CN114538806B - 一种基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料及其制备方法 - Google Patents

一种基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料及制备方法，属于建筑材料技术领域，解决水硬性石灰/天然水硬性石灰生产天然矿石耗量高、能耗高、CO2排放量大以及碳化硬化体强度低、应用范围窄的问题。本发明的基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料的原料包括25～30％水泥熟料，20～25％的预处理电石渣，1.5～2.0％的工业副产石膏，3～5％的膨润土，0.5～1.0％的水化碳化促进剂，余量为钢渣。本发明方法包括：配料，选铁，研磨成粉，即得。本发明的基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料兼具良好的水化硬化和碳化硬化性能，硬化体在水中、空气中、CO2气氛中均表现出良好的力学性能，拓宽了应用领域。

Description

一种基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，更具体地讲，涉及一种基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料及其制备方法。
背景技术
水泥是水化硬化性胶凝材料，其水化硬化时间适宜，硬化体力学性能好、刚度高，适用于强度要求较高的建筑结构和非结构部位。但水泥硬化体易收缩、韧性差、易开裂。石灰是碳化硬化性胶凝材料，其硬化体韧性好、孔隙发达、透气性好、收缩低、裂缝能够碳化自修复，但碳化硬化速率低、强度形成慢，硬化体最终刚度和强度低，耐水性差。水化碳化复合硬化性胶凝材料兼具水化硬化性和碳化硬化性，能够改善水泥的收缩开裂以及石灰的耐水性，这类胶凝材料中代表性的是水硬性石灰和天然水硬性石灰。但是，当前开发的水化碳化复合硬化性胶凝材料与水泥相比，仍存在凝结时间长，碳化反应速率慢，强度发展缓慢，最终强度低等问题，只适用于力学性能要求较低的装饰砂浆、古建筑或古文物的修复等方面，应用范围较窄。另外，天然水硬性石灰原料中石灰石含量相比水泥熟料生产原料更高，煅烧生产过程中能源消耗和石灰石分解产生的CO2仍比较高，且煅烧生产制备的天然水硬性石灰熟料需要较长的消解过程，进一步限制了天然水硬性石灰的产量。
钢渣是炼钢过程产生的固体废弃物，由钙、铁、硅、镁等的氧化物组成，主要矿物相为硅酸三钙、硅酸二钙、钙镁橄榄石、钙镁蔷薇辉石、铁酸钙、所谓“死烧”游离态的氧化钙(f-CaO)和氧化镁(f-MgO)以及各种氧化物形成的固溶体组成。钢渣的矿物相与硅酸盐水泥熟料矿物相相似，但由于钢渣产生温度更高，故钢渣的类似水泥熟料的矿物相均表现为水化惰性，但水化惰性的硅酸二钙(γ -C2S)、f-CaO、f-MgO则具有一定的碳化活性。尽管如此，钢渣的碳化反应速率仍较慢，一般需要在高压CO2气氛中碳化反应才能充分发挥。目前，钢渣作为水泥混合材、混凝土矿物掺合料存在水化活性低问题，作为碳化硬化性胶凝材料则仅适用于水泥制品生产。
因此，有必要提供一种兼具良好水化硬化强度和碳化硬化强度的水化碳化复合硬化性胶凝材料，该胶凝材料能充分发挥钢渣的碳化硬化特性，解决现有技术中水硬性石灰/天然水硬性石灰生产天然矿石耗量高、能耗高、CO2排放量大以及硬化体强度低、应用范围窄等问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料，解决现有技术中水硬性石灰/天然水硬性石灰生产天然矿石耗量高、能耗高、CO2排放量大以及碳化硬化体强度低、应用范围窄的问题。
本发明的另一个目的在于，提供该基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:
本发明提供的一种基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料，由包括以下质量百分含量的原料制成：25～30％的水泥熟料，20～25％的预处理电石渣， 1.5～2.0％的工业副产石膏，3～5％的膨润土，0.5～1.0％的水化碳化促进剂，余量为钢渣。
由包括以下质量百分含量的原料制成：
本发明的部分实施方案中，所述水泥熟料为硅酸盐水泥熟料；符合GB/T 21372《硅酸盐水泥熟料》要求；
所述预处理电石渣中物理吸附水和游离水含量不高于1wt％，氢氧化钙含量不低于80wt％；所述工业副产石膏包括脱硫石膏、芒硝石膏、磷石膏、钛石膏中的至少一种；
所述膨润土包括钙基膨润土、镁基膨润土、钠基膨润土、锂基膨润土中的至少一种。
电石渣排放时呈泥浆状，经过压滤后，含水量(物理吸附水和游离水)仍有10～15％，如果不经预处理，则带入到粉磨系统中的物理吸附水和游离水比较多，会在粉磨过程中出现糊球、结团等问题，获得的产品容易结块硬化。本发明通过预处理，使其物理吸附水和游离水含量不高于1wt％。
