CN113955999A - 一种基于钢渣碳化制备的复古砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于钢渣碳化制备的复古砖及其制备方法，以质量份数计，所述基于钢渣碳化制备的复古砖由如下组分原料制成：钢渣35～50份，石英砂20～35份，γ‑C2S粉体10～20份，粉煤灰5～20份，以及水5～10份。本发明通过对钢渣进行碳化处理，并配合粉煤灰水化反应，所制备复古砖的强度性能显著提升；以钢渣和粉煤灰为原料，取材广泛，生产工艺简单，显著降低了制备成本，提升了制备效率。

Description

一种基于钢渣碳化制备的复古砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，特别是一种基于钢渣碳化制备的复古砖及其制备方法。
背景技术
目前，国内多地均有特色古镇建设与古建筑修复的需求，需要大量复古砖，但传统工艺烧制青砖瓦成本高，工艺复杂，耗时长，其主要原料黏土又受到限制；而采用其他传统制砖工艺，难以制备出青黑色的复古砖，并且所制备砖体的整体强度较低，无法满足复古砖的制备需求。故需要提供一种新的复古砖制备工艺用于解决上述现有问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供了一种基于钢渣碳化制备的复古砖及其制备方法，用于解决现有工艺制备复古砖成本高，工艺复杂且原料受限等问题。
为解决上述技术问题，本发明提供的第一解决方案：提供了一种基于钢渣碳化制备的复古砖，以质量份数计，由如下组分原料制成：钢渣35～50份，石英砂20～35份，γ-C2S粉体10～20份，粉煤灰5～20份，以及水5～10份。
优选的，钢渣为粒径5～100μm的粉体，其表观密度大于2500kg/m3，且含铁量小于2％。
优选的，石英砂的粒径为50～800μm。
优选的，γ-C2S粉体的粒度为180～230目。
优选的，粉煤灰的颗粒级配满足过50μm筛后，筛余量小于10％。
为解决上述技术问题，本发明提供的第二解决方案：提供了一种基于钢渣碳化制备的复古砖的制备方法，该制备方法用于制备前述第一解决方案中基于钢渣碳化制备的复古砖，包括如下步骤：(1)按比例称取钢渣、石英砂、γ-C2S粉体和粉煤灰并进行干粉搅拌，得到干料；(2)按比例向干料中加入水，搅拌均匀得到湿料；(3)将湿料导入模具中压制成砖坯，对砖坯进行碳化处理，得到基于钢渣碳化制备的复古砖。
优选的，步骤(1)中，干粉搅拌的时间为5～10min。
优选的，步骤(2)中，制备湿料的搅拌时间为5～20min。
优选的，步骤(3)中，碳化处理的具体条件为：二氧化碳体积浓度大于20％，碳化压强0.1～3.0MPa，碳化温度20～40℃，碳化时间12～24h。
本发明方案的机理在于，以钢渣碳化为主，配合钢渣与粉煤灰的水化反应，使砖坯碳化过程中会不断吸收二氧化碳，进而使青黑色复古砖的强度不断提升。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明提供了一种基于钢渣碳化制备的复古砖及其制备方法，通过对钢渣进行碳化处理，同时配合粉煤灰水化反应，所制备复古砖的强度性能显著提升；以钢渣和粉煤灰为原料，取材广泛，生产工艺简单，显著降低了制备成本，提升了制备效率。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例中，制备复古砖的具体步骤如下：
(1)称取如下质量份数的原料：钢渣35份，石英砂25份，γ-C2S粉体10份，粉煤灰10份，水10份。其中，钢渣为粒径5～100μm的粉体，其表观密度大于2500kg/m3，含铁量小于2％；石英砂的粒径为50～800μm；粉煤灰满足50μm方孔筛筛余量小于10％；γ-C2S粉体的粒度为200目。
(2)将称取的钢渣、石英砂、γ-C2S粉体和粉煤灰加入搅拌机中，慢速干粉搅拌3min，制成干料。
(3)向干料中加入水，搅拌5～10min，搅拌均匀得到湿料。
(4)将湿料导入不锈钢碳化复古砖模具中压制成砖坯，然后将砖坯放入碳化箱中进行碳化处理，二氧化碳浓度为50％，碳化压强为0.5MPa，碳化温度20℃，碳化时间为12h，得到基于钢渣碳化制备的复古砖。
