本发明属于混凝土技术领域，尤其涉及一种改性混凝土及其制备方法。
背景技术：
普通混凝土是指以水泥为凝胶材料，砂子和石子为骨料，经加水搅拌、浇筑成型、凝结固化成有一定强度的“人工石材”，是土木工程领域最重要的材料之一。混凝土原材料非常丰富，可就地取材，价格低廉；制作简单，施工方便；耐火、防辐射等特点，用途广泛。同时，混凝土也有自重大，抗拉强度不高，早期强度低等缺点。利用废旧轮胎胶粉质轻和韧性的特点，可改善水泥混凝土在表观密度、隔音隔热、减震降噪、耐磨耐蚀等方面的性能。橡胶混凝土是一种新的轻质多孔隙建筑材料，主要由碎橡胶、水泥、煤灰或粉煤灰、橡胶粉、聚合物纤维和水制成。废旧轮胎粉碎后按预定比例将原材料充分混合、制浆后浇筑成轻质多孔隙的建筑材料。我国钢铁行业不断发展，钢铁合金渣排放量逐年增加，利用率低，占地广，污染环境严重。相关资料表明，将锰铁合金渣处理好掺入混凝土中能减少普通混凝土中的材料消耗，实现资源的循环再利用，同时能变废为宝，实现双赢。例如，CN101844905A中公开了一种水淬锰渣高性能混凝土及其制备方法，它由水硬性胶凝材料和碎石、砂子、水及少量表面活性剂制备而成，所述水硬性胶凝材料由内掺4％～10％天然硬石膏的水淬锰渣15％～30％、膨胀剂8％～10％和水泥60％～77％组成，利用锰渣和膨胀剂双掺制备高性能混凝土，降低了混凝土成本；又利用膨胀剂解决了混凝土收缩开裂问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种改性混凝土及其制备方法，旨在解决钢铁合金渣排放量逐年增加，利用率低，占地广，污染环境严重的问题。
本发明是这样实现的，一种水硬性胶凝材料，所述水硬性胶凝材料按重量百分比计算由内掺水泥65％～75％、天然石膏5％～10％、锰铁合金渣15％～30％和橡胶粉剂5％～10％组成，其中水泥中掺入水泥熟料重量10％的脱硫锰铁合金渣。
本发明的另一目的在于提供一种利用所述水硬性胶凝材料制备的改性混凝土，所述改性混凝土的材料重量比例关系为：水硬性胶凝材料20％-25％、砂12％-20％、石30％-45％、橡胶颗粒7％-10％、锰铁合金渣6％-9％，外加剂0.5％-1％及适量水，用水量为水硬性胶凝材料的40％-60％。
本发明的另一目的在于提供一种所述改性混凝土的制备方法，所述改性混凝土的制备方法包括以下步骤：
步骤一，将锰铁合金渣进行脱硫、脱氨处理，经105℃下去掉结晶水，烘干至含水率在1％以下，放入球磨机中粉磨至比表面积大于400㎡/kg，后与水泥熟料一起混合生产水泥，锰铁合金渣添加量为水泥熟料的10％；
步骤二，将水泥、天然石膏、高温煅烧后的锰铁合金渣和由废旧轮胎经处理后得到的橡胶粉剂按比例混合均匀制成水硬性胶凝材料；
步骤三，以C30混凝土为基准，将水硬性胶凝材料、砂、石、橡胶颗粒、锰铁合金渣，外加剂及水搅拌均匀，成型、拆模后立即放入养护箱中进行恒温湿养护，温度为20℃±2℃、相对湿度95％以上，养护28d。
