CN112266204B - 一种增强二氧化碳养护效果的高强度全钢渣砌块及其制备方法 - Google Patents

一种增强二氧化碳养护效果的高强度全钢渣砌块及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种增强二氧化碳养护效果的全钢渣砌块及其制备方法。包括以下内容：选择磨细转炉钢渣粉作为原料；按照水：钢渣粉的质量比(水固比)为0.10～0.15加入水；将钢渣粉和水进行充分搅拌；称量适量混合物，使用5MPa‑15MPa的压力控制砌块的尺寸并成型；成型后验证砌块的初始孔隙率，使之大于等于25％；随后将砌块直接进行常温常压二氧化碳养护8～12h，既得增强二氧化碳养护效果的高强度全钢渣砌块。此种砌块使用磨细钢渣粉作为唯一材料，无需采用传统胶凝材料并且能够固存二氧化碳，绿色环保、生产成本低、强度高。其制备过程简单，只需控制水固比和成型压力即可增强其二氧化碳养护效果，无需进行碳化前处理，为现有二氧化碳养护砌块工艺的优化方法，适于工业化大生产。

Description

一种增强二氧化碳养护效果的高强度全钢渣砌块及其制备 方法
技术领域
本发明属于绿色建材领域，具体涉及一种增强二氧化碳养护效果的高强度全钢渣砌块及其制备方法。
背景技术
二氧化碳养护技术是近些年科学研究和工业应用的热点，其主要原理是通过二氧化碳与活性钙镁矿物的反应，生成碳酸盐以及部分水化产物，实现建筑材料快速硬化的目的。其养护效率可媲美蒸汽养护，能够在短期内使建筑材料的强度迅速提高，同时实现更低的能耗以及二氧化碳矿物封存的目的。
在砌块的制备过程中，较高的用水量可能导致其孔隙饱和，因此在进行二氧化碳养护时，气体的扩散路径被阻断，碳化反应仅仅停留在砌块表面，严重影响二氧化碳养护的效果。用于解决此问题的关键方法是在砌块成型之后，二氧化碳养护之前，对砌块进行干燥以除去部分自由水。这种预处理步骤可以使碳化效果得到显著的提升。因此，碳化前的预处理已经成为了二氧化碳养护相关工业应用中不可缺少的步骤。但是，预处理也存在一些问题，比如自由水的减少可能导致水化不充分以及强度降低，同时失水速度不易控制，过快失水可能导致砌块收缩而引发裂缝。
钢渣是钢铁工业的一种副产物，富含钙硅铁镁等元素。其存在体积安定性问题，直接用作混凝土骨料会危害建筑物结构安全，同时，其所含矿物水化活性低，无法作为辅助胶凝材料应用于建筑行业。近些年来的研究证明二氧化碳养护能够高效地激发钢渣活性，钢渣中含有的大量钙镁矿物可以迅速与二氧化碳反应，释放出大量热量并生成具有胶结能力的反应产物。推进钢渣的大规模应用能够有效地解决工业固体废弃物的堆存和环境污染问题，同时提高资源利用效率。
发明内容
本发明针对普通砌块制备消耗资源多、成本高、强度不高等问题，提供一种增强二氧化碳养护效果的高强度全钢渣砌块及其制备方法。本发明主要利用二氧化碳养护技术制备高强度砌块，其中以钢铁工业固体废弃物(磨细转炉钢渣粉)为原料，通过固定水与钢渣粉的质量比以及成型压力范围等方式，控制砌块的初始孔隙率，以增强二氧化碳养护效果，制备全钢渣高强度砌块。此种砌块无需进行碳化前的预处理，简化了流程，性能优良，成本低廉，绿色环保。
本发明所述一种高强度全钢渣砌块，以钢渣作为唯一固体材料，砌块密度为1650～1850kg/m3，抗压强度为40-60MPa。
本发明所述一种增强二氧化碳养护效果的高强度全钢渣砌块及其制备方法，包括如下步骤：
步骤一，使用磨细转炉钢渣粉作为制备砌块的唯一原材料，控制钢渣粉颗粒的平均粒径为5～75μm；
步骤二，以水：钢渣粉的质量比(水固比)为0.10～0.15的标准称量制砖用水，将步骤一中钢渣粉与水进行充分搅拌，形成钢渣粉和水的混合物；
步骤三，称取适量步骤二中的混合物，使用5MPa～15MPa的压力进行砌块的尺寸控制并成型，得成型后砌块；由成型后砌块质量和体积以及水固比等信息，计算出砌块的初始孔隙率，确保其大于25％，如小于25％，则降低水固比或降低成型压力；
步骤四，将步骤三的砌块直接进行二氧化碳养护，设置养护温度为20～40℃，相对湿度为50％～95％，二氧化碳浓度为20％～100％，养护时间为8～12h，即得高强度全钢渣砌块；本发明的有益效果：
