钢渣矿渣双掺制备泡沫混凝土砌块及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑墙体材料及施工领域，具体是一种利用钢渣矿渣双掺制 备泡沫混凝土切块及其制备方法。

背景

钢渣是炼钢工业排出的废渣；矿渣是指高炉炼铁过程中产生的非定型玻 璃态物质，又称水渣。钢渣和矿渣中均含有与硅酸盐水泥熟料类似的化学 组成，即具有一定的火山灰活性。就目前而言，矿渣的利用已比较充分， 在水泥、混凝土领域已可以大掺量加入，而钢渣在混凝土中大多还只是作 为骨料进行低附加值的掺入，综合利用这两种成分进行泡沫混凝土制备目 前还处于探索阶段。但在加气混凝土的研究过程中，利用钢渣、矿渣双掺 进行制备的技术已经获得突破，如专利号CN102757211A的“一种利用特 制矿渣和尾料钢渣生产的加气混凝土砌块及其生产方法”等成果，为矿渣 钢渣双掺综合利用提供了参考和研究的方向，但此发明的制备成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种实现钢渣和矿渣渣等冶金固废 利用的泡沫混凝土砌块及其制备方法。

为实现上述目的，本发明提供一种利用钢渣和矿渣双掺制备的泡沫混 凝土砌块，所述泡沫混凝土砌块由浆料与发泡剂溶液混均，成型脱模养护 后即可；其中浆料按重量份数计，钢渣20-50，矿渣20-40，水泥40-150， 水10-70，早强剂0-10，促凝剂0-5，纤维0-2和减水剂0-6；按所述发泡 剂溶液发泡生成的泡沫的体积量是所述浆料组分体积量的30-100倍将所 述发泡剂泡沫与所述浆料组分充分混匀，所述发泡剂溶液为发泡剂与水质 量比为1:20-1:60的混合发泡制得。

本发明的技术效果是：通过钢渣矿渣双掺制备泡沫混凝土砌块，既能 获得达到一定强度等级、吸水、保温效果好的混凝土产品，又能实现工业 固体废弃物的资源化高值利用，具有经济性、社会性、环保型的多重效益。

具体实施方式

本发明提供的钢渣和矿渣双掺制备泡沫混凝土砌块是以水泥为胶结 料，钢渣、矿渣为掺合料，早强剂、促凝剂、减水剂、纤维为外加剂，经 均匀搅拌加水形成料浆，再加入发泡剂溶液搅拌制成泡沫浆体，经成型脱 模养护后获得泡沫混凝土砌块。

实施例1

本实施例提供的利用钢渣和矿渣双掺制备的泡沫混凝土砌块，其中， 泡沫混凝土砌块由浆料与发泡剂溶液混均，成型脱模养护后即可；其中浆 料按重量份数计，钢渣20，矿渣20，水泥40，水10，早强剂10，促凝剂 5，纤维2和减水剂6；按所述发泡剂溶液发泡生成的泡沫的体积量是所述 浆料组分体积量的40倍将所述发泡剂泡沫与所述浆料组分充分混匀，所述 发泡剂溶液为发泡剂与水质量比为1:30的混合发泡制得。

实施例2

本实施例提供的利用钢渣和矿渣双掺制备的泡沫混凝土砌块，其中， 泡沫混凝土砌块由浆料与发泡剂溶液混均，成型脱模养护后即可；其中浆 料按重量份数计，钢渣40，矿渣30，水泥70，水30，早强剂5，促凝剂3， 纤维1和减水剂3；按所述发泡剂溶液发泡生成的泡沫的体积量是所述浆 料组分体积量的40倍将所述发泡剂泡沫与所述浆料组分充分混匀，所述发 泡剂溶液为发泡剂与水质量比为1:40的混合发泡制得。