本发明提供的改性混凝土及其制备方法，利用脱硫锰铁合金渣经过物理激发后的水硬性特点制备水泥，有效节约10％水泥用量；经过温煅烧处理，一吨原锰铁合金渣可产生0.5吨脱硫、氨后的锰铁合金渣。即在制备水泥中添加水泥熟料重量10％的处理锰铁合金渣，相当于处置了20％的原锰铁合金渣。此外，在制备改性混凝土中加入6％-9％的锰铁合金渣，又可处理大量原锰铁合金渣，同时有效解决锰铁合金渣占地面积大，严重污染环境问题。在制备水硬性胶凝材料时加入5％-10％的橡胶粉剂以及制备改性混凝土中加入7％-10％橡胶颗粒，可消耗掉大量废旧轮胎，有效解决废旧轮胎“黑色污染”等问题。废旧轮胎胶粉质量轻，韧性大，可提升混凝土变形能力及耐久性。也可将制成的浆体倒入铸模浇铸成建筑块，广泛应用到路堤、山坡填土、地下厂房回填等领域。
本发明中加入了废旧轮胎胶粉颗粒代替膨胀剂，有效提升混凝土性能，节约资源，同时能循环利用越来越多的废旧轮胎。
附图说明
图1是本发明实施例提供的改性混凝土的制备方法流程图
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
本发明实施例提供的改性混凝土由水硬性胶凝材料、砂、石、废旧轮胎橡胶颗粒、锰铁合金渣、水和外加剂组成。
按重量百分比计算，所述水硬性胶凝材料由内掺水泥65％～75％、天然石膏5％～10％、锰铁合金渣15％～30％、橡胶粉剂5％～10％组成，其中水泥中掺入水泥熟料重10％左右的脱硫锰铁合金渣；各材料重量比例关系为：水硬性胶凝材料20％-25％、砂12％-20％、石30％-45％、橡胶颗粒7％-10％、锰铁合金渣6％-9％，外加剂0.5％-1％及适量水。
如图1所示，本发明实施例提供的改性混凝土的制备方法包括以下步骤：
S101：首先将锰铁合金渣进行脱硫、脱氨处理，经105℃下去掉结晶水，烘干至含水率在1％以下，放入球磨机中粉磨至比表面积大于400㎡/kg；后与水泥熟料一起混合生产水泥，锰铁合金渣添加量为水泥熟料的10％；
S102：将水泥、天然石膏、高温煅烧后的锰铁合金渣和由废旧轮胎经处理后得到的橡胶粉剂按比例混合均匀制成水硬性胶凝材料；
S103：以C30混凝土为基准，将水硬性胶凝材料、砂、石、橡胶颗粒、锰铁合金渣，外加剂及水搅拌均匀，成型、拆模后立即放入养护箱中进行恒温湿养护，温度为20℃±2℃、相对湿度95％以上，养护28d。
下面结合具体实施例对本发明的应用原理作进一步的描述。
实施例1
本发明实施例提供的改性混凝土由水硬性胶凝材料、砂、石、废旧轮胎橡胶颗粒、锰铁合金渣、水和外加剂组成。
按重量百分比计算，所述水硬性胶凝材料由内掺水泥65％、天然石膏10％、锰铁合金渣15％、橡胶粉剂8％组成，其中水泥中掺入水泥熟料重10％左右的脱硫锰铁合金渣；各材料重量比例关系为：水硬性胶凝材料20％、砂12％、石45％、橡胶颗粒10％、锰铁合金渣7％，外加剂1％及适量水。
本发明实施例提供的改性混凝土的制备方法包括以下步骤：
步骤一，首先将锰铁合金渣进行脱硫、脱氨处理，经105℃下去掉结晶水，烘干至含水率在1％以下，放入球磨机中粉磨至比表面积大于400㎡/kg；后与水泥熟料一起混合生产水泥，锰铁合金渣添加量为水泥熟料的10％；
步骤二，将水泥、天然石膏、高温煅烧后的锰铁合金渣和由废旧轮胎经处理后得到的橡胶粉剂按比例混合均匀制成水硬性胶凝材料；