实施例2
本实施例中，制备复古砖的具体步骤如下：
(1)称取如下质量份数的原料：钢渣40份，石英砂20份，γ-C2S粉体10份，粉煤灰10份，水5份。其中，钢渣为粒径5～100μm的粉体，其表观密度大于2500kg/m3，含铁量小于2％；石英砂的粒径为50～800μm；粉煤灰满足50μm方孔筛筛余量小于10％；γ-C2S粉体的粒度为200目。
(2)将称取的钢渣、石英砂、γ-C2S和粉煤灰加入搅拌机中，慢速干粉搅拌3min，制成干料。
(3)向干料中加入水，搅拌5～10min，搅拌均匀得到湿料。
(4)将湿料导入不锈钢碳化复古砖模具中压制成砖坯，然后将砖坯放入碳化箱中进行碳化处理，二氧化碳浓度为60％，碳化压强为2MPa，碳化温度30℃，碳化时间为12h，得到基于钢渣碳化制备的复古砖。
实施例3
本实施例中，制备复古砖的具体步骤如下：
(1)称取如下质量份数的原料：钢渣50份，石英砂20份，γ-C2S粉体10份，粉煤灰5份，水5份。其中，钢渣为粒径5～100μm的粉体，其表观密度大于2500kg/m3，含铁量小于2％；石英砂的粒径为50～800μm；粉煤灰满足50μm方孔筛筛余量小于10％；γ-C2S粉体的粒度为200目。
(2)将称取的钢渣、石英砂、γ-C2S粉体和粉煤灰加入搅拌机中，慢速干粉搅拌3min，制成干料。
(3)向干料中加入水，搅拌5～10min，搅拌均匀得到湿料。
(4)将湿料导入不锈钢碳化复古砖模具中压制成砖坯，然后将砖坯放入碳化箱中进行碳化处理，二氧化碳浓度为80％，碳化压强为3MPa，碳化温度20℃，碳化时间为24h，得到基于钢渣碳化制备的复古砖。
实施例4
本实施例中，制备复古砖的具体步骤如下：
(1)称取如下质量份数的原料：钢渣35份，石英砂35份，γ-C2S粉体10份，粉煤灰20份，水5份。其中，钢渣为粒径5～100μm的粉体，其表观密度大于2500kg/m3，含铁量小于2％；石英砂的粒径为50～800μm；粉煤灰满足50μm方孔筛筛余量小于10％；γ-C2S粉体的粒度为200目。
(2)将称取的钢渣、石英砂、γ-C2S粉体和粉煤灰加入搅拌机中，慢速干粉搅拌3min，制成干料。
(3)向干料中加入水，搅拌5～10min，搅拌均匀得到湿料。
(4)将湿料导入不锈钢碳化复古砖模具中压制成砖坯，然后将砖坯放入碳化箱中进行碳化处理，二氧化碳浓度为30％，碳化压强为0.1MPa，碳化温度40℃，碳化时间为12h，得到基于钢渣碳化制备的复古砖。
实施例5
本实施例中，制备复古砖的具体步骤如下：
(1)称取如下质量份数的原料：钢渣45份，石英砂20份，γ-C2S粉体15份，粉煤灰10份，水10份。其中，钢渣为粒径5～100μm的粉体，其表观密度大于2500kg/m3，含铁量小于2％；石英砂的粒径为50～800μm；粉煤灰满足50μm方孔筛筛余量小于10％；γ-C2S粉体的粒度为200目。
(2)将称取的钢渣、石英砂、γ-C2S粉体和粉煤灰加入搅拌机中，慢速干粉搅拌3min，制成干料。
(3)向干料中加入水，搅拌5～10min，搅拌均匀得到湿料。
(4)将湿料导入不锈钢碳化复古砖模具中压制成砖坯，然后将砖坯放入碳化箱中进行碳化处理，二氧化碳浓度为100％，碳化压强为1MPa，碳化温度35℃，碳化时间为24h，得到基于钢渣碳化制备的复古砖。
对比例1
本对比例基于前述实施例5的制备步骤，区别在于不加入碳化增强成分γ-C2S粉体，具体步骤如下：
(1)称取如下质量份数的原料：钢渣45份，石英砂20份，粉煤灰10份，水10份。其中，钢渣为粒径5～100μm的粉体，其表观密度大于2500kg/m3，含铁量小于2％；石英砂的粒径为50～800μm；粉煤灰满足50μm方孔筛筛余量小于10％。
(2)将称取的钢渣、石英砂和粉煤灰加入搅拌机中，慢速干粉搅拌3min，制成干料。
(3)向干料中加入水，搅拌5～10min，搅拌均匀得到湿料。
(4)将湿料导入不锈钢碳化复古砖模具中压制成砖坯，然后将砖坯放入碳化箱中进行碳化处理，二氧化碳浓度为100％，碳化压强为1MPa，碳化温度35℃，碳化时间为24h，得到基于钢渣碳化制备的复古砖。
对比例2
本实施例中基于前述实施例5的制备步骤，区别在于采用不同的碳化温度，具体步骤如下：
