一种混凝土组合物和混凝土及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种混凝土组合物和混凝土及其制备方法，所述混凝土组合物含有水泥、砂、石料、粉煤灰和铁屑，所述石料包含高钛重矿渣。通过使用本发明的混凝土组合物具有成本低、对环境友好的优点，并且得到的混凝土为具有足够的强度、良好的抗压性能以及耐热耐磨性能。
【专利说明】一种混凝土组合物和混凝土及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种混凝土组合物和混凝土及其制备方法。
【背景技术】
[0002]耐热耐磨混凝土的骨料是保证混凝土在高温环境下满足技术要求的重要因素之一，也是节约成本、方便施工的关键因素。
[0003]目前国内普遍采用花岗岩碎石、安山岩配制300°C~600°C的耐热耐磨混凝土，但使用花岗岩碎石或安山岩的成本较高。并且，过度开采碎石破坏了自然植被，造成水土流失。
[0004]因此，急需一种成本低、对环境友好，并且具有足够的强度、良好的抗压性能以及耐热耐磨性能好的混凝土材料。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有技术制备耐热耐磨混凝土的成本高且对环境不友好的问题，提供一种混凝土组合物和混凝土及其制备方法。通过使用本发明的混凝土组合物具有成本低、对环境友好的优点，并且得到的混凝土为具有足够的强度、良好的抗压性能以及耐热耐磨性能。
[0006]本发明的发明人意外地发现，通过使用包含高钛重矿渣的石料与水泥、砂、粉煤灰、铁屑和水进行混合，能够得到一种成本低，且具有足够的强度、良好抗压性能以及耐热耐磨性能的混凝土，从而完成了本发明。
[0007]即，本发明提供了一种混凝土组合物，其中，所述混凝土组合物含有水泥、砂、石料、粉煤灰和铁屑，所述石料包含高钛重矿渣。
[0008]本发明还提供了一种混凝土的制备方法，该方法包括将上述的混凝土组合物与水混合。
[0009]本发明还提供了由上述方法制备而得到的混凝土。
[0010]根据本发明的混凝土组合物，通过引入含有高钛重矿渣的石料，代替现有技术中全部使用花岗岩碎石和安山岩等作为石料，这样不仅降低了成本、减少了对环境的破坏。并且，有效地利用了高炉冶炼钒钛磁铁矿时产生的高钛重矿渣，减少了废渣处理成本的同时增加了经济效益。另外，通过使用含有高钛重矿渣的石料还能够得到具有足够的强度、良好的抗压性能以及耐热耐磨性能的混凝土。
【具体实施方式】
[0011]以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0012]本发明的混凝土组合物含有水泥、砂、石料、粉煤灰和铁屑，所述石料包含高钛重矿渣。[0013]在本发明中，所述高钛重矿渣是指相对于普通的含钛矿渣二氧化钛含量较高的矿渣，属于一种常规的石料。所述高钛重矿渣中的二氧化钛含量通常在20重量％以上，如20-25 重量 ％。
[0014]根据本发明，所述高钛重矿渣是高炉冶炼钒钛磁铁矿时产生的熔融矿渣经过空气自然冷却或水冷形成的石质材料。由于本发明仅涉及使用高钛重矿渣来制备混凝土组合物以及混凝土。上述高炉冶炼钒钛磁铁矿以及将产生的熔融矿渣经过空气自然冷却或水冷形成高钛重矿渣的方法和条件可以参照本发明的常规方法进行，在此不再累述。
[0015]优选情况下，所述高钛重矿渣含有二氧化钛、氧化镁、三氧化二铝、二氧化硅、氧化钙和三氧化二铁，且以所述高钛重矿渣的重量计，二氧化钛的含量为20-25重量％、氧化镁的含量为7-11重量％、三氧化二铝的含量为9-13重量％、二氧化硅的含量为20-28重量％、氧化钙的含量为20-26重量％、三氧化二铁的含量为1.8-3.5重量％。更优选以所述高钛重矿渣的重量计，二氧化钛的含量为20.5-24重量％、氧化镁的含量为8-10重量％、三氧化二铝的含量为10-11.5重量％、二氧化硅的含量为22-26.5重量％、氧化钙的含量为21-24.5重量％、三氧化二铁的含量为2-3重量％。作为这样的高钛重矿渣例如可以为攀钢高炉冶炼钒钛磁铁矿时产生的熔融矿渣经过空气自然冷却或水冷形成的石质材料。
