专利名称：：一种钢渣防辐射混凝土及其制备方法
技术领域：
：本发明涉及防辐射混凝土材料领域，更具体地说，涉及一种以钢渣为骨料的、具有屏蔽X射线、υ射线和中子辐射作用的钢渣防辐射混凝土及其制备方法。
背景技术：
：防辐射混凝土又称为屏蔽混凝土、重混凝土，它能有效屏蔽原子核辐射。所谓原子核辐射，一般是指α射线、β射线、Y射线和中子流。由于α射线、β射线穿透力较低，厚度很小的防护材料也能完全挡住它们，所以防辐射混凝土要屏蔽的射线主要是Y射线和中子射线。普通的防辐射混凝土的骨料一般采用重晶石、磁铁矿、褐铁矿等矿物材料，但是，采用这些矿物材料作集料，易离析，混凝土施工性能差，水泥水化热大，混凝土易开裂，耐久性差，核废料的固化安全效果差；此外，这些矿物材料均为紧缺的自然资源，过量开采不利于资源的可持续利用。另一方面，随着我国钢铁产量的逐年提高，钢渣的排出量也随之增加，大量的钢渣每年都需要大面积土地来堆放，给土壤、水体、大气等都带来严重的污染，甚至对人们的健康构成威胁。在当今能源日趋紧张的国际环境中，如何开发固体废弃物的高附加值综合利用途径，已成为实现钢铁企业循环发展的关键。
发明内容本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种钢渣防辐射混凝土及其制备方法。本发明的技术原理在于利用钢渣硬度高、比重大、表面多微孔(可以更加牢靠的通过水泥进行粘结，增加致密性)的特点，将其作为骨料制备出结构非常致密的超重混凝土，以达到防辐射的作用。本发明的具体技术方案如下一种钢渣防辐射混凝土，其组分的重量份数如下水泥1、水0.4-0.5、钢渣砂4-8、减水剂0.01-0.03、重晶石0.01-2、硬硼钙石0.01-0.03；所述钢渔砂由0_5mm和5_25mm两种粒径范围按1313的比例组成，优选为11，且钢渣砂的f.CaO含量彡3%;所述减水剂选自FDN减水剂和聚羧酸盐减水剂；所述钢渣防辐射混凝土表观密度>2900kg/m3所述水泥选自42.5普通硅酸盐水泥、高铝水泥、钡水泥、镁氧水泥的一种或多种。本发明采用0-5mm和5-25mm两种粒径范围的钢渣砂优选采用11的比例进行人工级配，可最大程度地克服重集料离析的问题，使制得的混凝土有较高比重的同时还具有较好的致密性、抗压性及耐水性。本的钢渣防辐射混凝土的制备方法包括如下步骤(1)将钢渣破碎至40mm以下，再过孔径为25mm的筛网，得到粒径小于25mm的钢渣砂；(2)将步骤(1)中得到的粒径小于25mm的钢渣砂过孔径为5mm的筛网，得到粒径范围为5-25mm的粗钢渣砂和粒径范围为0_5mm的细钢渣砂；(3)将步骤(2)中得到的粒径范围为5-25mm的粗钢渣砂和粒径范围为0_5mm的细钢渣砂与水泥、水、减水剂、重晶石、硬硼钙石混合制得钢渣防辐射混凝土。本发明的钢渣防辐射混凝土的制备方法中，由于钢渣比重相对砂石大，因此制备时，每盘(1立方)的钢渣用量为普通混凝土砂石用量的60-70%，且坍落度控制在120士20mm。本发明的有益效果是(1)本发明的钢渣防辐射混凝土致密性好，表观密度可达2900kg/m3以上，强度等级为C10-C40，满足不同级别防辐射混凝土要求；(2)将钢渣变废为宝，大幅度提高其附加值，同时还减少钢渣弃置对环境造成的污染；(3)减少矿物材料的用量，节约自然资源；(4)钢渣作为炼钢固体废弃物，资源丰富、价格低廉，其相对重集料价格尚不及1/10，具有显著经济效益。具体实施例方式以配置1立方钢渣防辐射混凝土为例，进行以下三个实施例，制备过程按如下步骤进行(1)将钢渣破碎至40mm以下，再过孔径为25mm的筛网，得到粒径小于25mm的钢渣砂；(2)将步骤(1)中得到的粒径小于25mm的钢渣砂过孔径为5mm的筛网，得到粒径范围为5-25mm的粗钢渣砂和粒径范围为0_5mm的细钢渣砂；(3)将步骤(2)中得到的粒径范围为5-25mm的粗钢渣砂和粒径范围为0_5mm的细钢渣砂与水泥、水、减水剂、重晶石、硬硼钙石按表1中所列比例混合制得钢渣防辐射混凝土。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表示各实施例制得的产品的性能参数，包括表观密度、抗压强度、抗折强度等指标。表2产品性能指标<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>由表2可以看出，本发明的钢渣防辐射混凝土表观密度可达2900kg/m3以上，强度等级为C10-C40，可满足不同级别防辐射混凝土要求。实施例4采用如表3表示的组分配比进行5组优化试验，制备过程同上。表3中细钢渣砂是指粒径范围为0_5mm的钢渣砂，粗钢渣砂是指粒径范围为5-25mm的钢渣砂。