本发明涉及建筑材料领域，特别涉及一种改性高炉矿渣材料及其制备工艺。
背景技术：
高炉矿渣是冶金工业中数量最多的一种渣，是高炉炼铁排放出来的废渣。高炉矿渣的物理化学性能依赖于高温熔渣的处理方法，根据把液态熔渣处理成固态熔渣的方法不同，高炉矿渣的特性也不同。
目前市售的s95级矿渣粉早期强度低，特别是在较冷的气候下施工时会遇到施工困难甚至不能施工的情况。
技术实现要素：
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种改性高炉矿渣材料，具有有效改善早期强度低的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种改性高炉矿渣材料，包括如下重量份数的组分：高炉矿渣50～55份、半水脱硫石膏3～10份、超细钢渣微粉10～20份、粉煤灰陶粒2～5份、聚丙烯酸钠1～1.5份、水5～6份。
通过上述技术方案，半水脱硫石膏和超细钢渣微粉能够产生协同的作用效果，有效改善高炉矿渣早期强度低的特点，同时在用作预拌混凝土的应用中能够明显降低混凝土的早期温升裂缝；而粉煤灰陶粒密度小，质轻，外表坚硬，抗冻性能良好、抗碱集料反应性优异；聚丙烯酸钠作为改性剂，其是一种链状有机高分子聚合物，具有大量的强亲水基团，且能够在改性的过程中形成柔性的三维网状结构，增强材料的强度。
本发明进一步设置为：所述组分中还包括1～1.5份壳聚糖-聚丙烯酰胺-二氧化硅-四氧化三铁复合微球。
通过上述技术方案，壳聚糖-聚丙烯酰胺-二氧化硅-四氧化三铁复合微球能够有效吸收高炉矿渣材料中的水分，同时单独的壳聚糖基团、二氧化硅基团、聚丙烯酰胺基团和四氧化三钛基团均能对高炉矿渣的早期强度产生影响，有效改善了高炉矿渣材料的性能。
本发明进一步设置为：所述组分中还包括有石英砂10～20份。
通过上述技术方案，石英砂用作助磨剂使用。
本发明进一步设置为：所述粉煤灰陶粒选择烧结型粉煤灰陶粒。
通过上述技术方案，选择烧结型粉煤灰颗粒其密度轻、相应强度高、隔热保温性能好、耐火、抗冻、耐久性能优。
本发明进一步设置为：所述烧结型粉煤灰陶粒的制备过程包括：(1)配料：将粉煤灰、辅助原料、粘接助溶剂混合均匀后预湿搅拌成球，其中粉煤灰、辅助原料、粘接助溶剂的重量比选择9:0.5:0.5；(2)烧结机预点火和烧结，烧结温度为1200～1300℃。
通过上述技术方案，粘接助剂的加入能够提高粉煤灰的成球效率、强度和热稳定性。
本发明的又一发明目的：一种改性高炉矿渣材料的制备工艺，包括如下的制备步骤：步骤1：将高炉矿渣、半水脱硫石膏、超细钢渣微粉、烧结型粉煤灰陶粒、石英砂经立磨研磨后加入卧式球磨机中；
步骤2：向卧式球磨机中加入聚丙烯酸钠和壳聚糖-聚丙烯酰胺-二氧化硅-四氧化三铁复合微球、水研磨。
本发明进一步设置为：步骤2中的研磨时间为20～30分钟。
通过上述技术方案，首先利用立磨能够将材料的粒径控制在一定的范围内，然后利用卧式球磨机时将聚丙烯酸钠和壳聚糖-聚丙烯酰胺-二氧化硅-四氧化三铁复合微球、水加入其中一方面辅助快速成球且在该过程中完成对高炉矿渣的改性。
综上所述，本发明对比于现有技术的有益效果为：
1、半水脱硫石膏、超细钢渣微粉对于高炉矿渣的改性存在协同的作用效果，改善高炉矿渣的早期强度；
2、聚丙烯酸钠的加入同样对高炉矿渣起到改性的作用，有效改善高炉矿渣的性能；
3、烧结型粉煤灰陶粒的加入对高炉矿渣的性能同样产生影响，有效改善高炉矿渣改性过程中的成球性能，同时能够增强高炉矿渣的保温性能、耐火、抗冻、耐久性能。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1：
一种改性高炉矿渣材料，包括如下重量份数的组分：高炉矿渣50份、半水脱硫石膏3份、超细钢渣微粉10份、粉煤灰陶粒2份、聚丙烯酸钠1份、水5份。
实施例2
一种改性高炉矿渣材料，包括如下重量份数的组分：高炉矿渣50份、半水脱硫石膏3份、超细钢渣微粉10份、粉煤灰陶粒2份、聚丙烯酸钠1份、水5份、壳聚糖-聚丙烯酰胺-二氧化硅-四氧化三铁复合微球1份、石英砂10份。
实施例3
一种改性高炉矿渣材料，包括如下重量份数的组分：高炉矿渣51份、半水脱硫石膏4份、超细钢渣微粉12份、烧结型粉煤灰陶粒3份、聚丙烯酸钠1.2份、水5.2份、壳聚糖-聚丙烯酰胺-二氧化硅-四氧化三铁复合微球1.1份、石英砂12份。
