本发明涉及建筑材料领域，具体而言，涉及一种钢渣粉和粉煤灰复掺的混凝土及其制备方法。
背景技术：
我国是世界钢铁生产大国，2012年粗钢产量达到7.16亿吨，冶炼过程产生出高炉矿渣2亿多吨、各类钢渣近1亿吨，目前矿渣已基本得到综合利用，矿渣微粉生产技术及产品应用已十分成熟，综合利用率超过80％；而钢渣由于硬度高、粉磨难度大，目前钢渣综合利用多是进行除铁处理，还没有得到更深层次的全面利用，综合利用率仅20％，历年累计堆存的钢渣不仅占用了大量的土地资源，严重污染了生态环境，也造成了大量可利用资源的浪费，属于工业废渣亟待治理。
现有，钢渣粉掺入的混凝土，效果并不理想。
有鉴于此，特提出本发明。
技术实现要素：
本发明的第一目的在于提供一种钢渣粉和粉煤灰复掺的混凝土，以解决现有钢渣粉混凝土强度增加效果不理想的问题，所述的钢渣粉和粉煤灰复掺的混凝土，合理用钢渣粉替代水泥，具有抗压、抗折强度大等优点。
本发明的第二目的在于提供一种所述的钢渣粉和粉煤灰复掺的混凝土的制备方法，该方法延续了传统混凝土的制备方法，具有方便、简单、易于操作等优点，适合批量生产和大规模应用。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种钢渣粉和粉煤灰复掺的混凝土，包括按照质量份数计的如下组份：
水泥40～60份，钢渣粉20～40份，粉煤灰20～50份，石英砂90～110份，水10～20份和石子100～200份。
钢渣是一种工业固体废物。炼钢排出的渣，依炉型分为转炉渣、平炉渣、电炉渣。排出量约为粗钢产量的15～20％。
钢渣主要由钙、铁、硅、镁和少量铝、锰、磷等的氧化物组成。主要的矿物相为硅酸三钙、硅酸二钙、钙镁橄榄石、钙镁蔷薇辉石、铁铝酸钙以及硅、镁、铁、锰、磷的氧化物形成的固熔体，还含有少量游离氧化钙以及金属铁、氟磷灰石等。有的地区因矿石含钛和钒，钢渣中也稍含有这些成分。钢渣中各种成分的含量因炼钢炉型、钢种以及每炉钢冶炼阶段的不同，有较大的差异。
钢渣在温度1500～1700℃下形成，高温下呈液态，缓慢冷却后呈块状，一般为深灰、深褐色。有时因所含游离钙、镁氧化物与水或湿气反应转化为氢氧化物，致使渣块体积膨胀而碎裂；有时因所含大量硅酸二钙在冷却过程中(约为675℃时)由β型转变为γ型而碎裂。如以适量水处理液体钢渣，能淬冷成粒。
钢渣的活性较低，达到可塑性所需的水量较少，用钢渣替代部分水泥后，复合胶凝材料的需水量小于等质量纯水泥的需水量。因此，在用水量不变的情况下，掺人钢渣会增加混凝土的流动性。当水灰比较低时，掺人钢渣能够改善混凝土的流动性，且在一定程度上钢渣掺量越大，效果越明显。当水灰比较高时，掺人钢渣也能在一定程度上改善混凝土的流动性，但掺量较大时，混凝土的抗离析能力下降。在钢渣掺量为15％～25％时，流动性普遍提高，对提高混凝土的流动性有利；但当掺量进一步增大时，流动度有停滞或倒缩现象。
在混凝土初凝前，由于胶凝材料中的C3S、C2S、C4AF等逐渐水化，随着时间的推移，混凝土的流动性会降低。而钢渣中类普通硅酸盐水泥熟料的矿物的水化活性低、水化速度慢。因此，用钢渣替代部分水泥可以在一定程度上抑制新拌混凝土流动性的降低。相关研究结果表明，相比基准混凝土，掺钢渣的混凝土保持流动性的能力增强，且钢渣的掺量越大，混凝土保持流动性的能力越强。利用钢渣做掺合料，可制备初始坍落度大于18cm的混凝土，与基准混凝土相比，掺加钢渣的混凝土初始坍落度约大1～2cm。同时钢渣降低混凝土坍落度经时损失的作用也比较明显，且钢渣掺量越大，减小坍落度经时损失的作用越突出。钢渣的掺人不仅有利于提高新拌混凝土的流动性，还能抑制混凝土的经时坍落度损失。
随着钢渣比表面积的增大，钢渣改善混凝土流动性及减小混凝土流动性损失的效果都会变小。这是因为钢渣的比表面积增大，致使钢渣颗粒被水包裹的需水量增加。同时，钢渣中矿物与水的接触面积增大，使得水分子容易进人矿物内部加速水化反应，提高了钢渣的活性。
