CN104478377B - 一种用重矿废渣生产的自保温砌块及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及重矿废渣应用于建材技术领域，尤其是一种用重矿废渣生产的自保温砌块及其制备方法，对砌块进行骨架和填充物的设置，使得在制作过程中的制作难度较低，确保骨架的强度能够先被养护一定时间后形成，通过填充料的填充，对其整体进行养护，并将养护过程采用自然养护与蒸压养护相结合，提高了砌块的抗压强度、砌块的抗冻融性能，改善了砌块的质量；通过对制作过程中的原料配比进行控制，调整配制过程中的消化程度以及消化环境，使得原料各项性能均得到较大的提高，确保了制作的自保温砌块的保温、抗压强度和抗冻融性能，同时，控制水料比，确保了抗压强度和抗冻融强度，降低了后续加工工艺的成本。
Description
技术领域
本发明涉及重矿废渣应用于建材技术领域，尤其是一种用重矿废渣生产的自保温砌块及其制备方法。
背景技术
高炉重矿渣，俗称高炉干渣，简称重矿渣、缓冷渣；是高炉在炼铁时将氧化铁还原成金属铁时产生的融入块渣，在空气中自然缓慢冷却，形成的一种坚硬石质工业废料。据统计，对于高炉炼铁厂以排渣场一个来计算，每年重矿废渣的累计堆存排放量约500万吨，预计每年将新增重矿渣排放量约40万吨，给排渣场带来不小的库容压力。目前，对于重矿废渣主要应用于水泥的原材料和在混凝土中替代部分天然砂石作为骨料使用，但由于受到原材料本身和外界诸多因素制约，重矿渣的消纳量占历史堆存量和年排放量的比重甚微。
随着我国建筑节能和墙体材料改革工作的开展，混凝土空心砌块由于其具有节土节能的特点，成为替代实心黏土砖的墙体材料在我国得到了大力推广。但是，近年来的一些研究表明，混凝土空心砌块的保温隔热性能并不能完全满足国家相关节能标准规定的要求，需要对其进行改进。而复合自保温砌块即是通过在混凝土小型空心砌块的空腔内注入低密度的泡沫混凝土，使两者复合构成一种新型墙体自保温砌块，进而使其具有良好的保温隔热性能，满足我国建筑节能对墙体材料的要求。
为此，本研究人员通过将重矿废渣应用于建筑材料的制作领域，为自保温砌块的制作原材料提供了一种新选择，并且也为重矿废渣的再度处理，避免环境污染也提供了一种新途径。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种将重矿废渣应用于建筑材料制作，尤其是自保温砌块的制作技术领域，进而使得了重矿废渣的在应用领域得到了扩大，降低了重矿废渣对环境的污染以及废弃物处理站对重矿废渣的处理成本。
本发明的第二个目的还提供了一种用重矿废渣生产的自保温砌块，该砌块的保温效果较佳，并且废弃物容纳量较高，达到了80％以上，降低了环境中废弃物的排放量。
本发明的第三个目的是提供了采用重矿废渣制作自保温砌块的方法，该方法将自保温砌块中废弃物最大容纳量提到了最大化，进而降低了重矿废渣的自然容纳量，同时，通过对原料的混合顺序以及水料比进行控制，进而提高了自保温砌块的保温效果和抗压、抗冻融性能。
具体的是通过以下技术方案得以实现的：
一种用重矿废渣生产的自保温砌块由骨架和填充物组成。
所述的骨架的原料成分(以重量份计)为粉煤灰15～20份、重矿渣40～60份、水泥5～10份、生石灰3～8份、山砂15～25份。
所述的骨架的原料成分(以重量份计)为粉煤灰18份、重矿渣50份、水泥8份、生石灰5份、山砂20份。
所述的填充物为发泡混凝土。