1.本发明中所述的高强度砌块的主要原料为钢铁行业废弃物钢渣，成本低，能够充分消解堆存的钢渣，推进钢渣的规模化利用；同时采用加速碳化技术，能够捕获二氧化碳，降低骨料碳足迹，绿色环保。
2.本发明中所述的增强二氧化碳养护效果的高强度全钢渣砌块的制备方法，可以使砌块免除在二氧化碳养护之前的预处理过程，简化了流程，同时可以使砌块的制备周期缩短至12h左右。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做详细说明。
实施例1
本实施例的一种增强二氧化碳养护效果的高强度全钢渣砌块及其制备方法，具体包括以下步骤：
步骤一，使用磨细转炉钢渣粉作为制备砌块作为原材料，钢渣粉颗粒的平均粒径为6μm；
步骤二，以水：钢渣粉的质量比(水固比)为0.13的标准称量制砖用水，将步骤一中钢渣粉与水进行充分搅拌，形成钢渣粉和水的混合物；
步骤三，称取适量步骤二中的混合物，使用15MPa的压力成型，得成型后砌块；由成型后砌块质量和体积以及水固比等信息，计算出砌块的初始孔隙率，为27.96％；
步骤四，将步骤三的砌块直接进行二氧化碳养护，设置养护温度为20℃，相对湿度为65％，二氧化碳浓度为20％，养护时间为8h，即得高强度全钢渣砌块；
所得砌块总制备时间为9h，密度为1730kg/m3，抗压强度为50MPa。
实施例2
本实施例的一种增强二氧化碳养护效果的高强度全钢渣砌块及其制备方法，具体包括以下步骤：
步骤一，使用磨细转炉钢渣粉作为制备砌块作为原材料，钢渣粉颗粒的平均粒径为10μm；
步骤二，以水：钢渣粉的质量比(水固比)为0.12的标准称量制砖用水，将步骤一中钢渣粉与水进行充分搅拌，形成钢渣粉和水的混合物；
步骤三，称取适量步骤二中的混合物，使用10MPa的压力成型，得成型后砌块；由成型后砌块质量和体积以及水固比等信息，计算出砌块的初始孔隙率，为30％；
步骤四，将步骤三的砌块直接进行二氧化碳养护，设置养护温度为20℃，相对湿度为65％，二氧化碳浓度为50％，养护时间为12h，即得高强度全钢渣砌块；
所得砌块总制备时间为13h，密度为1650kg/m3，抗压强度为43MPa。
实施例3
本实施例的一种增强二氧化碳养护效果的高强度全钢渣砌块及其制备方法，具体包括以下步骤：
步骤一，使用磨细转炉钢渣粉作为制备砌块作为原材料，钢渣粉颗粒的平均粒径为15μm；
步骤二，以水：钢渣粉的质量比(水固比)为0.15的标准称量制砖用水，将步骤一中钢渣粉与水进行充分搅拌，形成钢渣粉和水的混合物；
步骤三，称取适量步骤二中的混合物，使用8MPa的压力成型，得成型后砌块；由成型后砌块质量和体积以及水固比等信息，计算出砌块的初始孔隙率，为32％；
步骤四，将步骤三的砌块直接进行二氧化碳养护，设置养护温度为30℃，相对湿度为70％，二氧化碳浓度为100％，养护时间为10h，即得高强度全钢渣砌块；
所得砌块总制备时间为11h，密度为1710kg/m3，抗压强度为50MPa。
以上所述是本发明的部分实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种增强二氧化碳养护效果的高强度全钢渣砌块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将钢渣粉与水进行充分搅拌，形成钢渣粉和水的混合物，所述钢渣粉的粒径为5～75μm，所述制备砌块的水固比为0.10～0.15；
步骤二，称取适量步骤一中的混合物，使用压力成型的方式进行砌块的尺寸控制并成型，所述成型压力为5～15MPa； 成型时，控制成型后砌块的初始孔隙率大于25％，如小于25％，则降低水固比或降低成型压力；
步骤三，将步骤二的砌块直接进行二氧化碳养护，所述二氧化碳养护温度为20～40℃，相对湿度为50％～95％，二氧化碳浓度为20％～100％，养护时长为8～12h。
2.如权利要求1所述的一种增强二氧化碳养护效果的高强度全钢渣砌块的制备方法，其特征在于：所使用钢渣粉为磨细转炉钢渣粉。
3.如权利要求1所述的一种增强二氧化碳养护效果的高强度全钢渣砌块的制备方法，其特征在于：密度为1650～1850kg/m3。
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