现有技术中，用钢渣粉全部替代粉煤灰制备混凝土，但效果并不理想。掺入粉煤灰将增大混凝土的粘聚性和可塑性，改善混凝土的和易性，减小混凝土的膨胀性。因此与钢渣粉有互补作用。本申请多提供的混凝土，掺入既定比例的钢渣粉和粉煤灰，可以有效提高混凝土的抗折和抗压强度。
优选的，所述的钢渣粉和粉煤灰复掺的混凝土，包括按照质量份数计的如下组份：
水泥40～50份，钢渣粉20～30份，粉煤灰20～30份，石英砂90～100份，水10～15份和石子100～150份。
可以对混凝土的组份进行优选。
优选的，所述的钢渣粉和粉煤灰复掺的混凝土，包括按照质量份数计的如下组份：
水泥50～60份，钢渣粉30～40份，粉煤灰30～50份，石英砂100～110份，水15～20份和石子150～200份。
可以对混凝土的组份进行进一步优选。
优选的，所述的钢渣粉和粉煤灰复掺的混凝土，包括按照质量份数计的如下组份：
水泥45～55份，钢渣粉25～35份，粉煤灰35～45，石英砂95～105份，水14～16份和石子140～160份。
可以对混凝土的组份进行再进一步优选。
优选的，所述水泥包括普通硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥和磷酸盐水泥中的一种。
优选的，所述普通硅酸盐水泥包括P.O 32.5、P.O 42.5、P.O 52.5、P.O 62.5和P.O 72.5中的一种。
普通硅酸盐水泥，由硅酸盐水泥熟料、5％-20％的混合材料及适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。具有强度高、水化热大、抗冻性好、干缩小，耐磨性较好、抗碳化性较好等优点。
优选的，所述石子由粒径为5～20mm和20～40mm的是石子等比例组成。
采用级配石子以增加混凝土强度。
优选的，所述钢渣粉的比表面积为450～600m2/kg。
不同细度钢渣对不同等级混凝土流动性的影响不同。混凝土的强度等级越高，钢渣细度对混凝土流动性的影响越大。比表面积450～600m2/kg，钢渣的活性最佳。但钢渣的细度应有一定的限制范围，过细的钢渣比表面积较大，需水量也相应增加。此外，从降低粉磨电耗的角度出发，也不必将钢渣磨得过细。
如上所述的钢渣粉和粉煤灰复掺的混凝土的制备方法，包括以下步骤：
将水泥、钢渣粉、石子和石英砂依次加入搅拌机中干拌，倒入水继续搅拌直至出现浆体，得到该钢渣粉和粉煤灰复掺的混凝土。
优选的，所述干拌的时间为2～3分钟。
本发明提供的的钢渣粉和粉煤灰复掺的混凝土的制备方法，延续了传统混凝土的制备方法，具有方便、简单、易于操作等优点，适合批量生产和大规模应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本申请所提供一种钢渣粉和粉煤灰复掺的混凝土，合理用钢渣粉和粉煤灰复配替代水泥，形成优势互补的协同作用，具有抗压、抗折强度大等优点。
(2)本申请所提供一种钢渣粉和粉煤灰复掺的混凝土，所添加的钢渣粉的比表面积450～600m2/kg，钢渣粉活性好。
(3)本发明提供的的钢渣粉和粉煤灰复掺的混凝土的制备方法，延续了传统混凝土的制备方法，具有方便、简单、易于操作等优点，适合批量生产和大规模应用。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
本申请所提供的钢渣粉和粉煤灰复掺的混凝土，具体包括以下组份：
铝酸盐水泥40kg，钢渣粉20kg，粉煤灰20kg，石英砂90kg，水10kg和石子100kg。
该钢渣粉和粉煤灰复掺的混凝土的制备方法，具体包括以下步骤：
