CN110790554A - 一种以细磨钢渣和钢渣颗粒为原料制备砖的方法 - Google Patents

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刘平
张侃
荀家瑶
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Abstract

本发明涉及一种砖的制备方法，一种以细磨钢渣和钢渣颗粒为原料制备砖的方法，原料中包括粘结料、骨料、改性剂和水，粘结料为细磨钢渣和水泥，骨料为钢渣颗粒和砂子，改性剂为酒石酸钠、苹果酸钠、柠檬酸钠中的一种或几种，水作为分散剂，原料混合均匀化后18~25MPa压制成型，然后在45~75℃温度下，水蒸气养护12~72h。其中细磨钢渣是较大粒径的钢渣经过研磨得到的。本发明以改性的钢渣颗粒全部或部分替代砂子、碎石等天然骨料，进一步降低物料成本。

Description

一种以细磨钢渣和钢渣颗粒为原料制备砖的方法
技术领域
本发明涉及一种砖的制备方法，尤其涉及一种以细磨钢渣和钢渣颗粒为原料的制备道路砖及建筑用砖的制备方法。
背景技术
砖是一类建筑和/或路面基础材料，其应用场景广泛，使用量巨大，对制备成本较为敏感。免烧砖制备省去了高温加热过程，降低了制备过程能耗和高温加热成本。然而，免烧砖一般采用大比例的水泥作为粘结料，砂子、碎石等天然材料作为骨料，原料成本相对较高，影响了产品经济性及其市场竞争力。
钢渣是炼钢过程副产物，其产量巨大，大多作为工业废弃物填埋处理，占用宝贵土地资源，且产生二次污染，是函需无害化处理和综合利用的大宗工业固体废弃物。将钢渣用于建筑材料制备，不仅可以变废为宝，而且使用量大，可以更为有效地消耗大量钢渣，是其资源化利用的重要研究方向。
钢渣化学组成与水泥熟料接近，具有部分或全部替代水泥作为免烧砖粘结料的潜力。同时，钢渣颗粒质地坚硬，表面粗糙且不规则，可以作为免烧砖骨料使用。然而，钢渣中含有较高比例的游离氧化钙（f-CaO），在环境中遇水膨胀，影响砖块体积安定性，甚至造成砖体开裂，难以直接利用。应探索通过适当的物理和/或化学手段，进行钢渣改性，使其满足制砖需要，并结合原料组成和制备方法的优化和创新进行砖体制备。
发明内容
本发明目的是提供一种以细磨钢渣为粘结料，以钢渣颗粒为骨料的制备道路砖及建筑用砖的制备方法。实现钢渣固体废弃物的资源化利用，同时降低制砖过程物料成本。
本发明所采用的技术方案是：一种以细磨钢渣和钢渣颗粒为原料制备砖的方法，原料中包括粘结料、骨料、改性剂和水，粘结料为细磨钢渣和水泥，骨料为钢渣颗粒和砂子，改性剂为酒石酸钠、苹果酸钠、柠檬酸钠中的一种或几种，水作为分散剂，原料混合均匀化后18~25MPa压制成型，然后在45~75℃温度下，水蒸气养护12~72h。其中细磨钢渣是较大粒径的钢渣经过研磨得到的。
在制砖原料中，除水以外，粘结料占总重量的60~85%，改性剂占总重量的0.5~3%，其余为骨料；
在粘结料中，细磨钢渣占全部粘结料重量的55~95%；
在骨料中，钢渣颗粒占全部骨料重量的5~70%；
水的量为除水以外其它原料（粘结料、骨料、改性剂）总重量的1~10%；
细磨钢渣的平均粒径为0.01~0.2mm，比表面积为200~500m2/g，自由氧化钙（f-CaO）重量含量为1.5~2.5%；
钢渣颗粒平均粒径为0.6~1.5mm，自由氧化钙重量（f-CaO）含量为2~4%。
本发明的有益效果是（1）通过物理和化学方法相结合，在制备前和制备过程中进行钢渣改性，改善成品砖块体积安定性，获得以钢渣为原料的道路砖及建筑用砖；（2）通过原料组成的调变和优化，提高砖体中作为粘结料的钢渣使用量，降低水泥等较高价值粘结料使用量，甚至无需其他粘结料加入，降低制备过程物料成本；（3）以改性的钢渣颗粒全部或部分替代砂子、碎石等天然骨料，进一步降低物料成本。
具体实施方式
下面通过具体实施例进一步描述本专利中公开的制备方法，但本发明并不受下述实施例的限制。
实施例1
取细磨钢渣33kg，水泥27kg，钢渣颗粒5.55kg，砂子31.45kg，酒石酸钠3kg，水5kg，混合后作为制砖原料。其中细磨钢渣平均粒径为0.1mm，比表面积为300m2/g，f-CaO含量为2%；钢渣颗粒平均粒径为0.8mm，f-CaO含量为3%。制砖过程成型压力为20MPa，成型后蒸汽养护温度为60℃，养护时间为24h。
对经过成型和养护的成品砖进行性能测定。在制成后第3天测定，抗压强度为23MPa，抗折强度为4.5MPa，体积膨胀率为0.023%。制成后第28天测定，抗压强度为27MPa，抗折强度为4.7MPa，体积膨胀率为0.025%。
实施例2
取细磨钢渣39kg，水泥26kg，钢渣颗粒6.5kg，砂子26kg，酒石酸钠1kg，苹果酸钠1.5kg，水6kg，混合后作为制砖原料。其中细磨钢渣平均粒径为0.05mm，比表面积为350m2/g，f-CaO含量为1.8%；钢渣颗粒平均粒径为1.0mm，f-CaO含量为2.5%。制砖过程成型压力为22MPa，成型后蒸汽养护温度为65℃，养护时间为36h。
