CN108609928B - 以膨化渣为原料的混凝土路面砖及其制备方法、生产系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种以膨化渣为原料的混凝土路面砖及其制备方法、生产系统，涉及混凝土领域。混凝土路面砖，其包括：将原料混合，静压成型所得，其中，原料按重量份数计，包括水泥320‑360份、粉煤灰60‑95份、高效减水剂2‑2.5份、碎石1200‑1300份、砂50‑80份、以及膨化渣微粉10‑25份，以及水110‑130份，膨化渣为高钛型高炉渣，膨化渣微粉由以下方法制得：将高钛型高炉渣水淬冷却，干燥、粉碎所得，其具有较佳的耐磨性、抗折强度以及抗压性能，同时有效消耗高钛型高炉渣，防止其浪费以及对环境造成污染。该混凝土路面砖的制备方法可以增强混凝土路面砖的性能，生产系统也大大节约了人力物力。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土领域，且特别涉及一种以膨化渣为原料的混凝土路面砖及其制备方法、生产系统。
背景技术
高钛型高炉渣(TiO2含量达15％～24％)是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一种具有一定强度的致密矿渣。与普通高炉渣比，高钛型高炉渣中氧化钙含量较低，即该原料生产的水渣属于非活性材料，因此，攀钢至今有5500多万吨的高钛型高炉渣未被利用，它占地数千亩，而且每年还以300万吨的排渣量增加，攀钢已面临着无处排渣的局面。另一方面，混凝土路面砖每年需消耗大量碎石、砂，过度地开发破坏了自然植被，造成水土流失。高钛型高炉渣能否被综合利用，不仅影响到攀钢、攀枝花社会经济的可持续发展，而且对节约自然资源，降低工程成本，保护长江上游生态环境等均具有重要的意义。同时现有的制砖的生产系统无法精准的配比，同时生产成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以膨化渣为原料的混凝土路面砖，其具有较佳的耐磨性、抗折强度以及抗压性能，同时有效消耗高钛型高炉渣，防止其浪费以及对环境造成污染。
本发明的另一目的在于提供一种以膨化渣为原料的混凝土路面砖的制备方法，有效增强该混凝土路面砖的性能，同时便于加工制备。
本发明的另一目的在于提供一种利用上述制备方法进行生产混凝土路面砖的生产系统，其实现了制砖的自动化生产，也大大节约了人力物力，提高了配料比例的精准度。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出一种以膨化渣为原料的混凝土路面砖，其包括：将原料混合，静压成型所得。
其中，原料按重量份数计，包括水泥320-360份、粉煤灰60-95份、高效减水剂2-2.5份、碎石1200-1300份、砂50-80份、以及膨化渣微粉10-25份，以及水110-130份。
其中，膨化渣为高钛型高炉渣，膨化渣微粉由以下方法制得：
将高钛型高炉渣水淬冷却，干燥后，与助磨剂混合粉碎10-15min后，加入硫系激发剂继续粉碎15-25min，得到膨化渣微粉。
本发明提出一种上述以膨化渣为原料的混凝土路面砖的制备方法，将原料混合，装模，静压成型。
本发明提出一种利用上述制备方法进行生产混凝土路面砖的生产系统，其包括：多个储料仓、进料斗、搅拌机、传送机构以及制砖机，制砖机可拆卸设有模具，搅拌机具有搅拌腔，储料仓的底部通过第一管道与进料斗连通，第一管道设有第一阀门，进料斗的底部设有电子称，进料斗经传送机构与搅拌腔的进料口选择性连通，搅拌腔通过第二管道连通有水源，第二管道设有流量计以及第二阀门，流量计位于第二阀门靠近搅拌腔的一侧，搅拌腔的底部与具有出料管，出料管与制砖机的进料口连通用于将混合的原料输入模具进行制砖。
本发明实施例的以膨化渣为原料的混凝土路面砖及其制备方法、生产系统的有益效果是：