实施例4
一种改性高炉矿渣材料，包括如下重量份数的组分：高炉矿渣52份、半水脱硫石膏4份、超细钢渣微粉15份、烧结型粉煤灰陶粒3份、聚丙烯酸钠1.3份、水5.4份、壳聚糖-聚丙烯酰胺-二氧化硅-四氧化三铁复合微球1.2份、石英砂14份。
实施例5
一种改性高炉矿渣材料，包括如下重量份数的组分：高炉矿渣53份、半水脱硫石膏5份、超细钢渣微粉16份、烧结型粉煤灰陶粒4份、聚丙烯酸钠1.4份、水5.5份、壳聚糖-聚丙烯酰胺-二氧化硅-四氧化三铁复合微球1.3份、石英砂15份。
实施例6
一种改性高炉矿渣材料，包括如下重量份数的组分：高炉矿渣54份、半水脱硫石膏7份、超细钢渣微粉18份、烧结型粉煤灰陶粒5份、聚丙烯酸钠1.5份、水5.7份、壳聚糖-聚丙烯酰胺-二氧化硅-四氧化三铁复合微球1.4份、石英砂17份。
实施例7
一种改性高炉矿渣材料，包括如下重量份数的组分：高炉矿渣55份、半水脱硫石膏10份、超细钢渣微粉20份、烧结型粉煤灰陶粒5份、聚丙烯酸钠1.5份、水6份、壳聚糖-聚丙烯酰胺-二氧化硅-四氧化三铁复合微球1.5份、石英砂20份。
实施例8
一种改性高炉矿渣材料的制备工艺，包括如下的制备步骤：
步骤1：将高炉矿渣、半水脱硫石膏、超细钢渣微粉、烧结型粉煤灰陶粒、石英砂经立磨研磨后加入卧式球磨机中；
步骤2：向卧式球磨机中加入聚丙烯酸钠和壳聚糖-聚丙烯酰胺-二氧化硅-四氧化三铁复合微球研磨，研磨时间为20～30min。
实施例1～7中的烧结粉煤灰陶粒的制备过程包括：(1)配料：将粉煤灰、辅助原料、粘接助溶剂混合均匀后预湿搅拌成球，其中粉煤灰、辅助原料、粘接助溶剂的重量比选择9:0.5:0.5；(2)烧结机预点火和烧结，烧结温度为1200～1300℃。
实验检测：
1、活性指数：由gb/t18046-2008"用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉可知:高炉矿渣粉的标准：7d活性指数≥75％，28d活性指数≥95％；
2、抗压强度：根据gb/t17671-1999水泥胶砂强度检验方法(iso法)测定。
表1实施例1～7的实验检测结果
通过上述实验检测，实施例1～7的实验检测结果均符合要求。
其中选择实施例4作为参照实施例。
对比例1
对比例1与实施例4的区别在于对比例1的组分中不含有烧结型粉煤灰陶粒，其他组分均与实施例4的组分保持一致。
对比例2
对比例2与实施例4的区别在于对比例2的组分中不含有壳聚糖-聚丙烯酰胺-二氧化硅-四氧化三铁复合微球，其他组分均与实施例4的组分保持一致。
对比例3
对比例3与实施例4的区别在于对比例3的组分中不含有壳聚糖-聚丙烯酰胺-二氧化硅-四氧化三铁复合微球和烧结型粉煤灰陶粒，其他组分均与实施例4的组分保持一致。
对比例4
对比例3与实施例4的区别在于对比例4的组分中不含有壳聚糖-聚丙烯酰胺-二氧化硅-四氧化三铁复合微球和含有粉煤灰陶粒，其他组分均与实施例4的组分保持一致。
实验检测：按照实施例1～7的实验方法对实施例1～4的实验结果进行检测
表2对比例1～4的实验检测结果
对比实施例4与对比例1的实验结果，说明烧结型粉煤灰陶粒会对材料的性能和活性均产生影响；对比实施例4与对比例2的实验检测结果，说明壳聚糖-聚丙烯酰胺-二氧化硅-四氧化三铁复合微球会对材料的性能产生影响；而对比实施例4与对比例3的实验检测结果，在组分中同时不含有壳聚糖-聚丙烯酰胺-二氧化硅-四氧化三铁复合微球和烧结型粉煤灰陶粒时，材料的性能明显降低比较多，申请人可以合理的推测出材料壳聚糖-聚丙烯酰胺-二氧化硅-四氧化三铁复合微球和烧结型粉煤灰陶粒可能会对高矿炉渣的性能产生叠加的作用效果，在卧式球磨中加入壳聚糖-聚丙烯酰胺-二氧化硅-四氧化三铁复合微球研磨时能够增加与烧结型粉煤灰陶粒之间的交联性，增强高炉矿渣的结构强度；对比实施例4与对比例4在组分中不含有壳聚糖-聚丙烯酰胺-二氧化硅-四氧化三铁复合微球和含有粉煤灰陶粒时，材料的性能改变明显，则申请人能够进一步的推测两者之间存在配合的效果以增强材料的性能。
以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。