(1)称取如下质量份数的原料：钢渣45份，石英砂20份，γ-C2S粉体15份，粉煤灰10份，水10份。其中，钢渣为粒径5～100μm的粉体，其表观密度大于2500kg/m3，含铁量小于2％；石英砂的粒径为50～800μm；粉煤灰满足50μm方孔筛筛余量小于10％；γ-C2S粉体的粒度为200目。
(2)将称取的钢渣、石英砂、γ-C2S粉体和粉煤灰加入搅拌机中，慢速干粉搅拌3min，制成干料。
(3)向干料中加入水，搅拌5～10min，搅拌均匀得到湿料。
(4)将湿料导入不锈钢碳化复古砖模具中压制成砖坯，然后将砖坯放入碳化箱中进行碳化处理，二氧化碳浓度为100％，碳化压强为1MPa，碳化温度60℃，碳化时间为24h，得到基于钢渣碳化制备的复古砖。
对实施例1～5和对比例1～2中所制得的复古砖进行性能测试，具体测试结果如表1所示。由表1数据可以看出，实施例1～5所制备复古砖具有较好的抗压强度和抗折强度，且没有开裂情况，其强度性能满足现有复古砖的制备需求，证明本发明方案能够利用废弃钢渣制得强度较好的复古砖，且生产工艺简单，原料取材广泛，显著降低了复古砖的制备成本，提升了制备效率，同时也具有很强的环境友好性。
其中，实施例5所制备复古砖的强度性能最佳，而对比例1和对比例2虽然基于实施例5的制备步骤，但由于没有加入γ-C2S粉体和碳化温度过高的因素，使最终所制备的复古砖强度达不到实施例5的水平，则说明本发明方案在制备复古砖时需要严格按照前述两个解决方案的原料配方以及工艺参数，才能制备得到强度较高的复古砖。
表1
Figure BDA0003383969100000061
区别于现有技术的情况，本发明提供了一种基于钢渣碳化制备的复古砖及其制备方法，通过对钢渣进行碳化处理，同时配合粉煤灰水化反应，所制备复古砖的强度性能显著提升；以钢渣和粉煤灰为原料，取材广泛，生产工艺简单，显著降低了制备成本，提升了制备效率。
需要说明的是，以上各实施例均属于同一发明构思，各实施例的描述各有侧重，在个别实施例中描述未详尽之处，可参考其他实施例中的描述。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种基于钢渣碳化制备的复古砖，其特征在于，以质量份数计，由如下组分原料制成：钢渣35～50份，石英砂20～35份，γ-C2S粉体10～20份，粉煤灰5～20份，以及水5～10份。
2.根据权利要求1中所述基于钢渣碳化制备的复古砖，其特征在于，所述钢渣为粒径5～100μm的粉体，其表观密度大于2500kg/m3，且含铁量小于2％。
3.根据权利要求1中所述基于钢渣碳化制备的复古砖，其特征在于，所述石英砂的粒径为50～800μm。
4.根据权利要求1中所述基于钢渣碳化制备的复古砖，其特征在于，所述γ-C2S粉体的粒度为180～230目。
5.根据权利要求1中所述基于钢渣碳化制备的复古砖，其特征在于，所述粉煤灰的颗粒级配满足过50μm筛后，筛余量小于10％。
6.一种如权利要求1～5中任一所述基于钢渣碳化制备的复古砖的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)按比例称取钢渣、石英砂、γ-C2S和粉煤灰并进行干粉搅拌，得到干料；
(2)按比例向所述干料中加入水，搅拌均匀得到湿料；
(3)将所述湿料导入模具中压制成砖坯，对所述砖坯进行碳化处理，得到基于钢渣碳化制备的复古砖。
7.根据权利要求6中所述基于钢渣碳化制备的复古砖的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，干粉搅拌的时间为5～10min。
8.根据权利要求6中所述基于钢渣碳化制备的复古砖的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，制备所述湿料的搅拌时间为5～20min。
9.根据权利要求6中所述基于钢渣碳化制备的复古砖的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述碳化处理的具体条件为：二氧化碳体积浓度大于20％，碳化压强0.1～3.0MPa，碳化温度20～40℃，碳化时间12～24h。
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