膨化渣微粉的原料，即膨化渣为高钛型高炉渣，其化学性能稳定，物理温度形变小，同时高钛型高炉渣内部为疏松多孔结构，利于吸收、释放热胀冷缩产生的应力，同时，以膨化渣为原料制得的膨化渣微粉具有一定的活性，有效提高混凝土的性能。同时，膨化渣微粉与高效减水剂在上述合理的配比条件下，有效提高混凝土的工作性以及流动性，同时膨化渣微粉可较好的改善混凝土界面的粘接强度，形成细观自紧密堆积体系和生成更多的水化产物，有效提高最后的混凝土路面砖的强度、耐磨度以及抗冻性等，同时膨化渣微粉的加入，可减少水泥的用量，有效将高钛型高炉渣进行重复利用，进而减少环境污染。同时，采用先助磨，后加硫系激发剂的方式，有效增强膨化渣微粉的活性，便于后期进行例如水化反应等。
上述以膨化渣为原料的混凝土路面砖的制备方法以及混凝土路面砖的生产系统，有效增强该混凝土路面砖的性能，同时便于加工制备。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例5提供的混凝土路面砖的生产系统的结构示意图。
图标：10-混凝土路面砖的生产系统；100-搅拌机；111-搅拌腔；113-出料管；120-传送机构；130-储料仓；131-第一管道；133-第一阀门；140-进料斗；141-电子称；150-制砖机；160-水源；161-第二管道；163-流量计；165-第二阀门；170-养护室。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。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。
下面对本发明实施例的以膨化渣为原料的混凝土路面砖及其制备方法、生产系统进行具体说明。
一种以膨化渣为原料的混凝土路面砖，将原料混合，静压成型所得；
其中，原料按重量份数计，包括水泥320-360份、粉煤灰60-95份、高效减水剂2-2.5份、碎石1200-1300份、砂50-80份、以及膨化渣微粉10-25份，以及水110-130份。
例如原料按重量份数计，包括水泥325-350份、粉煤灰63-87份、高效减水剂2.01-2.3份、碎石1221-1297份、砂51-76份、以及膨化渣微粉11-23份，以及水115-127份等。
其中，需要说明的是，膨化渣微粉的原料，即膨化渣为高钛型高炉渣，其化学性能稳定，物理温度形变小，同时高钛型高炉渣内部为疏松多孔结构，利于吸收、释放热胀冷缩产生的应力，同时，以膨化渣为原料制得的膨化渣微粉具有一定的活性，有效提高混凝土的性能。同时，膨化渣微粉与高效减水剂在上述合理的配比条件下，有效提高混凝土的工作性以及流动性，同时膨化渣微粉可较好的改善混凝土界面的粘接强度，形成细观自紧密堆积体系和生成更多的水化产物，有效提高最后的混凝土路面砖的强度、耐磨度以及抗冻性等，同时膨化渣微粉的加入，可减少水泥的用量，有效将高钛型高炉渣进行重复利用，进而减少环境污染。
同时，上述配比条件下，各原料配比合理，得到的混凝土路面砖强度佳，且使用寿命长。
优选地，本发明较佳的实施例中，膨化渣微粉由以下方法制得：
将高钛型高炉渣水淬冷却，干燥后，与助磨剂混合粉碎10-15min后，加入硫系激发剂继续粉碎15-25min，得到膨化渣微粉。
其中，将高钛型高炉渣水淬冷却，干燥，可有效保证高钛型高炉渣保持内部疏松多孔的构造，便于后期进行粉碎，同时助磨剂的添加，防止其产生物料在细磨过程中，高钛型高炉渣的粒子逐步细化，比表面增大，其表面因断键而荷电，粒子相互吸附并出现团聚，使粉碎效率下降的现象。通过加入少量助磨剂，可以防止粒子团聚，改善物料流动性，从而提高球磨效率，缩短研磨时间。
本发明较佳的实施例中，助磨剂的添加量为高钛型高炉渣的0.06-0.09％，例如0.07％助0.08％或0.085等，其助磨效果佳。
本发明较佳的实施例中，助磨剂为氯化钙，其在助磨之外，还可以有效提高最后得到的膨化渣微粉的颗粒级配。
同时，上述硫系激发剂的添加，有效增强膨化渣微粉的活性，便于后期进行例如水化反应等，同时，采用先助磨，后加硫系激发剂的方式，效果更佳。硫系激发剂例如可以为硫化钙。