所述的发泡混凝土的原料成分(以重量份计)为粉煤灰75～90份、生石灰5～10份、水泥2～5份、发泡剂0.5～1份。
所述的发泡混凝土的原料成分(以重量份计)为粉煤灰85份、生石灰8份、水泥3份、发泡剂0.8份。
本发明还提供一种用重矿废渣生产的自保温砌块的制备方法，包括以下步骤：
(1)原料处理：将粉煤灰、生石灰分别置于磨细至100-140目的粉末后，待用；将重矿渣、山砂分别置于粉碎机中粉碎后过5mm方孔筛待用；
(2)原料混合：将粉煤灰、重矿渣、生石灰、山砂、水泥按照配比依次加入混合器中，采用搅拌速度为50-80r/min搅拌处理，在加入重矿渣时，调整加入时的温度为60-90℃，待粉煤灰与重矿渣混合均匀后，再控制温度为40-60℃，加入生石灰，待生石灰加入完成之后，向其中加入占重矿渣重量3-9％的水，再调整温度为80-100℃，向其中加入山砂，山砂加入完成之后，恒温恒速搅拌处理40-80min，再向其中加入水泥，待水泥加入完成之后，调整其搅拌速度为90-120r/min进行恒速搅拌处理，待用；
(3)调整水料比：向步骤2)的混合器中加入水，调整水料重量比为(1-3)：(5-9)，并调整混合器中的温度为20-40℃后，采用搅拌速度为140-180r/min搅拌处理30-50min后，再调整搅拌速度为30-40r/min搅拌处理1-3h后，即可获得骨架原料，待用；
(4)骨架成型：将步骤3)获得的骨架原料置于成型机中，采用压力为3.5-4.7kg/m2挤压3-5h后，置于自然环境中，养护1天，即可获得砌块骨架，待用；
(5)填充物配制并填充：取步骤1)获得的粉煤灰、生石灰按照配比进行混合均匀后，再向其中加入水泥，并调整温度为50-70℃后，采用搅拌速度为50-70r/min搅拌处理1-3h后，再向其中恒温恒速下按配比加入发泡剂，并同时向其中加入水，并调整水料质量比为(1.3-1.5)：(2.1-2.3)，待加入完成后，持续搅拌速度搅拌处理1-2h后，获得填充物料，并将填充物料填充在步骤4)获得的砌块骨架中，即可获得砌块初成品，待用；
(6)养护：将步骤5)获得的砌块初成品置于温度为48-53℃的环境下，养护2-5h后，再将其置于养护窑中，采用蒸汽养护8-10h后，即可获得成品自保温砌块。
所述的蒸汽养护的蒸汽为水蒸气，所述的水蒸气的温度为200-400℃，所述的养护窑中的养护压力为0.02-0.08MPa。
不仅仅如此，重矿废渣还可以应用于其他建筑材料的制作，如保温砖的制作，保温密肋楼盖、保温空心楼板等的制作。
这些应用将会大大的降低建筑领域的建筑材料制作成本，同时也降低了重矿废渣废弃物的排放量，具有显著的环保价值和经济效益。
与现有技术相比来看，本发明的技术效果具体体现在：
①本发明能够将废弃物的容纳量增大到80％以上，使得重矿废渣在建筑领域得到广泛的应用与推广，进而降低重矿废渣等废物对自然环境的污染，同时也丰富了建筑材料的原料，降低建筑材料的制作成本。
②通过对砌块进行骨架和填充物的设置，进而使得在制作过程中的制作工艺难度较低，并且能够确保骨架的强度能够先被养护一定时间后形成，再通过填充料的填充，再对其整体进行养护，并将养护过程采用自然养护与蒸压养护相结合的方式，不仅提高了砌块的抗压强度，而且还提高了砌块的抗冻融性能，改善了砌块的质量。
③通过对制作工艺过程中的原料配比进行控制，并调整配制过程中的消化程度以及消化环境，进而使得原料各项性能均得到较大的提高，确保了制作的自保温砌块的的保温、抗压强度和抗冻融性能，同时，控制水料比，进一步的确保了抗压强度和抗冻融强度，同时，降低了后续加工工艺的成本。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