步骤三，以C30混凝土为基准，将水硬性胶凝材料、砂、石、橡胶颗粒、锰铁合金渣，外加剂及水搅拌均匀，成型、拆模后立即放入养护箱中进行恒温湿养护，温度为20℃、相对湿度95％以上，养护28d。
实施例2
本发明实施例提供的改性混凝土由水硬性胶凝材料、砂、石、废旧轮胎橡胶颗粒、锰铁合金渣、水和外加剂组成。
按重量百分比计算，所述水硬性胶凝材料由内掺水泥75％、天然石膏5％、锰铁合金渣30％、橡胶粉剂5％组成，其中水泥中掺入水泥熟料重10％左右的脱硫锰铁合金渣；各材料重量比例关系为：水硬性胶凝材料25％、砂20％、石45％、橡胶颗粒7％、锰铁合金渣6％，外加剂1％及适量水。
本发明实施例提供的改性混凝土的制备方法包括以下步骤：
步骤一，首先将锰铁合金渣进行脱硫、脱氨处理，经105℃下去掉结晶水，烘干至含水率在1％以下，放入球磨机中粉磨至比表面积大于400㎡/kg；后与水泥熟料一起混合生产水泥，锰铁合金渣添加量为水泥熟料的10％；
步骤二，将水泥、天然石膏、高温煅烧后的锰铁合金渣和由废旧轮胎经处理后得到的橡胶粉剂按比例混合均匀制成水硬性胶凝材料；
步骤三，以C30混凝土为基准，将水硬性胶凝材料、砂、石、橡胶颗粒、锰铁合金渣，外加剂及水搅拌均匀，成型、拆模后立即放入养护箱中进行恒温湿养护，温度为21℃＝、相对湿度95％以上，养护28d。
实施例3
本发明实施例提供的改性混凝土由水硬性胶凝材料、砂、石、废旧轮胎橡胶颗粒、锰铁合金渣、水和外加剂组成。
按重量百分比计算，所述水硬性胶凝材料由内掺水泥70％、天然石膏6％、锰铁合金渣20％、橡胶粉剂10％组成，其中水泥中掺入水泥熟料重10％左右的脱硫锰铁合金渣；各材料重量比例关系为：水硬性胶凝材料21％、砂15％、石32％、橡胶颗粒8％、锰铁合金渣7％，外加剂0.5％及适量水。
本发明实施例提供的改性混凝土的制备方法包括以下步骤：
步骤一，首先将锰铁合金渣进行脱硫、脱氨处理，经105℃下去掉结晶水，烘干至含水率在1％以下，放入球磨机中粉磨至比表面积大于400㎡/kg；后与水泥熟料一起混合生产水泥，锰铁合金渣添加量为水泥熟料的10％；
步骤二，将水泥、天然石膏、高温煅烧后的锰铁合金渣和由废旧轮胎经处理后得到的橡胶粉剂按比例混合均匀制成水硬性胶凝材料；
步骤三，以C30混凝土为基准，将水硬性胶凝材料、砂、石、橡胶颗粒、锰铁合金渣，外加剂及水搅拌均匀，成型、拆模后立即放入养护箱中进行恒温湿养护，温度为20℃±2℃、相对湿度95％以上，养护28d。
实施例4
本发明实施例提供的改性混凝土由水硬性胶凝材料、砂、石、废旧轮胎橡胶颗粒、锰铁合金渣、水和外加剂组成。
按重量百分比计算，所述水硬性胶凝材料由内掺水泥66％、天然石膏8％、锰铁合金渣20％、橡胶粉剂8％组成，其中水泥中掺入水泥熟料重10％左右的脱硫锰铁合金渣；各材料重量比例关系为：水硬性胶凝材料20％、砂18％、石40％、橡胶颗粒9％、锰铁合金渣6％，外加剂0.8％及适量水。
本发明实施例提供的改性混凝土的制备方法包括以下步骤：