本发明中，水泥熟料、膨润土均为干燥物料，市售产品中含水率1％以下，无需特别说明；工业副产石膏，与电石渣相似，除了物理吸附水和游离水(两部分含水总量估计10％左右)以外也存在结晶水，但工业副产石膏在原料中使用量较少，因此带入到粉磨体系中的水也很少，无需特别控制；水化碳化促进剂，也为固体状，含水主要是结晶水和化学结合水/羟基，且用量也很低，无需控水。
在水泥粉磨时，整个原料粉磨过程中含水量不宜超过3％，所得产品含水量不宜超过1％，所说的含水量指的均是物理吸附水和游离水之和，不包括化学结合水和结晶水。
本发明创造性地在原料中添加部分膨润土，膨润土是层状硅酸盐矿物，对金属离子、气体均具有较好的吸附性，能够促进CO2吸附，并封存CO2气体分子于矿物层间。膨润土会缓慢发生水化，并释放CO2分子，释放的CO2分子直接原位发生碳化反应。
本发明的部分实施方案中，所述水化碳化促进剂为固体硅酸钠和固体胺的混合物，优选地，固体硅酸钠和固体胺的质量比为7-10：1，更优选为9：1。
本发明的水化碳化促进剂中固体硅酸钠遇水溶解成硅酸钠溶液，呈强碱性，可以促进水泥熟料和钢渣的水化反应，同时硅酸钠也可以快速吸收CO2生成碳酸盐，加快碳化反应速率；固体胺是优良的CO2吸附剂，能够提高胶凝材料CO2吸附容量，从而促进碳化反应进行，同时固体胺可溶解与水中，呈碱性，同样可促进水泥熟料水化反应进行。本发明的部分实施方案中，所述钢渣为炼钢产生的、以钙、铁、硅、镁的氧化物组成的块状废渣。
本发明的部分实施例中，所述钢渣为钢铁冶炼企业采用转炉或电炉炼钢工艺产生的、以钙、铁、硅、镁等的氧化物组成的块状废渣。
本发明的部分实施方案中，所述基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料成型为水泥胶砂后，在水中养护28天抗压强度＞22.5MPa；在空气中自然养护 28天抗压强度＞22.5MPa；在CO2浓度不低于20％的气氛中养护3天抗压强度＞32.5MPa。
本发明提供的基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.配料：按质量百分含量准备各原料；
S2.选铁：将配制好的原料送入磁选机，选出原料中的磁性铁及其氧化物；
S3.研磨：将经过选铁操作去除了磁性铁的混合原料研磨成粉体，即可得到基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料。
本发明的部分实施方案中，在选铁完成后，向原料中喷洒占原料质量 0.05-0.5％的动物蛋白水解液，并与原料充分混合，再进行研磨；优选地，喷洒占原料质量0.1％的动物蛋白水解液。
本发明的部分实施方案中，所述动物蛋白水解液固含量≥40wt％，pH＞7。
本发明提供的基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料的制备方法中，使用了兼具助磨和促进CO2吸附作用的动物蛋白水解液，水解动物蛋白含丰富的羟基、羧基和氨基，羟基和羧基可吸附在固体颗粒表面，促进颗粒分散，从而能起到助磨作用；而氨基则可吸收CO2，从而促进CO2吸收和碳化反应进行。
本发明的部分实施方案中，所述S3中，将混合原料研磨至80μm方孔筛筛余不超过10％的粉体，即可得到基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明设计科学，构思巧妙；本发明的基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料兼具良好的水化硬化和碳化硬化性能，硬化体在水中、空气中、CO2气氛中均表现出良好的力学性能，拓宽了应用领域。
(2)本发明的原料中固体废物(包括钢渣、电石渣、工业副产石膏)最高用量可达到70％，大掺量利用了各类固体废弃物，环保效果显著。
(3)本发明的水化碳化促进剂中的固体硅酸钠和固体胺溶解与水中，呈强碱性，促进水泥熟料和钢渣的水化反应；硅酸钠能快速吸收CO2生成碳酸盐，加快碳化反应速率；固体胺是优良的CO2吸附剂，能够提高胶凝材料CO2吸附容量，从而促进碳化反应进行。
(4)本发明原料中采用了膨润土，利用膨润土是层状硅酸盐矿物、对能较好吸附金属离子和气体均的特点，以促进CO2吸附，并将CO2气体分子封存于矿物层间。膨润土会缓慢发生水化，并释放CO2分子，释放的CO2分子直接原位发生碳化反应。
(5)本发明在原料选铁完成后喷洒动物蛋白水解液，动物蛋白水解液不仅具有助磨作用，还能促进CO2吸附。水解动物蛋白中的羟基和羧基可吸附在固体颗粒表面，促进颗粒分散，从而起到助磨作用；水解动物蛋白中的氨基可吸收 CO2，促进CO2吸收和碳化反应进行。
(6)在多种原料的共同作用下，本发明的基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料具有水化碳化反应速率快，强度形成快，最终强度高，能够快速吸收 CO2等优点，克服了其他水化碳化复合硬化性胶凝材料凝结时间长，水化碳化反应速率低的缺陷。