表3试验用原料配方<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表4表示5组试验中制得的防辐射混凝土的各项指标，包括表观密度、抗压强度、抗折强度等项目。表4产品试制对比<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>由表4可以看出，0-5mm和5-25mm两种粒径范围的钢渣砂按11的配比制得的防辐射混凝土各项指标效果最优，因此，本发明在制备防辐射混凝土时，优选采用11的比例对0-5mm和5-25mm两种粒径范围的钢渣砂进行配比。实施例5采用如表5表示的组分配比进行4组对比试验，制备过程按如下步骤进行(1)将钢渣破碎至40mm以下，再过孔径为35mm的筛网，得到粒径范围为35_40mm的钢渣砂和粒径小于35mm的钢渣砂；(2)将步骤(1)中得到的粒径小于35mm的钢渣砂过孔径为30mm的筛网，得到粒径范围为30-35mm的钢渣砂和粒径小于30mm的钢渣砂；(3)将步骤⑵中得到的粒径小于30mm的钢渣砂过孔径为25mm的筛网，得到粒径范围为25-30mm的钢渣砂和粒径小于25mm的钢渣砂；(4)将步骤(3)中得到的粒径小于25mm的钢渣砂过孔径为5mm的筛网，得到粒径范围为5-25mm的钢渣砂和粒径范围为0_5mm的钢渣砂；(5)将以上各步骤中得到的粒径范围为35-40mm、30-35mm、25-30mm、5-25mm的粗钢渣砂分别与0-5mm的细钢渣砂按11进行配比，然后再分别与水泥、水、减水剂、重晶石、硬硼钙石按表5中所列比例混合制得四组产品。表5中细钢渣砂是指粒径范围为0_5mm的钢渣砂，粗钢渣砂是指粒径范围为35-40mm、30_35mm、25_30mm、5_25mm的四种钢渣砂。表5试验用原料配方<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表6表示4组制得的产品的各项指标，包括表观密度、抗压强度、抗折强度等项目，由表6可以看出，采用5-25mm和0-5mm两种粒径范围的钢渣砂按11的配比制得的产品效果较优，满足防辐射混凝土的要求；而采用粒径范围为35-40mm、30-35mm、25-30mm的钢渣砂与粒径范围为0-5mm的钢渣砂进行配比，虽然比例为11，但所制得的产品均不能达到防辐射混凝土的要求，由此本发明以5-25mm和0-5mm两种粒径范围的钢渣砂按11的配比为优选。表6产品试制对比<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>权利要求一种钢渣防辐射混凝土，其组分的重量份数如下水泥1、水0.4-0.5、钢渣砂4-8、减水剂0.01-0.03、重晶石0.01-2、硬硼钙石0.01-0.03；所述钢渣砂由0-5mm和5-25mm两种粒径范围按1～3∶1～3的比例组成，且钢渣砂的f.CaO含量≤3％；所述减水剂选自FDN减水剂和聚羧酸盐减水剂；所述钢渣防辐射混凝土表观密度＞2900kg/m3。2.根据权利要求1所述的钢渣防辐射混凝土，其特征在于，所述水泥选自42.5普通硅酸盐水泥、高铝水泥、钡水泥、镁氧水泥的一种或多种。3.权利要求1或2所述的钢渣防辐射混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤(1)将钢渣破碎至40mm以下，再过孔径为25mm的筛网，得到粒径小于25mm的钢渣砂；(2)将步骤(1)中得到的粒径小于25mm的钢渣砂过孔径为5mm的筛网，得到粒径范围为5-25mm的粗钢渣砂和粒径范围为0_5mm的细钢渣砂；(3)将步骤⑵中得到的粒径范围为5-25mm的粗钢渣砂和粒径范围为0-5mm的细钢渣砂与水泥、水、减水剂、重晶石、硬硼钙石混合制得钢渣防辐射混凝土。全文摘要本发明涉及一种钢渣防辐射混凝土及其制备方法，其组分的重量份数如下水泥1、水0.4-0.5、钢渣砂4-8、减水剂0.01-0.03、重晶石0.01-2、硬硼钙石0.01-0.03；所述钢渣砂由0-5mm和5-25mm两种粒径范围按1～3∶1～3的比例组成，且钢渣砂的f.CaO含量≤3％；所述减水剂选自FDN减水剂和聚羧酸盐减水剂;所述钢渣防辐射混凝土表观密度＞2900kg/m3。本发明的钢渣防辐射混凝土致密性好、表观密度大、强度高，满足防辐射混凝土要求；本发明在将钢渣变废为宝、减少环境污染的同时，还降低矿物材料的用量，节约自然资源；此外，本发明所用钢渣资源丰富、价格低廉，具有显著经济效益。文档编号C04B18/14GK101805156SQ201010141289公开日2010年8月18日申请日期2010年4月7日优先权日2010年4月7日发明者张健,杨刚,王幼琴,金强申请人:中冶宝钢技术服务有限公司