CN113563106A - 一种燃煤炉渣胶凝材料制品及其蒸汽养护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种燃煤炉渣胶凝材料制品及其蒸汽养护方法，为炉渣胶凝材料制品提供最佳的蒸汽养护温度和蒸汽养护时间，能有效提高炉渣胶凝材料制品的抗压强度，包括前期强度和后期强度。一方面，提高炉渣凝胶材料的前期强度能加快模具周转，提高制品效率；另一方面，提高炉渣胶凝材料制品的后期强度，能大大提高制品的质量。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，尤其涉及一种燃煤炉渣胶凝材料制品及其蒸汽养护方法。
背景技术
炉渣是指燃煤中的矿物质在炉内燃烧而造成的高温作用下，经受了一定的物理化学变化后所形成的最终产物，燃煤发电产生的炉渣是工业固废物的主要来源之一，如果大量炉渣没有充分利用,就会占用土地资源，只能依靠大面积的堆场堆放，占用了大量土地，也对环境造成了严重的污染。大量炉渣的产生已经对人类的生产、生活造成多方面的直接和间接的影响，所以最大限度的减少炉渣的产量和危害，实现多渠道、大数量的资源化已迫在眉睫。
电厂燃煤炉渣和掺合料制备的胶凝材料具有体积稳定性良好、后期力学性能优异、经济环保、水化放热低等优点，但也存在胶凝材料养护问题带来的前期强度低、脱模时间长，严重影响模具生产周转，而现有胶凝材料蒸汽养护温度高，影响后期强度。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的第一个方面提出一种燃煤炉渣胶凝材料制品蒸汽养护方法，能够显著提高燃煤炉渣胶凝材料制品的抗压强度。
本发明的第二个方面提出了一种上述燃煤炉渣胶凝材料制品蒸汽养护方法制得的燃煤炉渣胶凝材料制品。
根据本发明的第一个方面，提出了一种燃煤炉渣胶凝材料制品蒸汽养护方法，包括如下步骤：将炉渣凝胶料浆体倒入模具成型后在40℃～80℃下蒸汽养护4h～24h，脱模后标准养护3d～28d。
在本发明的一些实施方式中，所述蒸汽养护的温度为50℃～70℃。炉渣凝胶料浆体中的钙矾石为水泥水化产物水化硅酸钙和硫酸根离子结合产生的结晶物水化硫铝酸钙，水化硫铝酸钙与天然矿物钙矾石的化学组成及晶体结构基本相同，其在大约80℃时会脱水分解，因此，蒸汽养护的温度不宜超过这一温度。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述蒸汽养护的时间为4h～12h。蒸汽养护时间长短影响着燃煤炉渣胶凝料制品的质量，过短时间的蒸汽养护强度达不到效果，过长时间的蒸汽养护强度反而会降低，合理的蒸汽养护时间至关重要，当蒸汽养护时间为4h～12h时，能使得蒸汽养护的强度满足燃煤炉渣胶凝料制品的质量需求。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述标准养护的温度为20±1℃。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述炉渣凝胶料浆体包括以下组分：50～80重量份炉渣灰，5～20重量份水泥，20～50重量份矿粉，0～8重量份生石灰，聚羧酸高性能减水剂和水。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述聚羧酸高性能减水剂的质量分数占所述炉渣凝胶料浆体总质量的1％～2％。聚羧酸高性能减水剂与各种水泥的相容性好，使得胶凝料的坍落度保持性能好。聚羧酸高性能减水剂的掺量低，减水率高，收缩小，可以大幅度提高混凝土的早期、后期强度，并且其氯离子含量低、碱含量低，有利于胶凝材的耐久性。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述水的质量分数占所述炉渣凝胶料浆体总质量的10％～40％。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述炉渣凝胶料浆体的密度为1.80g/cm3～1.95g/cm3。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述成型的压力为1.3MPa～18.6MPa。