(7)本发明基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料制备方法简单，制备过程天然资源和能源消耗低，CO2排放低；硬化快，强度高，适用范围广；制备方法容易操作，成本低，节能，低碳环保；从技术、经济和环境保护角度出发，本发明将具有重大的社会、经济和环境效益，实用性强，适于推广使用。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下对本发明进一步详细说明。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，都属于本发明保护的范围。
一种基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料，由包括以下质量百分含量的原料制成：25～30％的水泥熟料，20～25％的预处理电石渣，1.5～2.0％的工业副产石膏，3～5％的膨润土，0.5～1.0％的水化碳化促进剂，余量为钢渣。
优选地，水泥熟料的质量百分含量为25％、26％、27％、28％、29％或30％；
优选地，预处理电石渣的质量百分含量为20％、21％、22％、23％、24％、 25％；
优选地，工业副产石膏质量百分含量为1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2.0％；
优选地，膨润土质量百分含量为3％、3.5％、4％、4.5％、5％；
优选地，水化碳化促进剂百分含量为0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1.0％。
所述水泥熟料为硅酸盐水泥熟料；符合GB/T21372《硅酸盐水泥熟料》要求；
所述预处理电石渣中物理吸附水和游离水含量不高于1wt％，氢氧化钙含量不低于80wt％；
所述工业副产石膏包括脱硫石膏、芒硝石膏、磷石膏、钛石膏中的至少一种；
所述膨润土包括钙基膨润土、镁基膨润土、钠基膨润土、锂基膨润土中的至少一种。
所述水化碳化促进剂为固体硅酸钠和固体胺的混合物，优选地，固体硅酸钠和固体胺的质量比为7-10：1，更优选为9：1。
所述钢渣为炼钢产生的、以钙、铁、硅、镁的氧化物组成的块状废渣。
所述基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料成型为水泥胶砂后，在水中养护28天抗压强度＞22.5MPa；在空气中自然养护28天抗压强度＞22.5MPa；在CO2浓度不低于20％的气氛中养护3天抗压强度＞32.5MPa。
本发明的基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.配料：按质量百分含量准备各原料；
S2.选铁：将配制好的原料送入磁选机，选出原料中的磁性铁及其氧化物；
S3.研磨：将经过选铁操作去除了磁性铁的混合原料研磨成粉体，即可得到基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料。
优选地，在选铁完成后，向原料中喷洒占原料质量0.05-0.5％的动物蛋白水解液，并与原料充分混合，再进行研磨；优选地，喷洒占原料质量0.1％的动物蛋白水解液。
优选地，所述动物蛋白水解液固含量＞40wt％，pH＞7。
优选地，所述S3中，将混合原料研磨至80μm方孔筛筛余不超过10％的粉体，即可得到基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料。
本发明实施例中所用的水泥熟料为硅酸盐水泥熟料；符合GB/T21372《硅酸盐水泥熟料》要求；
本发明实施例中所用的预处理电石渣中物理吸附水和游离水含量不高于 1wt％，氢氧化钙含量不低于80wt％。
本发明实施例中所用的水化碳化促进剂为固体硅酸钠和固体胺的混合物，固体硅酸钠和固体胺的质量比为9：1。
本发明实施例中所用的动物蛋白水解液的制备方法为：采用动物皮毛、蹄角粉为原料，以浓度为5wt％的氢氧化钙分散液为介质，在120℃密闭容器中水解6 小时，得到的滤液即为动物蛋白水解液，动物蛋白水解液固体含量为40％，其中介质与原料的质量比为2：1。
实施例1
本实施例公开了本发明的基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料的制备方法，具体为：
S1.配制原料:按质量百分比计，按25％的水泥熟料，25％的预处理电石渣， 1.5％的工业副产石膏，5％的膨润土，1％的水化碳化促进剂以及余量的钢渣 (42.5％)的配比取各组分原料。其原料总量为100kg，含水泥熟料25kg，预处理电石渣25kg，工业副产石膏1.5kg，膨润土5kg，水化碳化促进剂1kg，钢渣 42.5kg。
S2.选铁:配制好的原料进入磁选机，选出钢渣、电石渣等物料中的磁性铁及其氧化物；
S3.研磨：原料选铁后，喷洒占原料质量0.1％的动物蛋白水解液，并与原料充分混合；