[0016]本发明中，通过使用上述组成含量的高钛重矿渣，得到的混凝土具有足够的强度、良好的抗压性能以及耐热耐磨性能，并且该组成含量的高钛重矿渣原料丰富，成本低且容易获得。
[0017]在本发明中，优选情况下，所述高钛重矿渣的平均粒径为10-14mm。所述高钛重矿渣的平均粒径不在上述范围内时，可以通过常规的方法进行粉碎。例如可以采用鄂式破碎机对其进行粉碎。
[0018]根据本发明，所述石料除高钛重矿渣以外还可以含有本领域所常用的各种石料，例如花岗岩碎石、安山岩配等。
[0019]根据本发明，所述高钛重矿渣在石料中的含量优选为50重量％以上；从成本以及得到的混凝土的综合性能上来考虑，更优选为70重量％以上；进一步优选为80重量以上；更进一步优选为80重量以上；更进一步优选为80重量以上；最优选为100重量％，也即所述石料最优选为高钛重矿渣。
[0020]根据本发明，所述混凝土组合物各成分的含量可以在宽的范围内变动。优选情况下，相对于100重量份的石料，所述水泥为35-50重量份，所述砂为24-39重量份，所述粉煤灰为15-21重量份,所述铁屑为60-165重量份；更优选相对于100重量份的石料,所述水泥为39-44重量份，所述砂为26-37重量份，所述粉煤灰为17-19重量份，所述铁屑为67-157重量份。通过使混凝土组合物各成分的含量在上述范围内，能够使得到的混凝土具有更好的强度、良好的抗压性能以及耐热耐磨性能。
[0021]在本发明中，对所述水泥没有特别的限定，可以为本领域所常用的各种水泥。例如，所述水泥的规格可以为42.5R普通硅酸盐水泥。这样的水泥可以商购于攀枝花钢企瑞达水泥公司。
[0022]在本发明中，所述砂可以为本领域所常用的砂，例如河沙。对所述砂的规格没有特别的限定，可以为本领域所常用砂的规格。优选情况下，所述砂的平均粒径可以为
0.2-0.5mm。[0023]在本发明中，所述粉煤灰可以为本领域所常用的各种粉煤灰。例如，所述粉煤灰可以为二级粉煤灰；粉煤灰的主要组成包括:Si02、Al203、Fe0、Fe203、Ca0和Ti02。
[0024]在本发明中，所述铁屑可以为本领域所常用的各种铁屑。对所述铁销的规格没有特别的限制，可以为本领域所常用铁销的规格。优选情况下，所述铁屑厚度为0.5-5mm的金属切削废屑，堆积密度为3100-3200kg/m3，平均长度10_30_。
[0025]根据本发明，根据需要，所述混凝土组合物还可以含有本领域所常用的各种外加剂。例如，所述外加剂可以为缓凝剂、泵送剂和减水剂中的一种或多种。所述缓凝剂用于延缓混凝土凝结时间；所述泵送剂用于改善混凝土拌合物泵送性能；所述减水剂用于保持水泥净浆、砂浆和混凝土工作度不变而显著减少其拌和用水量。
[0026]在本发明中，对所述外加剂的用量没有特别的要求，可以使用本领域的常规用量。优选情况下，相对于100重量份的石料，所述外加剂为1.2-1.7重量份。
[0027]本发明还提供了一种混凝土的制备方法，该方法包括将上述的混凝土组合物与水混合。
[0028]根据本发明，所述水的用量有特别限制，可以使用本领域的常规用量。优选情况下，以100重量份的所述石料的用量计，水的用量为23-29重量份；更优选为25-27重量份。
[0029]本发明还提供了一种混凝土，该混凝土为由上述的方法制备而得到。
[0030]根据本发明的混凝土，具有足够的强度、良好的抗压性能以及耐热耐磨性能。
[0031]以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但本发明并不仅限于下述实施例。
[0032]以下实施例中的高钛重矿渣为攀钢高炉冶炼钒钛磁铁矿时产生的熔融矿渣在空气中自然冷却或水冷形成的石质材料，并通过鄂式破碎机进行粉碎后得到的高钛重矿渣。