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述炉渣灰是预处理金属提取后剩余的炉渣灰；进一步优选的，所述炉渣灰经过烘干研磨处理。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述炉渣灰包括氧化铝、氧化钙、氧化镁、二氧化硅。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述水泥为硅酸盐水泥，相关要求满足GB/T175《通用硅酸盐水泥》。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述矿粉为高活性粉料，在石灰的激发下，所述矿粉可有效提高胶凝材料的抗压强度。矿粉是冶炼生铁时从高炉中排出的一种废渣。高炉废渣用大量水淬冷后，可制成含玻璃体为主的细粒水渣，有潜在的水硬胶凝性能，在水泥熟料、生石灰等激发剂作用下，显示出水硬胶凝性能。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述矿粉包括氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、氧化镁。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述生石灰又称烧石灰，主要成分为氧化钙(CaO)，水化生成氢氧化钙(Ca(OH)2)，可激发矿粉与其发生反应，生成水化硅酸钙(C-S-H)。
根据本发明的第二个方面，提出了一种如上述燃煤炉渣胶凝材料制品蒸汽养护方法制得的燃煤炉渣胶凝材料制品。
本发明的有益效果为：
本发明提供的燃煤炉渣胶凝材料制品蒸汽养护方法，为炉渣胶凝材料制品提供最佳的蒸汽养护温度和蒸汽养护时间，能有效提高炉渣胶凝材料制品的抗压强度，包括前期强度和后期强度。一方面，提高炉渣凝胶材料的前期强度能加快模具周转，提高制品效率；另一方面，提高炉渣胶凝材料制品的后期强度，能大大提高制品的质量。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
以下实施例或对比例中，使用的燃煤炉渣胶凝料浆体的组成如表1所示。
表1
| 原料 | 质量份 |
| 炉渣灰 | 60～80 |
| 矿粉 | 20～50 |
| 水泥 | 5～20 |
| 生石灰 | 0～8 |
| 聚羧酸高性能减水剂 | 1～2 |
| 水 | 20-30 |
其中，燃煤炉渣胶凝料浆体中的炉渣灰为炉渣经过烘干、球磨、过200目筛子所得。
以下实施例或对比例中，炉渣胶凝材料制品的成型压力为1.3MPa～18.6Mpa。
实施例1
本实施例制备了一种炉渣胶凝材料制品，具体过程为：将炉渣胶凝料浆体倒入模具中，放入蒸汽养护箱中养护，蒸汽养护箱设置温度40℃，分别养护4h、8h、12h，24h，待蒸汽养护完成，脱模后用保鲜膜包裹试块继续在20±1C°、相对湿度大于95％养护室养护3d，7d，28d。
实施例2
本实施例制备了一种炉渣胶凝材料制品，具体过程为：将炉渣胶凝料浆体倒入模具中，放入蒸汽养护箱中养护，蒸汽养护箱设置温度50℃，分别养护4h、8h、12h，24h，待蒸汽养护完成，脱模后用保鲜膜包裹试块继续在20±1C°、相对湿度大于95％养护室养护3d，7d，28d。
实施例3
本实施例制备了一种炉渣胶凝材料制品，具体过程为：将炉渣胶凝料浆体倒入模具中，放入蒸汽养护箱中养护，蒸汽养护箱设置温度60℃，分别养护4h、8h、12h，24h，待蒸汽养护完成，脱模后用保鲜膜包裹试块继续在20±1C°、相对湿度大于95％养护室养护3d，7d，28d。
实施例4
本实施例制备了一种炉渣胶凝材料制品，具体过程为：将炉渣胶凝料浆体倒入模具中，放入蒸汽养护箱中养护，蒸汽养护箱设置温度70℃，分别养护4h、8h、12h，24h，待蒸汽养护完成，脱模后用保鲜膜包裹试块继续在20±1C°、相对湿度大于95％养护室养护3d，7d，28d。
实施例5