将混合原料粉磨至80μm方孔筛筛余不超过10％的粉体，即可得到基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料。
实施例2
本实施例公开了本发明的基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料的制备方法，具体为：
S1.配制原料：按质量百分比计，按28％的水泥熟料，25％的预处理电石渣， 1.8％的工业副产石膏，5％的膨润土，1.0％的水化碳化促进剂以及余量的钢渣 (39.2％)的配比取各组分原料。其原料总量为100kg，含水泥熟料28kg，预处理电石渣25kg，工业副产石膏1.8kg，膨润土5kg，水化碳化促进剂1kg，钢渣 39.2kg。
S2.选铁：配制好的原料进入磁选机，选出钢渣、电石渣等物料中的磁性铁及其氧化物；
S3.研磨：原料选铁后，喷洒占原料质量0.1％的动物蛋白水解液，并与原料充分混合；
将混合原料粉磨至80μm方孔筛筛余不超过10％的粉体，即可得到基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料。
实施例3
本实施例公开了本发明的基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料的制备方法，具体为：
S1.配制原料:按质量百分比计，按30％的水泥熟料，25％的预处理电石渣，2％的工业副产石膏，5％的膨润土，1％的水化碳化促进剂以及余量的钢渣(37％) 的配比取各组分原料。其原料总量为100kg，含水泥熟料30kg，预处理电石渣 25kg，工业副产石膏2kg，膨润土5kg，水化碳化促进剂1kg，钢渣37kg。
S2.选铁:配制好的原料进入磁选机，选出钢渣、电石渣等物料中的磁性铁及其氧化物；
S3.研磨：原料选铁后，喷洒占原料质量0.1％的动物蛋白水解液，并与原料充分混合；
将混合原料粉磨至80μm方孔筛筛余不超过10％的粉体，即可得到基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料。
实施例4
本实施例公开了本发明的基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料的制备方法，具体为：
S1.配制原料:按质量百分比计，按25％的水泥熟料，20％的预处理电石渣， 1.5％的工业副产石膏，5％的膨润土，1.0％的水化碳化促进剂以及余量的钢渣 (47.5％)的配比取各组分原料。其原料总量为100kg，含水泥熟料25kg，预处理电石渣20kg，工业副产石膏1.5kg，膨润土5kg，水化碳化促进剂1kg，钢渣47.5kg。
S2.选铁:配制好的原料进入磁选机，选出钢渣、电石渣等物料中的磁性铁及其氧化物；
S3.研磨：原料选铁后，喷洒占原料质量0.1％的动物蛋白水解液，并与原料充分混合；
将混合原料粉磨至80μm方孔筛筛余不超过10％的粉体，即可得到基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料。
实施例5
本实施例公开了本发明的基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料的制备方法，具体为：
S1.配制原料:按质量百分比计，按28％的水泥熟料，20％的预处理电石渣， 1.8％的工业副产石膏，5％的膨润土，1.0％的水化碳化促进剂以及余量的钢渣(44.2％)的配比取各组分原料。其原料总量为100kg，含水泥熟料28kg，预处理电石渣20kg，工业副产石膏1.8kg，膨润土5kg，水化碳化促进剂1kg，钢渣 44.2kg。
S2.选铁:配制好的原料进入磁选机，选出钢渣、电石渣等物料中的磁性铁及其氧化物；
S3.研磨：原料选铁后，喷洒占原料质量0.1％的动物蛋白水解液，并与原料充分混合；
将混合原料粉磨至80μm方孔筛筛余不超过10％的粉体，即可得到基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料。
实施例6
本实施例公开了本发明的基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料的制备方法，具体为：
S1.配制原料:按质量百分比计，按30％的水泥熟料，20％的预处理电石渣， 2％的工业副产石膏，5％的膨润土，1.0％的水化碳化促进剂以及余量的钢渣 (42.0％)的配比取各组分原料。其原料总量为100kg，含水泥熟料30kg，预处理电石渣20kg，工业副产石膏2kg，膨润土5kg，水化碳化促进剂1kg，钢渣42.0 kg。
S2.选铁:配制好的原料进入磁选机，选出钢渣、电石渣等物料中的磁性铁及其氧化物；
S3.研磨：原料选铁后，喷洒占原料质量0.1％的动物蛋白水解液，并与原料充分混合；
将混合原料粉磨至80μm方孔筛筛余不超过10％的粉体，即可得到基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料。