实施例3

本实施例提供的利用钢渣和矿渣双掺制备的泡沫混凝土砌块，其中， 泡沫混凝土砌块由浆料与发泡剂溶液混均，成型脱模养护后即可；其中浆 料按重量份数计，钢渣45，矿渣25，水泥80，水60，早强剂3，促凝剂4， 纤维0.5和减水剂4.5；按所述发泡剂溶液发泡生成的泡沫的体积量是所述 浆料组分体积量的40倍将所述发泡剂泡沫与所述浆料组分充分混匀，所述 发泡剂溶液为发泡剂与水质量比为1:45的混合发泡制得。

实施例4

本实施例提供的利用钢渣和矿渣双掺制备的泡沫混凝土砌块，其中， 泡沫混凝土砌块由浆料与发泡剂溶液混均，成型脱模养护后即可；其中浆 料按重量份数计，钢渣50，矿渣35，水泥100，水65，早强剂7，促凝剂 3.5，纤维1.5和减水剂5.5；按所述发泡剂溶液发泡生成的泡沫的体积量是 所述浆料组分体积量的40倍将所述发泡剂泡沫与所述浆料组分充分混匀， 所述发泡剂溶液为发泡剂与水质量比为1:45的混合发泡制得。

实施例5

本实施例提供的利用钢渣和矿渣双掺制备的泡沫混凝土砌块，其中， 泡沫混凝土砌块由浆料与发泡剂溶液混均，成型脱模养护后即可；其中浆 料按重量份数计，钢渣50，矿渣40，水泥100，水70，早强剂8，促凝5， 纤维2和减水剂6；按所述发泡剂溶液发泡生成的泡沫的体积量是所述浆 料组分体积量的40倍将所述发泡剂泡沫与所述浆料组分充分混匀，所述发 泡剂溶液为发泡剂与水质量比为1:60的混合发泡制得。

以上实施例中，水泥为PO42.5R硅酸盐水泥；钢渣为经过振动磨粉磨 制成的比表面积达到5000m²/kg以上的超细钢渣；矿渣为经过振动磨粉磨 制成的比表面积达到6000m²/kg以上的超细矿渣。早强剂为钙基早强剂； 所述促凝剂为碱金属盐系促凝剂；纤维为聚丙烯纤维；减水剂为FDN。

下面结合以下实施例对钢渣和矿渣双掺泡沫混凝土砌块的制备方法进 行介绍。

实施例6

本实施例提供的钢渣和矿渣双掺泡沫混凝土砌块的制备方法，包括：

1.采用高速发泡机制泡。具体操作为：称取实验要用发泡剂，发泡剂 与水按质量份数比1:30拌和均匀制得发泡剂溶液，将发泡剂溶液加入发泡 机中制成泡沫，以泡沫大小均匀、细小、度好、稳定，以容器底部未出现 泌水现象为准。制泡所需时间约为5分钟。

2.泡沫混凝土的制备与试块养护

1）浆料的配制和搅拌

各组分干料按质量份数水泥70，钢渣20，矿渣40，早强剂2，促凝剂0.8， 纤维0.5，减水剂1放到搅拌机中搅拌1分钟使干粉混均匀，再倒入质量份数 45的水，充分混合均匀，得到流动状态的混合浆体。

水泥为PO42.5R硅酸盐水泥。所述钢渣为经过振动磨粉磨制成的超细 钢渣，而后用吸附法测得比表面积为5885m²/kg的超细钢渣。矿渣为经过 振动磨粉磨制成的超细矿渣，而后用吸附法测得比表面积为7126m²/kg的 超细钢渣。早强剂为甲酸钙。促凝剂为铝酸钠。纤维为聚丙烯纤维。减水 剂为FDN。发泡剂为北京中科筑诚建材科技有限公司生产的KC-15型复合 发泡剂。

2）混泡与成型

将上述制成的泡沫加入浆料中，泡沫体积量为浆料体积总量的25倍， 搅拌1分钟后，将泡沫混凝土浆体注入涂好油的试模中，应注意泡沫混凝土 不能剧烈的振动以免气泡破裂，在流动度低的情况下，由于密度很轻很难 通过自流平达到完全充满模具，需要在试模的外壁轻轻振捣；在大流动度 的情况下，泡沫混凝土浆体可以完全自流平、自密实。