实施例1
一种用重矿废渣生产的自保温砌块由骨架和填充物组成；骨架的原料成分为粉煤灰15kg、重矿渣40kg、水泥5kg、生石灰3kg、山砂15kg。
填充物为发泡混凝土，其原料成分为粉煤灰75kg、生石灰5kg、水泥2kg、发泡剂0.5kg。
该用重矿废渣生产的自保温砌块的制备方法，包括以下步骤：
(1)原料处理：将粉煤灰、生石灰分别置于磨细至100目的粉末后，待用；将重矿渣、山砂分别置于粉碎机中粉碎后过5mm方孔筛待用；
(2)原料混合：将粉煤灰、重矿渣、生石灰、山砂、水泥按照配比依次加入混合器中，采用搅拌速度为50r/min搅拌处理，在加入重矿渣时，调整加入时的温度为60℃，待粉煤灰与重矿渣混合均匀后，再控制温度为40℃，加入生石灰，待生石灰加入完成之后，向其中加入占重矿渣重量3％的水，再调整温度为80℃，向其中加入山砂，山砂加入完成之后，恒温恒速搅拌处理40min，再向其中加入水泥，待水泥加入完成之后，调整其搅拌速度为90r/min进行恒速搅拌处理，待用；
(3)调整水料比：向步骤2)的混合器中加入水，调整水料重量比为1：5，并调整混合器中的温度为20℃后，采用搅拌速度为140r/min搅拌处理30min后，再调整搅拌速度为30r/min搅拌处理1h后，即可获得骨架原料，待用；
(4)骨架成型：将步骤3)获得的骨架原料置于成型机中，采用压力为3.5kg/m2挤压3h后，置于自然环境中，养护1天，即可获得砌块骨架，待用；
(5)填充物配制并填充：取步骤1)获得的粉煤灰、生石灰按照配比进行混合均匀后，再向其中加入水泥，并调整温度为50℃后，采用搅拌速度为50r/min搅拌处理1h后，再向其中恒温恒速下按配比加入发泡剂，并同时向其中加入水，并调整水料质量比为1.3：2.3，待加入完成后，持续搅拌速度搅拌处理1h后，获得填充物料，并将填充物料填充在步骤4)获得的砌块骨架中，即可获得砌块初成品，待用；
(6)养护：将步骤5)获得的砌块初成品置于温度为48℃的环境下，养护2h后，再将其置于养护窑中，采用蒸汽养护8h后，即可获得成品自保温砌块。
所述的蒸汽养护的蒸汽为水蒸气，所述的水蒸气的温度为200℃，所述的养护窑中的养护压力为0.02MPa。
实施例2
一种用重矿废渣生产的自保温砌块由骨架和填充物组成；骨架的原料成分为粉煤灰20kg、重矿渣60kg、水泥10kg、生石灰8kg、山砂25kg；
填充物为发泡混凝土，其原料成分为粉煤灰90kg、生石灰10kg、水泥5kg、发泡剂1kg。
该用重矿废渣生产的自保温砌块的制备方法，包括以下步骤：
(1)原料处理：将粉煤灰、生石灰分别置于磨细至140目的粉末后，待用；将重矿渣、山砂分别置于粉碎机中粉碎后过5mm方孔筛待用；
(2)原料混合：将粉煤灰、重矿渣、生石灰、山砂、水泥按照配比依次加入混合器中，采用搅拌速度为80r/min搅拌处理，在加入重矿渣时，调整加入时的温度为90℃，待粉煤灰与重矿渣混合均匀后，再控制温度为60℃，加入生石灰，待生石灰加入完成之后，向其中加入占重矿渣重量9％的水，再调整温度为100℃，向其中加入山砂，山砂加入完成之后，恒温恒速搅拌处理80min，再向其中加入水泥，待水泥加入完成之后，调整其搅拌速度为120r/min进行恒速搅拌处理，待用；