对经过成型和养护的成品砖进行性能测定。在制成后第3天测定，抗压强度为25MPa，抗折强度为4.0MPa，体积膨胀率为0.030%。制成后第28天测定，抗压强度为29MPa，抗折强度为5.9MPa，体积膨胀率为0.035%。
实施例3
取细磨钢渣45.5kg，水泥24.5kg，钢渣颗粒7kg，砂子21kg，酒石酸钠0.6kg，苹果酸钠0.6kg，柠檬酸钠0.8kg，水5.5kg，混合后作为制砖原料。其中细磨钢渣平均粒径为0.08mm，比表面积为400m2/g，f-CaO含量为1.6%；钢渣颗粒平均粒径为0.9mm，f-CaO含量为2.5%。制砖过程成型压力为23MPa，成型后蒸汽养护温度为70℃，养护时间为48h。
对经过成型和养护的成品砖进行性能测定。在制成后第3天测定，抗压强度为26MPa，抗折强度为5.0MPa，体积膨胀率为0.040%。制成后第28天测定，抗压强度为30MPa，抗折强度为6.2MPa，体积膨胀率为0.050%。
实施例4
取细磨钢渣60kg，水泥20kg，钢渣颗粒5.55kg，砂子12.95kg，酒石酸钠1.5kg，水7kg，混合后作为制砖原料。其中细磨钢渣平均粒径为0.18mm，比表面积为475m2/g，f-CaO含量为1.5%；钢渣颗粒平均粒径为1.3mm，f-CaO含量为2.3%。制砖过程成型压力为25MPa，成型后蒸汽养护温度为70℃，养护时间为60h。
对经过成型和养护的成品砖进行性能测定。在制成后第3天测定，抗压强度为28MPa，抗折强度为6.0MPa，体积膨胀率为0.031%。制成后第28天测定，抗压强度为32MPa，抗折强度为6.6MPa，体积膨胀率为0.040%。
实施例5
取细磨钢渣72.25kg，水泥12.75kg，钢渣颗粒4.9kg，砂子9.1kg，酒石酸钠1.0kg，水8.5kg，混合后作为制砖原料。其中细磨钢渣平均粒径为0.04mm，比表面积为280m2/g，f-CaO含量为1.5%；钢渣颗粒平均粒径为1.4mm，f-CaO含量为2.3%。制砖过程成型压力为20MPa，成型后蒸汽养护温度为75℃，养护时间为72h。
对经过成型和养护的成品砖进行性能测定。在制成后第3天测定，抗压强度为30MPa，抗折强度为6.2MPa，体积膨胀率为0.030%。制成后第28天测定，抗压强度为33MPa，抗折强度为6.8MPa，体积膨胀率为0.040%。
实施例6
取细磨钢渣80.75kg，水泥4.25kg，钢渣颗粒5.8kg，砂子8.7kg，酒石酸钠0.5kg，水7.8kg，混合后作为制砖原料。其中细磨钢渣平均粒径为0.06mm，比表面积为375m2/g，f-CaO含量为1.6%；钢渣颗粒平均粒径为1.3mm，f-CaO含量为2.0%。制砖过程成型压力为25MPa，成型后蒸汽养护温度为55℃，养护时间为72h。
对经过成型和养护的成品砖进行性能测定。在制成后第3天测定，抗压强度为33MPa，抗折强度为6.5MPa，体积膨胀率为0.020%。制成后第28天测定，抗压强度为35MPa，抗折强度为7MPa，体积膨胀率为0.030%。
对比例1
取细磨钢渣39kg，水泥26kg，钢渣颗粒7kg，砂子28kg，水6kg，混合后作为制砖原料。其中细磨钢渣平均粒径为0.05mm，比表面积为350m2/g，f-CaO含量为1.8%；钢渣颗粒平均粒径为1.0mm，f-CaO含量为2.5%。制砖过程成型压力为22MPa，成型后蒸汽养护温度为65℃，养护时间为36h。
对经过成型和养护的成品砖进行性能测定。在制成后第3天测定，抗压强度为18MPa，抗折强度为3.0MPa，体积膨胀率为0.050%。制成后第28天测定，抗压强度为20MPa，抗折强度为3.2MPa，体积膨胀率为0.080%。
对比例2
取细磨钢渣60kg，水泥20kg，钢渣颗粒5.55kg，砂子12.95kg，酒石酸钠1.5kg，水7kg，混合后作为制砖原料。其中细磨钢渣平均粒径为0.18mm，比表面积为475m2/g，f-CaO含量为1.5%；钢渣颗粒平均粒径为1.3mm，f-CaO含量为2.3%。制砖过程成型压力为25MPa，成型后不经过蒸汽养护。
对经过成型的成品砖进行性能测定。在制成后第3天测定，抗压强度为17MPa，抗折强度为2.9MPa，体积膨胀率为0.071%。制成后第28天测定，抗压强度为21MPa，抗折强度为3.5MPa，体积膨胀率为0.080%。
对比例3
取细磨钢渣80.75kg，水泥4.25kg，钢渣颗粒5.8kg，砂子8.7kg，酒石酸钠0.5kg，水7.8kg，混合后作为制砖原料。其中细磨钢渣平均粒径为0.06mm，比表面积为375m2/g，f-CaO含量为1.6%；钢渣颗粒平均粒径为1.3mm，f-CaO含量为2.0%。制砖成型过程中不施加压力，成型后蒸汽养护温度为55℃，养护时间为72h。
对经过成型和养护的成品砖进行性能测定。在制成后第3天测定，抗压强度为16MPa，抗折强度为2.2MPa，体积膨胀率为0.060%。制成后第28天测定，抗压强度为18MPa，抗折强度为2.5MPa，体积膨胀率为0.070%。