实施例7
本实施例公开了本发明的基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料的制备方法，具体为：
S1.配制原料：按质量百分比计，按25％的水泥熟料，25％的预处理电石渣， 1.5％的工业副产石膏，3％的膨润土，1.0％的水化碳化促进剂以及余量的钢渣 (44.5％)的配比取各组分原料。其原料总量为100kg，含水泥熟料25kg，预处理电石渣25kg，工业副产石膏1.5kg，膨润土3kg，水化碳化促进剂1kg，钢渣 44.5kg。
S2.选铁：配制好的原料进入磁选机，选出钢渣、电石渣等物料中的磁性铁及其氧化物；
S3.研磨：原料选铁后，喷洒占原料质量0.1％的动物蛋白水解液，并与原料充分混合；
将混合原料粉磨至80μm方孔筛筛余不超过10％的粉体，即可得到基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料。
实施例8
本实施例公开了本发明的基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料的制备方法，具体为：
S1.配制原料:按质量百分比计，按30％的水泥熟料，25％的预处理电石渣， 2％的工业副产石膏，3％的膨润土，0.5％的水化碳化促进剂以及余量的钢渣(39.5％)的配比取各组分原料。其原料总量为100kg，含水泥熟料30kg，预处理电石渣25kg，工业副产石膏2kg，膨润土3kg，水化碳化促进剂0.5kg，钢渣 39.5kg。
S2.选铁:配制好的原料进入磁选机，选出钢渣、电石渣等物料中的磁性铁及其氧化物；
S3.研磨：原料选铁后，喷洒占原料质量0.1％的动物蛋白水解液，并与原料充分混合；
将混合原料粉磨至80μm方孔筛筛余不超过10％的粉体，即可得到基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料。
实施例9
本实施例公开了本发明的基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料的制备方法，具体为：
S1.配制原料:按质量百分比计，按28％的水泥熟料，22％的预处理电石渣， 1.8％的工业副产石膏，4％的膨润土，0.8％的水化碳化促进剂以及余量的钢渣 (43.3％)的配比取各组分原料。其原料总量为100kg，含水泥熟料28kg，预处理电石渣22kg，工业副产石膏1.8kg，膨润土4kg，水化碳化促进剂0.8kg，钢渣43.3kg。
S2.选铁:配制好的原料进入磁选机，选出钢渣、电石渣等物料中的磁性铁及其氧化物；
S3.研磨：原料选铁后，喷洒占原料质量0.1％的动物蛋白水解液，并与原料充分混合；
将混合原料粉磨至80μm方孔筛筛余不超过10％的粉体，即可得到基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料。
对比例1
本对比例与实施例1相比，没有膨润土，其余条件均相同。其原料总量为 95kg，含水泥熟料25kg，预处理电石渣25kg，工业副产石膏1.5kg，水化碳化促进剂1kg，钢渣42.5kg。
对比例2
本对比例与实施例1相比，没有水化碳化促进剂，其余条件均相同。其原料总量为99kg，含水泥熟料25kg，预处理电石渣25kg，工业副产石膏1.5kg，膨润土5kg，钢渣42.5kg。
对比例3
本对比例与实施例1相比，在制备时，不加入动物蛋白水解液，其余条件均相同。
对比例4
本对比例与实施例1相比，没有膨润土和水化碳化促进剂，其余条件均相同。其原料总量为94kg，含水泥熟料25kg，预处理电石渣25kg，工业副产石膏 1.5kg，钢渣42.5kg。
对比例5
本对比例与实施例1相比，没有膨润土、水化碳化促进剂，在制备时，不加入动物水解蛋白液，其余条件均相同。其原料总量为94kg，含水泥熟料25kg，预处理电石渣25kg，工业副产石膏1.5kg，钢渣42.5kg。
将实施例1-9所得基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料，以及对比例1-5 制得的胶凝材料按照GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》规定进行拌合成型，并采用三种养护方式：
1、水中养护，胶砂试件在20℃±2℃、相对湿度不低于90％的养护箱中带模养护1天后脱模，脱模试件置于20℃±1℃的水中养护至28天，测试抗压强度；
2、空气中养护，胶砂试件在20℃±2℃、相对湿度不低于50％的室内环境中带模养护1天后脱模，脱模试件在该环境中继续养护至28天，测试抗压强度；
3、CO2气氛中养护，胶砂试件在20℃±2℃、相对湿度不低于50％、CO2浓度不低于20％的气氛中带模养护1天后脱模，脱模试件在该环境中继续养护至3 天，测试抗压强度。
实施例1-9所得基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料、以及对比例1-5 制得的胶凝材料胶砂成型养护后的抗压强度见表1。
