CN109485357A - 一种基于钢渣碳化的grc板 - Google Patents

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Abstract

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种基于钢渣碳化的GRC板。所述基于钢渣碳化的GRC板的原料按体积份数计：钢渣40～45份，石英砂40～50份，玻璃纤维2～6份，水5～10份。本发明基体由所述钢渣经碳化硬化形成，通过钢渣碳化工艺将钢渣转变为具有胶凝性能和优异力学性能的基体，并将惰性石英砂和玻璃纤维均匀分散其中；同时，碳化基体特有的低碱性环境对玻璃纤维的耐碱性要求低，因此可以使用普通中碱玻璃纤维，降低生产成本；GRC板期体积收缩变形极低，体积稳定性高；制备得到的基于钢渣碳化的GRC板具有力学性能优异、耐久性高、成本低、环境友好性高以及制备方法工艺简单可控、制备周期短等优点。

Description

一种基于钢渣碳化的GRC板
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种基于钢渣碳化的GRC板。
背景技术
GRC是英文Glass fiber reinforced concrete的首字母缩写，中文名称为玻璃纤维增强混凝土。作为一种建筑复合材料，GRC比传统的单一建筑材料具有更好的复合性与可塑性，通过对材料的优化设计，其性能可以达到甚至超过传统材料。GRC的主要优点包括比强度高、体积稳定性好、质感与色彩丰富、造型能力与可塑性强、加工周期短等。
GRC板材的研究始于二十世纪上半叶，最初以普通的中碱玻璃和普通硅酸盐水泥为主要原料，但水泥水化产生的高碱性环境对中碱玻璃纤维有严重的腐蚀作用，极大降低了GRC板的力学性能和耐久性，进而制约了GRC板的应用。上世纪七八十年代，随着低碱水泥和耐碱玻璃纤维的出现，GRC板在世界范围内逐渐普及起来。同时，现有技术中，耐碱玻璃纤维和低碱水泥也是GRC板生产成本的主要影响因素。
钢渣是炼钢过程中产生的一种副产品。我国是钢产量大国，由此产生的钢渣每年高达数千万吨。但钢渣的低利用率带来的大量堆放进而导致严重的土地占用问题，从而促使钢铁企业加快钢渣再利用技术的开发。钢渣虽然水化活性很低，但却具有很高的碳化活性，且碳化基体接近中性环境，对玻璃纤维的耐碱度要求低，甚至可以用普通中碱玻璃纤维取代传统的耐碱玻璃纤维。同时，碳化硬化机制相比于水化硬化具有强度发展快、抗渗性与耐久性高等优点，有利于制备高性能GRC材料。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，目的在于提供一种基于钢渣碳化的GRC板。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
一种基于钢渣碳化的GRC板，各组分按体积份数计为：钢渣40～45份，石英砂40～50份，玻璃纤维2～6份，水5～10份。
上述方案中，所述钢渣为粒径分布在0.5-80μm，表观密度大于3000kg/m3，比表面积大于450m2/kg，含铁量小于1％的钢渣粉。
上述方案中，所述玻璃纤维是普通中碱玻璃纤维，密度为2400-2600kg/m3，长度为3-4mm。
上述方案中，所述石英砂包括以下二种不同粒径石英砂按一定质量比混合而成：石英砂-A 10％-25％，石英砂-B 75％-90％，其中石英砂-A的平均粒径为100μm，石英砂-B的平均粒径为500μm。
上述基于钢渣碳化的GRC板的制备方法，包括如下步骤：将钢渣、石英砂和玻璃纤维按比例混合均匀，再将干料加水搅拌均匀后置于不锈钢碳化模具中制备成板，将制得的板立即放入碳化箱中进行钢渣碳化，钢渣碳化结束后，生成基于钢渣碳化的GRC板。
上述方案中，所述钢渣碳化的条件为：纯度为99.8％的CO2，碳化压强在1～3MPa，碳化温度为20℃，碳化时间在0.5～3小时。
本发明的有益效果如下：本发明通过钢渣碳化工艺将钢渣转变为具有胶凝性能和优异力学性能的基体，并将惰性石英砂和玻璃纤维均匀分散其中；同时，碳化基体特有的低碱性环境对玻璃纤维的耐碱性要求低，因此可以使用普通中碱玻璃纤维，降低生产成本；该GRC板碳化性能稳定快，后期体积收缩变形极低，因此体积稳定性高；制备得到的基于钢渣碳化的GRC板具有力学性能优异、耐久性高、成本低、环境友好性高以及制备方法工艺简单可控、制备周期短等优点。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
一种基于钢渣碳化的GRC板，它的基体由所述钢渣经碳化硬化形成，它包括以下占复合材料总体积的百分比组分：钢渣45份，石英砂46份，玻璃纤维2份，水7份。所述钢渣为粒径分布在0.5～80μm，表观密度大于3000kg/m3，比表面积大于450m2/kg，含铁量小于1％的钢渣粉。所述玻璃纤维是普通中碱玻璃纤维，密度为2400～2600kg/m3，长度为3mm。所述石英砂包括以下二种不同粒径石英砂按一定质量比混合而成：石英砂-A 25％，石英砂-B75％，其中石英砂-A的平均粒径为100μm，石英砂-B的平均粒径为500μm。
制备方法：先将钢渣与石英砂以不同体积分数在球磨机上球磨1小时充分混合，然后取出混料加入一定比例的水混合均匀，将湿料置于不锈钢碳化模具中制备厚度5～15mm的板材，将制得的板材立即放入碳化箱中进行碳化，碳化压力为3MPa，碳化温度为20℃，碳化时间2h。