步骤一，首先将锰铁合金渣进行脱硫、脱氨处理，经105℃下去掉结晶水，烘干至含水率在1％以下，放入球磨机中粉磨至比表面积大于400㎡/kg；后与水泥熟料一起混合生产水泥，锰铁合金渣添加量为水泥熟料的10％；
步骤二，将水泥、天然石膏、高温煅烧后的锰铁合金渣和由废旧轮胎经处理后得到的橡胶粉剂按比例混合均匀制成水硬性胶凝材料；
步骤三，以C30混凝土为基准，将水硬性胶凝材料、砂、石、橡胶颗粒、锰铁合金渣，外加剂及水搅拌均匀，成型、拆模后立即放入养护箱中进行恒温湿养护，温度为22℃、相对湿度95％以上，养护28d。
实施例5
按照如下重量份配比备料：
依托铜仁金瑞锰业有限责任公司，将锰铁合金渣进行脱硫、脱氨处理，经105℃下去掉结晶水，烘干至含水率在1％以下。
将锰铁合金渣放入球磨机中粉磨至比表面积为400㎡/kg，与水泥熟料一起混合搅拌生产水泥，锰铁合金渣添加量为水泥熟料用量的10％。水泥技术性质按照《通用硅酸盐水泥》(GB175—2007)进行检验。
石膏选用天然二水石膏。
在轮胎解剖机上将轮胎的胎圈部位切下，同时将胎面分割成2-3小块，置于冷冻(液氮)装置内，然后用锤式或辊筒式粉碎机粉碎，得到橡胶粉剂。
砂选用贵州铜仁锦江河河砂，中砂，细度模数2.5。
石采用贵州铜仁本地开采碎石，级配连续，粒径5㎜-30㎜。
砂、石采用《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》(JGJ52-2006)进行检测。
将水泥、天然石膏、高温煅烧后的锰铁合金渣和由废旧轮胎经处理后得到的橡胶粉剂按比例混合均匀制成水硬性胶凝材料。
经过初次和二次切碎机加工，得到细度为80的橡胶颗粒。
外加剂为萘磺酸盐减水剂，按照《混凝土外加剂应用技术规范》(GB50119-2003)要求进行检测。
将水硬性胶凝材料、砂、石、橡胶颗粒、锰铁合金渣，外加剂及水搅拌均匀，成型、拆模后，放入养护箱中进行恒温湿养护，温度为20℃±2℃、相对湿度95％以上，养护28d。分别检测三组试件塌落度和抗压强度。
本发明实施例制备的改性混凝土的质量性能指标参数，检测结果见表1
表1
检测结果表明：
采用总量为15％的锰铁合金渣，10％的废旧轮胎胶粉掺入混凝土中可配制出改性混凝土，各龄期强度达到实验效果。
28天抗压强度超过38MPa。
坍落度良好，经济合理，性能优良。
对坍落度影响最大的因素是锰铁合金渣及废旧轮胎胶粉掺量，锰铁合金渣掺量宜为15％-30％，胶粉总产量宜为10％-13％，此时混凝土早强较低，此后强度逐渐增加，28天后强度超过基准混凝土。
改性混凝土中掺入锰铁合金渣及废旧轮胎胶粒(胶粉)，充分发挥了锰铁合金渣的火山灰活性及胶粉的韧性大的优点，有效解决锰铁合金渣占地面积大，严重污染环境以及废旧轮胎“黑色污染”等问题。
本发明利用脱硫锰铁合金渣经过物理激发后的水硬性特点制备水泥，有效节约水泥用量；将废旧轮胎胶粉和锰铁合金渣双掺制备改性混凝土，利用废旧轮胎胶粉质量轻，韧性大的特点，有效提升改性混凝土的韧性、抗裂性、变形能力。也可将制成的浆体倒入铸模浇铸成建筑块，广泛应用到路堤、山坡填土、地下厂房回填等领域。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。