碎石包括1-2:3-4的普通碎石以及膨化渣碎石。其中，膨化渣碎石的外表面孔与水泥可以形成机械咬合作用，粘接面较普通碎石增加，增加混凝土路面砖的耐久性，同时利于释放热胀冷缩、营剪作用产生的应力。并且膨化渣碎石内部疏松多孔，吸水率为4％-6％，在混凝土凝固过程中可以起到内养护作用。
本发明较佳的实施例中，普通碎石的粒径为5-30mm的级配碎石，膨化渣碎石为粒径为10-65mm的级配膨化渣碎石，此条件下，配比更佳，其中，级配按照目的，根据现有的方式进行配置。
本发明还提供上述的以膨化渣为原料的混凝土路面砖的制备方法，其包括：
S1.将原料混合。
优选地，本发明较佳的实施例中，先将砂、碎石、65％-75％的水混合，搅拌6-8s，得表面被水浸润的第一混合物。
搅拌状态下，将第一混合物、水泥、粉煤灰以及膨化渣微粉混合，继续搅拌10-20s后，加入剩余的水后继续搅拌50-75s，随后减水剂，继续搅拌110-130s。通过上述方法，使得其余的物料充分包裹于砂、以及碎石的外壁，降低吸水性的同时，提高支撑性能。其中，搅拌优选为在搅拌内进行。同时，可选地，于混合前准备物料，称量上述配比条件下的物料。
S2.装模，例如通过将混合后的物料装入制砖机的模具，通过制砖机进行制砖。
S3.静压成型。
由于碎石，即粗骨料的表面由水泥浆包裹嵌合而成，骨料间存在大量的孔隙，在成型制作过程中若采用振动的方法会使碎石表面的水泥浆被振失，水泥浆下滑会堵塞底部孔隙，不利于混凝土路面砖的排水，同时粗骨料表面失去水泥浆，不利于骨料间的粘结，影响混凝土路面砖的抗压强度，因此采用静压成型。其中，静压成型可采用制砖机进行压制。
优选地，本发明较佳的实施例中，静压成型包括：以2-4KN/s升至35-50KN后保压60-90s后卸压。压制效果佳，使得其成型的同时，有效防止水泥浆下滑会堵塞孔隙。
优选地，本发明较佳的实施例中，静压成型后还包括脱模养护，脱模养护包括：静压成型后至少24h后脱模，随后在18-25℃养护。
优选地，本发明较佳的实施例中，还包括养护后对其表面进行抛磨。
本发明还提供一种利用上述制备方法进行生产混凝土路面砖的生产系统，其包括：多个储料仓、进料斗、搅拌机、传送机构以及制砖机，制砖机可拆卸设有模具，搅拌机具有搅拌腔，储料仓的底部通过第一管道与进料斗连通，第一管道设有第一阀门，进料斗的底部设有电子称，进料斗经传送机构与搅拌腔的进料口选择性连通，搅拌腔通过第二管道连通有水源，第二管道设有流量计以及第二阀门，流量计位于第二阀门靠近搅拌腔的一侧，搅拌腔的底部与具有出料管，出料管与制砖机的进料口连通用于将混合的原料输入模具进行制砖。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
一种以膨化渣为原料的混凝土路面砖，其由以下方法制得：
将原料混合后，放于模板后，以2.5KN/s升至40KN后保压70s后卸压使其静压成型，静压成型后24h后脱模，随后在20℃养护，养护后对其表面进行抛磨。
具体地，原料按重量份数计，包括水泥335份、粉煤灰70份、高效减水剂2.4份、碎石1250份、砂60份、以及膨化渣微粉18份，以及水120份。
其中，膨化渣为高钛型高炉渣，碎石包括普通碎石以及膨化渣碎石，膨化渣微粉由以下方法制得：
将高钛型高炉渣水淬冷却，干燥后，与助磨剂混合粉碎15min后，加入硫系激发剂继续粉碎20min，得到膨化渣微粉。其中助磨剂的添加量为高钛型高炉渣的0.075％。助磨剂为氯化钙。
普通碎石与膨化渣碎石的重量比为2:3.5。普通碎石的粒径为5-30mm的级配碎石，膨化渣碎石为粒径为10-65mm的级配膨化渣碎石。
混合包括：
先将砂、碎石、70％的水混合，搅拌8s，得表面被水浸润的第一混合物。
搅拌状态下，将第一混合物、水泥、粉煤灰以及膨化渣微粉混合，继续搅拌10s后，加入剩余的水后继续搅拌65s，随后减水剂，继续搅拌125s。
实施例2
一种以膨化渣为原料的混凝土路面砖，其由以下方法制得：