表1胶凝材料胶砂抗压强度
Figure BDA0003551689050000121
Figure BDA0003551689050000131
从以上数据可以看出，本发明的示例制得基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料，在水中养护28天抗压强度＞22.5MPa；在空气中自然养护28天抗压强度＞22.5MPa；在CO2浓度不低于20％的气氛中养护3天抗压强度＞32.5MPa，均高于市场可得的代表性的水化碳化复合硬化胶凝材料-天然水硬性石灰。对比例1未掺入膨润土，则水硬性增强，但由于CO2吸附存储能力减弱，所以碳化反应减慢，早期碳化后强度降低；对比例2未掺入水化碳化促进剂，水中养护强度、空气中养护强度和二氧化碳气氛中养护强度均一定程度下降；对比例3，制备时，未加入动物蛋白水解液，因动物蛋白水解液有分散和助磨左右，不掺加时，物料混合不均匀，难磨物料(钢渣)不能磨细，水化和碳化反应均大幅下降；对比例4未参加膨润土和水化碳化促进剂，则水硬性和碳化硬化性同时减弱；对比例5，没有膨润土、水化碳化促进剂，在制备时，不加入动物水解蛋白液，故水化硬化和碳化硬化指标全面降低。
尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。

Claims (10)

1.一种基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料，其特征在于，由以下质量百分含量的原料制成：25~30%的硅酸盐水泥熟料，20~25%的预处理电石渣，1.5~2.0%的工业副产石膏，3~5%的膨润土，0.5~1.0%的水化碳化促进剂，余量为钢渣；
所述预处理电石渣中物理吸附水和游离水总量不高于1wt%，氢氧化钙含量不低于80wt %；
所述水化碳化促进剂为固体硅酸钠和固体胺的混合物，固体硅酸钠和固体胺的质量比为7-10：1。
2.根据权利要求1所述的一种基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料，其特征在于，
所述工业副产石膏包括脱硫石膏、芒硝石膏、磷石膏、钛石膏中的至少一种；
所述膨润土包括钙基膨润土、镁基膨润土、钠基膨润土、锂基膨润土中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料，其特征在于，固体硅酸钠和固体胺的质量比为9：1。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料，其特征在于，所述钢渣为炼钢产生的， 以钙、铁、硅、镁的氧化物组成的块状废渣。
5.根据权利要求1所述的一种基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料，其特征在于，所述基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料成型为水泥胶砂后，在水中养护28天抗压强度＞22.5 MPa；在空气中自然养护28天抗压强度＞22.5 MPa；在CO2浓度不低于20%的气氛中养护3天抗压强度＞32.5MPa。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1. 配料：按质量百分含量准备各原料；
S2. 选铁：将配制好的原料送入磁选机，选出原料中的磁性铁及其氧化物；
S3.研磨：将经过选铁操作去除了磁性铁的混合原料研磨成粉体，即可得到基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料。
7.根据权利要求6所述的一种基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料的制备方法，其特征在于，在选铁完成后，向原料中喷洒占原料质量0.05-0.5%的动物蛋白水解液，并与原料充分混合，再进行研磨。
8.根据权利要求7所述的一种基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料的制备方法，其特征在于，喷洒占原料质量0.1%的动物蛋白水解液。
9.根据权利要求7所述的一种基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料的制备方法，其特征在于，所述动物蛋白水解液固含量≥40wt%，pH＞7。
10.根据权利要求6所述的一种基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料的制备方法，其特征在于，所述S3中，将混合原料研磨至80μm方孔筛筛余不超过10%的粉体，即可得到基于钢渣的水化碳化复合硬化性胶凝材料。
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