3）养护

浇筑入模的泡沫混凝土，用镘刀刮平后，待初凝后盖上麻布，防止表面 过度失水。由于泡沫混凝土的强度较低，浇筑后24小时内要注意保护，禁 止脚踩，更不允许将石块、木块或其它物品压在上面。在96小时后拆模， 放入标准养护室中养护。

实施例7

本实施例提供的大掺量钢渣泡沫混凝土砌块的制备方法，包括：

1.采用高速发泡机制泡。具体操作为：称取实验要用发泡剂，发泡剂 与水按质量份数比1:35拌和均匀制得发泡剂溶液，将发泡剂溶液加入发泡 机中制成泡沫，以泡沫大小均匀、细小、度好、稳定，以容器底部未出现 泌水现象为准。制泡所需时间约为4分钟。

2.泡沫混凝土的制备与试块养护

1）浆料的配制和搅拌

各组分干料按质量份数水泥70，钢渣30，矿渣30，早强剂2，促凝剂0.8， 纤维0.5，减水剂0.9放到搅拌机中搅拌1分钟使干粉混均匀，再倒入质量份 数40的水，充分混合均匀，得到流动状态的混合浆体。

此实施例中，水泥为PO42.5R硅酸盐水泥；钢渣为经过振动磨粉磨制 成的超细钢渣，而后用吸附法测得比表面积为6015m²/kg的超细钢渣；矿 渣为经过振动磨粉磨制成的超细矿渣，而后用吸附法测得比表面积为 7297m²/kg的超细钢渣；早强剂为甲酸钙。促凝剂为铝酸钠。纤维为聚丙 烯纤维。减水剂为FDN。发泡剂为北京中科筑诚建材科技有限公司生产的 KC-15型复合发泡剂。

2）混泡与成型

将上述制成的泡沫加入浆料中，发泡剂泡沫体积量为浆料体积总量的 30倍，搅拌2分钟后，将泡沫混凝土浆体注入涂好油的试模中，应注意泡沫 混凝土不能剧烈的动以免气泡破裂，在流动度低的情况下，由于密度很轻 很难通过自流平达到完全充满模具，需要在试模的外壁轻轻振捣；在大流 动度的情况下，泡沫混凝土浆体可以完全自流平、自密实。

3）养护

浇筑入模的泡沫混凝土，用镘刀刮平后，待初凝后盖上麻布，防止表面 过度失水。由于泡沫混凝土的强度较低，浇筑后36小时内要注意保护，禁 止脚踩，更不允许将石块、木块或其它物品压在上面。在72小时后拆模， 放入标准养护室中养护。

试验结果

参照《泡沫混凝土》JG/T266-2011及《轻骨料混凝土技术规程》 JGJ51-2002对以上两种组分养护28天形成的钢渣泡沫混凝土分别进行了 测试，测试结果为：抗压强度3.28MPa、2.81MPa；导热系数0.155W/(m·K)、 0.161W/(m·K)；干密度945kg/m³、970kg/m³；吸水率26.1%、29.3%；测试 结果在标准范围内。

本发明与现有技术相比，具有如下特点：同时将钢渣、矿渣两种工业 固体废弃物用于泡沫混凝土的制备，扩大了泡沫混凝土原料的应用范围； 通过钢渣的超细粉磨，大大提高了钢渣的活性，改善了钢渣利用难、整体 利用率低的弊端，并配以矿渣进行复合优化，通过“微集料效应”有效改 善了体系水化活性；多种外加剂通过合理调配，获得了最优的用料配比， 优化了混凝土性能；通过合理的配合比设计实现了钢渣、矿渣这类固体废 弃物的大掺量加入，变废为宝，为工业固废这种二次资源的综合利用开辟 了新的思路。

本发明的泡沫混凝土砌块的性能可根据实际的要求，通过对上述给出 的水泥、超细钢渣、超细矿渣、水、早强剂、促凝剂、纤维、减水剂、激 发剂、发泡剂进行调整配料比，以满足不同强度、保温性、吸水率等使用 要求。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案 而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人 员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离 本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。