。

其余组分质量份为：水泥224份、粉煤灰75份、矿粉75份、水155份、减水剂2.89份。

上述滚筒钢渣混凝土实施例，先将滚筒钢渣骨料进行预先吸水，以防坍落度损失过快；然后将滚筒钢渣、水泥、粉煤灰、矿粉、砂、碎石、减水剂混合均匀得到滚筒钢渣混凝土；再对滚筒钢渣混凝土进行养护。

对上述滚筒钢渣混凝土实施例一、二、三、四、五进行性能测试，结果见以下表格。

由上表可见，实施例一滚筒钢渣骨料替代率为0.1％，可认为其性质十分接近于普通混凝土，因此滚筒钢渣混凝土与普通混凝土相比表观密度、抗压强度、抗渗等级、耐磨度均有所增长，且随着滚筒钢渣替代率的提升增长越大；可见，本发明的滚筒钢渣混凝土可以满足c30及以上普通混凝土的使用要求。

上述相关说明以及对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些内容做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述相关说明以及对实施例的描述，本领域的技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。