本实施例制得的基于钢渣碳化的GRC板达到的技术指标为：2小时抗压强度50MPa，抗折强度14MPa，吸水率2.3％，干缩率0.02％，抗弯极限强度保留率(7天加速老化后)90％。
实施例2
一种基于钢渣碳化的GRC板，它的基体由所述钢渣经碳化硬化形成，它包括以下占复合材料总体积的百分比组分：钢渣40.5份，石英砂48.5份，玻璃纤维3.5份，水7.5份。所述钢渣为粒径分布在0.5～80μm，表观密度大于3000kg/m3，比表面积大于450m2/kg，含铁量小于1％的钢渣粉。所述玻璃纤维是普通中碱玻璃纤维，密度为2400kg/m3，长度为3mm。所述石英砂包括以下二种不同粒径石英砂按一定质量比混合而成：石英砂-A 25％，石英砂-B75％，其中石英砂-A的平均粒径为100μm，石英砂-B的平均粒径为500μm。
制备方法：先将钢渣与石英砂以不同体积分数在球磨机上球磨1小时充分混合，然后取出混料加入一定比例的水混合均匀，将湿料置于不锈钢碳化模具中制备厚度5～15mm的板材，将制得的板材立即放入碳化箱中进行碳化，碳化压力为3MPa，碳化温度为20℃，碳化时间2h。
本实施例制得的基于钢渣碳化的GRC板达到的技术指标为：2小时抗压强度65MPa，抗折强度22MPa，吸水率1.3％，干缩率0.01％，抗弯极限强度保留率(7天加速老化后)96％。
实施例3
一种基于钢渣碳化的GRC板，它的基体由所述钢渣经碳化硬化形成，它包括以下占复合材料总体积的百分比组分：钢渣40.5份，石英砂48.5份，玻璃纤维3.5份，水7.5份。所述钢渣为粒径分布在0.5～80μm，表观密度大于3000kg/m3，比表面积大于450m2/kg，含铁量小于1％的钢渣粉。所述玻璃纤维是普通中碱玻璃纤维，密度为2400kg/m3，长度为3mm。所述石英砂包括以下二种不同粒径石英砂按一定质量比混合而成：石英砂-A 25％，石英砂-B75％，其中石英砂-A的平均粒径为100μm，石英砂-B的平均粒径为500μm。
制备方法：先将钢渣与石英砂以不同体积分数在球磨机上球磨1小时充分混合，然后取出混料加入一定比例的水混合均匀，将湿料置于不锈钢碳化模具中制备厚度5～15mm的板材，将制得的板材立即放入碳化箱中进行碳化，碳化压力为3MPa，碳化温度为20℃，碳化时间12h。
本实施例制得的基于钢渣碳化的GRC板达到的技术指标为：12小时抗压强度70MPa，抗折强度23MPa，吸水率1.1％，干缩率0.01％，抗弯极限强度保留率(7天加速老化后)97％。
实施例4
一种基于钢渣碳化的GRC板，它的基体由所述钢渣经碳化硬化形成，它包括以下占复合材料总体积的百分比组分：钢渣45份，石英砂41.5份，玻璃纤维6份，水7.5份。所述钢渣为粒径分布在0.5～80μm，表观密度大于3000kg/m3，比表面积大于450m2/kg，含铁量小于1％的钢渣粉。所述玻璃纤维是普通中碱玻璃纤维，密度为2600kg/m3，长度为4mm。所述石英砂包括以下二种不同粒径石英砂按一定质量比混合而成：石英砂-A 25％，石英砂-B75％，其中石英砂-A的平均粒径为100μm，石英砂-B的平均粒径为500μm。
制备方法：先将钢渣与石英砂以不同体积分数在球磨机上球磨1小时充分混合，然后取出混料加入一定比例的水混合均匀，将湿料置于不锈钢碳化模具中制备厚度5～15mm的板材，将制得的板材立即放入碳化箱中进行碳化，碳化压力为3MPa，碳化温度为20℃，碳化时间2h。
本实施例制得的基于钢渣碳化的GRC板达到的技术指标为：2小时抗压强度66MPa，抗折强度20MPa，吸水率1.4％，干缩率0.02％，抗弯极限强度保留率(7天加速老化后)95％。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于钢渣碳化的GRC板，其特征在于，各组分按体积份数计为：钢渣40~45份，石英砂40~50份，玻璃纤维2~6份，水5~10份。
2.根据权利要求1所述的基于钢渣碳化的GRC板，其特征在于，所述钢渣为粒径分布在0.5~80µm，表观密度大于3000kg/m3，比表面积大于450m2/kg，含铁量小于1%的钢渣粉。
3.根据权利要求1所述的基于钢渣碳化的GRC板，其特征在于，所述玻璃纤维是普通中碱玻璃纤维，密度为2400~2600kg/m3，长度为3~4mm。
4.根据权利要求1所述的基于钢渣碳化的GRC板，其特征在于，所述石英砂由以下二种不同粒径石英砂按一定质量比混合而成：石英砂-A 10%~25%，石英砂-B 75%~90%，其中石英砂-A的平均粒径为100µm，石英砂-B的平均粒径为500µm。
5.权利要求1~4任一所述基于钢渣碳化的GRC板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将钢渣、石英砂和玻璃纤维按比例混合均匀，再将干料加水搅拌均匀后置于不锈钢碳化模具中制备成板，将制得的板立即放入碳化箱中进行钢渣碳化，钢渣碳化结束后，生成基于钢渣碳化的GRC板。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述钢渣碳化的条件为：纯度为99.8%的CO2，碳化压强在1~3MPa，碳化温度为20ºC，碳化时间在0.5~3小时。
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