将水泥、钢渣粉、石子和石英砂依次加入搅拌机中干拌2～3分钟，倒入水继续搅拌直至出现浆体，得到该钢渣粉和粉煤灰复掺的混凝土。
实施例2
本申请所提供的钢渣粉和粉煤灰复掺的混凝土，具体包括以下组份：
P.O 32.5 60kg，比表面积为450m2/kg钢渣粉40kg，粉煤灰25kg，石英砂110kg，水20kg、粒径为5mm的石子100kg和粒径为20mm的石子100kg。
该钢渣粉和粉煤灰复掺的混凝土的制备方法同实施例1的制备方法。
实施例3
P.O 42.5 45kg，比表面积为500m2/kg钢渣粉25kg，粉煤灰30kg，石英砂95kg，水11kg、粒径为10mm的石子50kg和粒径为20～40mm的石子50kg。
该钢渣粉和粉煤灰复掺的混凝土的制备方法同实施例1的制备方法。
实施例4
P.O 52.5 50kg，比表面积为550m2/kg钢渣粉30kg，粉煤灰35kg，石英砂100kg，水12kg、粒径为15mm的石子60kg和粒径为25mm的石子60kg。
该钢渣粉和粉煤灰复掺的混凝土的制备方法同实施例1的制备方法。
实施例5
P.O 62.5 55kg，比表面积为600m2/kg钢渣粉35kg，粉煤灰40kg，石英砂105kg，水13kg、粒径为20mm的石子70kg和粒径为30mm的石子70kg。
该钢渣粉和粉煤灰复掺的混凝土的制备方法同实施例1的制备方法。
实施例6
P.O 72.5 60kg，比表面积为500m2/kg钢渣粉35kg，粉煤灰45kg，石英砂100kg，水14kg、粒径为5mm的石子80kg和粒径为40mm的石子80kg。
该钢渣粉和粉煤灰复掺的混凝土的制备方法同实施例1的制备方法。
实施例7
铁铝酸盐水泥50kg，比表面积为450m2/kg钢渣粉30kg，粉煤灰50kg，石英砂100kg，水15kg、粒径为10mm的石子90kg和粒径为30mm的石子90kg。
该钢渣粉和粉煤灰复掺的混凝土的制备方法同实施例1的制备方法。
实施例8
磷酸盐水泥55kg，比表面积为500m2/kg钢渣粉35kg，粉煤灰47kg，石英砂105kg，水13kg、粒径为10mm的石子75kg和粒径为30mm的石子75kg。
该钢渣粉和粉煤灰复掺的混凝土的制备方法同实施例1的制备方法。
实施例9
硅酸盐水泥40kg，比表面积为600m2/kg钢渣粉20kg，粉煤灰33kg，石英砂95kg，水18kg、粒径为20mm的石子50kg和粒径为30mm的石子50kg。
该钢渣粉和粉煤灰复掺的混凝土的制备方法同实施例1的制备方法。
实验例1混凝土强度测试实验
对本申请实施例1-9所提供的混凝土进行抗压和抗折强度进行测试，实验结果如表1所示。
对比例与本申请实施例5所提供的混凝土配方基本相同，只是将粉煤灰用等质量的钢渣粉替换，制备方法相同。
表1混凝土强度测试实验结果
实验结果表明，本申请所提供的钢渣粉和粉煤灰复掺的混凝土，合理用钢渣粉和粉煤灰复配替代水泥后，形成优势互补的协同作用，可以有效提高混凝土的抗压、抗折强度。
综上所述，本申请所提供的钢渣粉和粉煤灰复掺的混凝土，钢渣粉和粉煤灰复掺的混凝土，合理用钢渣粉和粉煤灰复配替代水泥后，形成优势互补的协同作用，可以有效提高混凝土的抗压、抗折强度。所添加的钢渣粉的比表面积450～600m2/kg，钢渣粉活性好。该钢渣粉和粉煤灰复掺的混凝土的制备方法，延续了传统混凝土的制备方法，具有方便、简单、易于操作等优点，适合批量生产和大规模应用。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；本领域的普通技术人员应当理解：在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围；因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些替换和修改。