(3)调整水料比：向步骤2)的混合器中加入水，调整水料重量比为1：3，并调整混合器中的温度为40℃后，采用搅拌速度为180r/min搅拌处理50min后，再调整搅拌速度为40r/min搅拌处理3h后，即可获得骨架原料，待用；
(4)骨架成型：将步骤3)获得的骨架原料置于成型机中，采用压力为4.7kg/m2挤压5h后，置于自然环境中，养护1天，即可获得砌块骨架，待用；
(5)填充物配制并填充：取步骤1)获得的粉煤灰、生石灰按照配比进行混合均匀后，再向其中加入水泥，并调整温度为70℃后，采用搅拌速度为70r/min搅拌处理3h后，再向其中恒温恒速下按配比加入发泡剂，并同时向其中加入水，并调整水料质量比为1.5：2.1，待加入完成后，持续搅拌速度搅拌处理2h后，获得填充物料，并将填充物料填充在步骤4)获得的砌块骨架中，即可获得砌块初成品，待用；
(6)养护：将步骤5)获得的砌块初成品置于温度为53℃的环境下，养护5h后，再将其置于养护窑中，采用蒸汽养护10h后，即可获得成品自保温砌块。
所述的蒸汽养护的蒸汽为水蒸气，所述的水蒸气的温度为400℃，所述的养护窑中的养护压力为0.08MPa。
实施例3
一种用重矿废渣生产的自保温砌块由骨架和填充物组成；骨架的原料成分为粉煤灰18kg、重矿渣50kg、水泥8kg、生石灰5kg、山砂20kg；填充物为发泡混凝土，其原料成分为粉煤灰85kg、生石灰8kg、水泥3kg、发泡剂0.8kg。
该用重矿废渣生产的自保温砌块的制备方法，包括以下步骤：
(1)原料处理：将粉煤灰、生石灰分别置于磨细至120目的粉末后，待用；将重矿渣、山砂分别置于粉碎机中粉碎后过5mm方孔筛待用；
(2)原料混合：将粉煤灰、重矿渣、生石灰、山砂、水泥按照配比依次加入混合器中，采用搅拌速度为65r/min搅拌处理，在加入重矿渣时，调整加入时的温度为75℃，待粉煤灰与重矿渣混合均匀后，再控制温度为50℃，加入生石灰，待生石灰加入完成之后，向其中加入占重矿渣重量6％的水，再调整温度为90℃，向其中加入山砂，山砂加入完成之后，恒温恒速搅拌处理60min，再向其中加入水泥，待水泥加入完成之后，调整其搅拌速度为105r/min进行恒速搅拌处理，待用；
(3)调整水料比：向步骤2)的混合器中加入水，调整水料重量比为2：7，并调整混合器中的温度为30℃后，采用搅拌速度为160r/min搅拌处理40min后，再调整搅拌速度为35r/min搅拌处理2h后，即可获得骨架原料，待用；
(4)骨架成型：将步骤3)获得的骨架原料置于成型机中，采用压力为4.1kg/m2挤压4h后，置于自然环境中，养护1天，即可获得砌块骨架，待用；
(5)填充物配制并填充：取步骤1)获得的粉煤灰、生石灰按照配比进行混合均匀后，再向其中加入水泥，并调整温度为60℃后，采用搅拌速度为60r/min搅拌处理2h后，再向其中恒温恒速下按配比加入发泡剂，并同时向其中加入水，并调整水料质量比为1.4：2.2，待加入完成后，持续搅拌速度搅拌处理1.5h后，获得填充物料，并将填充物料填充在步骤4)获得的砌块骨架中，即可获得砌块初成品，待用；
(6)养护：将步骤5)获得的砌块初成品置于温度为50℃的环境下，养护3h后，再将其置于养护窑中，采用蒸汽养护9h后，即可获得成品自保温砌块。
所述的蒸汽养护的蒸汽为水蒸气，所述的水蒸气的温度为300℃，所述的养护窑中的养护压力为0.06MPa。
试验例：产品性能检测结果
对实施例1-3任一项加工方法制作的保温砌块的产品性能进行检测，其结果见表1所示：