将原料混合后，放于模板后，以3KN/s升至45KN后保压65s后卸压使其静压成型，静压成型后24h后脱模，随后在25℃养护，养护后对其表面进行抛磨。
具体地，原料按重量份数计，包括水泥340份、粉煤灰65份、高效减水剂2.3份、碎石1210份、砂55份、以及膨化渣微粉14份，以及水115份。
其中，膨化渣为高钛型高炉渣，碎石包括普通碎石以及膨化渣碎石，膨化渣微粉由以下方法制得：
将高钛型高炉渣水淬冷却，干燥后，与助磨剂混合粉碎10min后，加入硫系激发剂继续粉碎15min，得到膨化渣微粉。其中助磨剂的添加量为高钛型高炉渣的0.07％。助磨剂为氯化钙。
普通碎石与膨化渣碎石的重量比为1:2。普通碎石的粒径为5-30mm的级配碎石，膨化渣碎石为粒径为10-65mm的级配膨化渣碎石。
混合包括：
先将砂、碎石、70％的水混合，搅拌7s，得表面被水浸润的第一混合物。
搅拌状态下，将第一混合物、水泥、粉煤灰以及膨化渣微粉混合，继续搅拌17s后，加入剩余的水后继续搅拌55s，随后减水剂，继续搅拌130s。
实施例3
一种以膨化渣为原料的混凝土路面砖，其由以下方法制得：
将原料混合后，放于模板后，以2.5KN/s升至45KN后保压60s后卸压使其静压成型，静压成型后24h后脱模，随后在20℃养护，养护后对其表面进行抛磨。
具体地，原料按重量份数计，包括水泥345份、粉煤灰65份、高效减水剂2.5份、碎石1270份、砂65份、以及膨化渣微粉23份，以及水120份。
其中，膨化渣为高钛型高炉渣，碎石包括普通碎石以及膨化渣碎石，膨化渣微粉由以下方法制得：
将高钛型高炉渣水淬冷却，干燥后，与助磨剂混合粉碎14min后，加入硫系激发剂继续粉碎22min，得到膨化渣微粉。其中助磨剂的添加量为高钛型高炉渣的0.08％。助磨剂为氯化钙。
普通碎石与膨化渣碎石的重量比为1:4。普通碎石的粒径为5-30mm的级配碎石，膨化渣碎石为粒径为10-65mm的级配膨化渣碎石。
混合包括：
先将砂、碎石、70％的水混合，搅拌7s，得表面被水浸润的第一混合物。
搅拌状态下，将第一混合物、水泥、粉煤灰以及膨化渣微粉混合，继续搅拌16s后，加入剩余的水后继续搅拌65s，随后减水剂，继续搅拌125s。
实施例4
一种以膨化渣为原料的混凝土路面砖，其余实施例1的不同之处仅在于：其由原料砂、碎石、水泥、粉煤灰以及膨化渣微粉混合后，再与水混合。
实施例5
请参阅图1，一种混凝土路面砖的生产系统10，其是利用实施例1-4任意一个实施例提供的膨化渣为原料的混凝土路面砖的制备方法对应的实施例提供的混凝土路面砖的生产系统10。
混凝土路面砖的生产系统10，其包括：多个储料仓130、进料斗140、搅拌机100、传送机构120以及制砖机150，制砖机150可拆卸设有模具(图未示)，搅拌机100具有搅拌腔111，每个储料仓130的底部通过对应的第一管道131与进料斗140连通，第一管道131设有第一阀门133，进料斗140的底部设有电子称141，进料斗140经传送机构120与搅拌腔111的进料口选择性连通，搅拌腔111通过第二管道161连通有水源160，第二管道161设有流量计163以及第二阀门165，流量计163位于第二阀门165靠近搅拌腔111的一侧，搅拌腔111的底部与具有出料管113，出料管113与制砖机150的进料口连通用于将混合的原料输入模具进行制砖。
本实施例中，储料仓130的数量为6个，6个储料仓130分别装有水泥、粉煤灰、高效减水剂、碎石、砂、以及膨化渣微粉，通过进料斗140的底部设有电子称141称量所需的重量份数，保持精准的配料，同时经传送机构120将原料输送至搅拌腔111内，与此同时，进行水分的添加，使得原料充分搅拌，混合均匀。接着将混合好的原料输出至压砖机的模具中进行静压制砖，脱模。
可选地，还包括养护室170，用于脱模后在18-25℃蒸汽养护。
可选地，养护完成后，还可以对其表面进行抛磨，使其表面更为平整。
试验例
将实施例1制得的混凝土路面砖，根据国标GB28635-2012的方法进行抗压强度、抗折强度、耐磨度以及吸水率的测试，结果如表1所示。