[0033]以下实施例中的水泥商购于攀枝花钢企瑞达水泥公司，规格为42.5R。
[0034]以下实施例中的砂商购于攀枝花金江沙石场，平均粒径为0.2-0.5mm。
[0035]以下实施例中的铁屑商购于昆钢钢铁集团股份公司机制分公司，规格为厚度
0.5-5mm的金属切削废屑，堆积密度为3165kg/m3，平均长度10_30mm。
[0036]以下实施例中的粉煤灰商购于攀枝花钢企公司，规格为二级粉煤灰。
[0037]以下实施例中的缓凝剂商购于攀枝花钢企公司。
[0038]以下实施例中混凝土的抗压强度采用28d立方体抗压强度标准值进行测定；混凝土的耐热性能根据GB/T50081-2002《普通砼力学性能试验方法标准》进行测定；混凝土的耐磨性能根据《无机地面材料耐磨性试验方法》GB12988-1991标准中的耐磨试验方法进行测定；塌落度采用普通混凝土拌合物性能试验方法标准(GB\T50080-2002)中的坍落度与坍落扩展度法进行测定。
[0039]实施例1-7
[0040]按照表2中的各成分进行配比后，再与水混合制备得到混凝土 ；其中，相对于100重量份的高钛重矿渣，水的用量为25重量份。高钛重矿渣的平均粒径以及成分含量见表1，得到的混凝土的抗压强度、耐热性能、耐磨性能以及塌落度见表3。
[0041]表1
[0042]
【权利要求】
1.一种混凝土组合物，其特征在于，所述混凝土组合物含有水泥、砂、石料、粉煤灰和铁屑，所述石料包含高钛重矿渣。
2.根据权利要求1所述的混凝土组合物，其中，相对于100重量份的石料，所述水泥为35-50重量份,所述砂为24-39重量份,所述粉煤灰为15-21重量份,所述铁屑为60-165重量份，且所述高钛重矿渣在石料中的含量为50重量％以上。
3.根据权利要求2所述的混凝土组合物，其中，相对于100重量份的石料，所述水泥为39-44重量份，所述砂为26-37重量份，所述粉煤灰为17-19重量份，所述铁屑为67-157重量份，且所述高钛重矿渣在石料中的含量为50重量％以上。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的混凝土组合物，其中，所述高钛重矿渣含有二氧化钛、氧化镁、三氧化二招、二氧化娃、氧化钙和三氧化二铁；以所述高钛重矿洛的重量计，二氧化钛的含量为20-25重量％、氧化镁的含量为7-11重量％、三氧化二铝的含量为9-13重量％、二氧化硅的含量为20-28重量％、氧化钙的含量为20-26重量％、三氧化二铁的含量为1.8-3.5重量％。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的混凝土组合物，其中，所述高钛重矿渣的平均粒径为10_14mm。
6.根据权利要求1-3中任意一项所述的混凝土组合物，其中，所述高钛重矿渣是高炉冶炼钒钛磁铁矿时产生的熔融矿渣经过空气自然冷却或水冷形成的石质材料。
7.根据权利要求1所述的混凝土组合物，其中，所述混凝土组合物还含有外加剂，所述外加剂为缓凝剂、 泵送剂和减水剂中的一种或多种。
8.根据权利要求7所述的混凝土组合物，其中，相对于100重量份的石料，所述外加剂的含量为1.2-1.7重量份。
9.一种混凝土的制备方法，其特征在于，该方法包括将权利要求1-8中任意一项所述的混凝土组合物与水混合。
10.一种混凝土，其特征在于，该混凝土为权利要求9所述的方法制备而得到。
【文档编号】C04B28/00GK103880341SQ201210564191
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年12月21日 优先权日:2012年12月21日
【发明者】刘德清, 杨莹, 周旭, 何小龙, 刘俊, 郝永川, 黄道兵, 李兵, 罗玉成, 徐曦, 何君, 付强, 涂捷 申请人:攀钢集团工程技术有限公司