本实施例制备了一种炉渣胶凝材料制品，具体过程为：将炉渣胶凝料浆体倒入模具中，放入蒸汽养护箱中养护，蒸汽养护箱设置温度80℃，分别养护4h、8h、12h，24h，待蒸汽养护完成，脱模后用保鲜膜包裹试块继续在20±1C°、相对湿度大于95％养护室养护3d，7d，28d。
对比例1
本对比例制备了一种炉渣胶凝材料制品，与实施例1的区别在于不进行蒸汽养护，只进行标准养护，具体过程为：将炉渣胶凝料浆体倒入模具中，在20±1C°、相对湿度大于95％养护室养护，24小时脱模后用保鲜膜包裹试块养护3d，7d，28d。
以上实施例1～5与对比例1的炉渣胶凝材料制品制备方法如下：
S1：按照表1组成，将燃煤炉渣胶凝料掺入拌合用水配成炉渣浆料；
S2：将水泥、矿粉、生石灰混合，通过机械搅拌混合配成改性聚合胶结激发剂；
S3：将炉渣浆料、改性聚合胶结激发剂、聚羧酸高性能减水剂通过机械搅拌，制得炉渣胶凝料浆体，其湿容重为1800kg/m3～1950kg/m3。
S4：所得的炉渣胶凝料浆体经浇模成型(成型压力为1.3MPa～18.6Mpa)，进行蒸汽养护和标准养护。
试验例
性能检测
1.密度测试：采用称量法测试炉渣胶凝材料制品的密度，实验结果以算术平均值表示。
计算公式为：
式中，ρ为样品密度，kg/m3；m为样品质量，g；V为样品体积，cm3。
2.抗压强度测试：利用万能电子试验机检测得到，单个炉渣胶凝材料制品的抗压强度按公式进行计算。
计算公式为：
式中，R为单个样品抗压强度，MPa；P为最大破坏荷载，N；S为样品受压面积，mm3。
将实施例1～5与对比例1制得的炉渣胶凝材料制品进行上述性能检测，结果如表2所示。
表2
从表2可看出，经过蒸汽养护的炉渣胶凝材料制品的抗压强度明显比只进行标准氧化的炉渣胶凝材料制品强，无论是24h时的前期强度还是28d后的后期强度，都显现出一定的优势。其中，只进行标准养护的炉渣胶凝材料制品前期强度(24h)仅为1.1MPa，后期强度(28d)为11.2MPa；而经过蒸汽氧化的炉渣胶凝材料制品前期强度(24h)最高可达6.7Mpa，后期强度(28d)最高可达18.6MPa。可见，本发明提供的燃煤炉渣胶凝材料制品蒸汽养护方法能显著提高炉渣胶凝材料制品的抗压强度，这是传统的养护方式达不到的。
上面对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
Claims (10)
1.一种燃煤炉渣胶凝材料制品蒸汽养护方法，其特征在于：包括如下步骤：将炉渣凝胶料浆体倒入模具成型后在40℃～80℃下蒸汽养护4h～24h，脱模后标准养护3d～28d。
2.根据权利要求1所述的燃煤炉渣胶凝材料制品蒸汽养护方法，其特征在于：所述蒸汽养护的温度为50℃～70℃。
3.根据权利要求1所述的燃煤炉渣胶凝材料制品蒸汽养护方法，其特征在于：所述蒸汽养护的时间为4h～12h。
4.根据权利要求1所述的燃煤炉渣胶凝材料制品蒸汽养护方法，其特征在于：所述炉渣凝胶料浆体包括以下组分：50～80重量份炉渣灰，5～20重量份水泥，20～50重量份矿粉，0～8重量份生石灰，聚羧酸高性能减水剂和水。
5.根据权利要求4所述的燃煤炉渣胶凝材料制品蒸汽养护方法，其特征在于：所述聚羧酸高性能减水剂的质量分数占所述炉渣凝胶料浆体总质量的1％～2％。
6.根据权利要求4所述的燃煤炉渣胶凝材料制品蒸汽养护方法，其特征在于：所述水的质量分数占所述炉渣凝胶料浆体总质量的10％～40％。
7.根据权利要求1所述的燃煤炉渣胶凝材料制品蒸汽养护方法，其特征在于：所述炉渣凝胶料浆体的密度为1.80g/cm3～1.95g/cm3。
8.根据权利要求4所述的燃煤炉渣胶凝材料制品蒸汽养护方法，其特征在于：所述炉渣灰包括氧化铝、氧化钙、氧化镁、二氧化硅。
9.根据权利要求4所述的燃煤炉渣胶凝材料制品蒸汽养护方法，其特征在于：所述矿粉包括氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、氧化镁。
10.一种如权利要求1～9任一项所述燃煤炉渣胶凝材料制品蒸汽养护方法制得的燃煤炉渣胶凝材料制品。
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