表1测试结果
由表1可得，其抗压强度、抗折强度、耐磨度以及吸水率满足国标GB28635-2012的要求，同时强度高，耐磨性佳。
同时，根据上述方式进行实施例2-4的测试，抗压强度依次为：实施例1>实施例2>实施例3>实施例4，抗压强度同抗折强度，耐磨度的大小依次为：实施例1>实施例3>实施例2>实施例4。但是，实施例2-4制得的混凝土路面砖满足国标GB28635-2012的要求。
综上，本发明实施例提供的以膨化渣为原料的混凝土路面砖混凝土路面砖，其具有较佳的耐磨性、抗折强度以及抗压性能，同时有效消耗高钛型高炉渣，防止其浪费以及对环境造成污染。以膨化渣为原料的混凝土路面砖的制备方法，有效增强该混凝土路面砖的性能，同时便于加工制备。利用上述制备方法进行生产混凝土路面砖的生产系统，其实现了制砖的自动化生产，也大大节约了人力物力，提高了配料比例的精准度。
以上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。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
Claims (8)
1.一种以膨化渣为原料的混凝土路面砖，其特征在于，将原料混合，静压成型所得；
其中，所述原料按重量份数计，包括水泥320-360份、粉煤灰60-95份、高效减水剂2-2.5份、碎石1200-1300份、砂50-80份、以及膨化渣微粉10-25份，以及水110-130份；
其中，所述膨化渣为高钛型高炉渣，所述碎石包括普通碎石以及膨化渣碎石，所述普通碎石与所述膨化渣碎石的重量比为1-2:3-4，所述普通碎石的粒径为5-30mm的级配碎石，所述膨化渣碎石为粒径为10-65mm的级配膨化渣碎石；
所述膨化渣微粉由以下方法制得：
将高钛型高炉渣水淬冷却，干燥后，与助磨剂混合粉碎10-15min后，加入硫系激发剂继续粉碎15-25min，得到膨化渣微粉。
2.根据权利要求1所述的混凝土路面砖，其特征在于，所述助磨剂的添加量为所述高钛型高炉渣的0.06-0.09％。
3.根据权利要求2所述的混凝土路面砖，其特征在于，所述助磨剂为氯化钙。
4.如权利要求1-3任意一项所述的以膨化渣为原料的混凝土路面砖的制备方法，其特征在于，将所述原料混合，装模，静压成型。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，混合包括：
先将所述砂、所述碎石、65％-75％的水混合，搅拌6-8s，得表面被所述水浸润的第一混合物；
搅拌状态下，将所述第一混合物、所述水泥、所述粉煤灰以及所述膨化渣微粉混合，继续搅拌10-20s后，加入剩余的水后继续搅拌50-75s，随后加入所述减水剂，继续搅拌110-130s。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述静压成型包括：
以2-4KN/s升至35-50KN后保压60-90s后卸压。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，静压成型后还包括脱模养护，所述脱模养护包括：静压成型后至少24h后脱模，随后在18-25℃养护。
8.一种利用权利要求4所述的制备方法生产所述混凝土路面砖的生产系统，其特征在于，包括：多个储料仓、进料斗、搅拌机、传送机构以及制砖机，所述制砖机可拆卸设有模具，所述搅拌机具有搅拌腔，每个所述储料仓的底部通过对应的第一管道与所述进料斗连通，所述第一管道设有第一阀门，所述进料斗的底部设有电子称，所述进料斗经所述传送机构与所述搅拌腔的进料口选择性连通，所述搅拌腔通过第二管道连通有水源，所述第二管道设有流量计以及第二阀门，所述流量计位于所述第二阀门靠近所述搅拌腔的一侧，所述搅拌腔的底部具有出料管，所述出料管与所述制砖机的进料口连通用于将混合的原料输入所述模具进行静压制砖。
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