Claims (2)

1.一种以细磨钢渣和钢渣颗粒为原料制备砖的方法，其特征在于：原料中包括粘结料、骨料、改性剂和水，粘结料为细磨钢渣和水泥，骨料为钢渣颗粒和砂子，改性剂为酒石酸钠、苹果酸钠、柠檬酸钠中的一种或几种，水作为分散剂，原料混合均匀化后18~25MPa压制成型，然后在45~75℃温度下，水蒸气养护12~72h。
2.根据权利要求1所述的一种以细磨钢渣和钢渣颗粒为原料制备砖的方法，其特征在于：在制砖原料中，除水以外，粘结料占总重量的60~85%，改性剂占总重量的0.5~3%，其余为骨料；
根据权利要求2所述的一种以细磨钢渣和钢渣颗粒为原料制备砖的方法，其特征在于：在粘结料中，细磨钢渣占全部粘结料重量的55~95%；
根据权利要求3所述的一种以细磨钢渣和钢渣颗粒为原料制备砖的方法，其特征在于：在骨料中，钢渣颗粒占全部骨料重量的5~70%；
根据权利要求4所述的一种以细磨钢渣和钢渣颗粒为原料制备砖的方法，其特征在于：水的量为除水以外其它原料总重量的1~10%；
根据权利要求5所述的一种以细磨钢渣和钢渣颗粒为原料制备砖的方法，其特征在于：细磨钢渣的平均粒径为0.01~0.2mm，比表面积为200~500m2/g，自由氧化钙重量含量为1.5~2.5%；
根据权利要求6所述的一种以细磨钢渣和钢渣颗粒为原料制备砖的方法，其特征在于：钢渣颗粒平均粒径为0.6~1.5mm，自由氧化钙重量含量为2~4%。
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