表1
由表中结果显示，本发明的自保温砌块的各项性能指标均能够达到较优的状态，不仅能够满足建筑领域的需求，甚至比建筑领域的各项性能指标的要求更加优异。
在此有必要指出的是，以上实施例仅限于对本发明的技术方案做进一步的阐述和说明，并不是对本发明的技术方案的进一步的限制，本领域技术人员在此基础上做出的非突出的实质性特征和非显著进步的改进，均属于本发明的保护范畴。
Claims (4)
1.一种用重矿废渣生产的自保温砌块，其特征在于，由骨架和填充物组成；
所述的骨架的原料成分，以重量份计为粉煤灰15～20份、重矿废渣40～60份、水泥5～10份、生石灰3～8份、山砂15～25份；所述的填充物为发泡混凝土；所述的发泡混凝土的原料成分，以重量份计为粉煤灰75～90份、生石灰5～10份、水泥2～5份、发泡剂0.5～1份。
2.如权利要求1所述的用重矿废渣生产的自保温砌块，其特征在于，所述的骨架的原料成分，以重量份计为粉煤灰18份、重矿废渣50份、水泥8份、生石灰5份、山砂20份。
3.如权利要求1所述的用重矿废渣生产的自保温砌块，其特征在于，所述的发泡混凝土的原料成分，以重量份计为粉煤灰85份、生石灰8份、水泥3份、发泡剂0.8份。
4.如权利要求1-3任一项所述的用重矿废渣生产的自保温砌块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)原料处理：将粉煤灰、生石灰分别磨细至100-140目的粉末后，待用；将重矿废渣、山砂分别置于粉碎机中粉碎后过5mm方孔筛待用；
(2)原料混合：将粉煤灰、重矿废渣、生石灰、山砂、水泥按照配比依次加入混合器中，采用搅拌速度为50-80r/min搅拌处理，在加入重矿废渣时，调整加入时的温度为60-90℃，待粉煤灰与重矿废渣混合均匀后，再控制温度为40-60℃，加入生石灰，待生石灰加入完成之后，向其中加入占重矿废渣重量3-9％的水，再调整温度为80-100℃，向其中加入山砂，山砂加入完成之后，恒温恒速搅拌处理40-80min，再向其中加入水泥，待水泥加入完成之后，调整其搅拌速度为90-120r/min进行恒速搅拌处理，待用；
(3)调整水料比：向步骤2)的混合器中加入水，调整水料重量比为(1-3)：(5-9)，并调整混合器中的温度为20-40℃后，采用搅拌速度为140-180r/min搅拌处理30-50min后，再调整搅拌速度为30-40r/min搅拌处理1-3h后，即可获得骨架原料，待用；
(4)骨架成型：将步骤3)获得的骨架原料置于成型机中，采用压力为3.5-4.7kg/㎡挤压3-5h后，置于自然环境中，养护1天，即可获得砌块骨架，待用；
(5)填充物配制并填充：取步骤1)获得的粉煤灰、生石灰按照配比进行混合均匀后，再向其中加入水泥，并调整温度为50-70℃后，采用搅拌速度为50-70r/min搅拌处理1-3h后，再向其中恒温恒速下按配比加入发泡剂，并同时向其中加入水，并调整水料质量比为(1.3-1.5)：(2.1-2.3)，待加入完成后，持续搅拌速度搅拌处理1-2h后，获得填充物料，并将填充物料填充在步骤4)获得的砌块骨架中，即可获得砌块初成品，待用；
(6)养护：将步骤5)获得的砌块初成品置于温度为48-53℃的环境下，养护2-5h后，再将其置于养护窑中，采用蒸汽养护8-10h后，即可获得成品自保温砌块。
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