【摘要】以低活性钢渣为主要原料,加入无机胶凝材料,充分激发钢渣活性,研制出性能优良的钢渣混凝土空心砌块。该砌块具有高强、工艺简单、成本低及利废率大等特点,属绿色建筑材料,具有良好的发展前景。
关键词:钢渣 空心砌块 新型墙体材料 综合利用
中图分类号:TU522. 3 +6 文献标识码:A 文章编号:1001 - 6945 (2004) 10 - 0027 - 02
钢渣是炼钢过程中产生的废渣,随着钢铁企业生产规模的扩大,钢渣的产生量不断增加,大量的炼钢废渣已经形成了占用农田、污染环境、危及居民生活质量的局面。我国炼铁炼钢产生的钢渣每年达3000 万t ,现积存已超过1 亿t ,利用率不足40 % ,迫切需要开发钢渣的综合利用。
当前,国家经贸委下发了一系列文件要求加快墙体材料革新,严格限制毁田烧砖,全面禁止生产、经营和使用实心粘土砖。在工业废渣堆积为患的情况下,迫切要求我们大力发展替代粘土砖的节能利废、保温隔热的新型墙体材料。开发钢渣小型空心砌块的研制,既符合市场的需要,又可以节约资源、保护环境,完全符合国家综合利用政策,实现了利国利民且社会效益、经济效益与环境效益的统一。
本实验中的钢渣来自鄂城钢铁集团矿业公司炼钢过程中排放的转炉渣,含一定量的C2S ,但未见到C3S ,碱度为1. 49 ,属于低活性低碱度钢渣。通过实验我们得出钢渣、水泥、黄砂的最佳配比,以及最佳水用量,成功研制出空心率为35 %、其各项指标符合国家标准的钢渣空心砌块。
1 产品原料组成
1. 1 钢渣
1. 1. 1 钢渣的化学成分分析
钢渣的化学成分分析是委托武钢技术中心检测试验研究所进行的,检测结果见表1。
a. 铁含量高达30. 15 ,且主要以FeO 的形式存在,说明在钢渣回收磁性铁矿物的分选过程中,未能达到应有的效果。
b. 钢渣的碱度按计算公式为CaO/ (SiO2 + P2O5) =26. 13/ (16. 6 + 0. 93) = 1. 49 ,属于低碱度钢渣,活性较低,在对其进行建材制品的开发利用中,依靠其自身活性以降低水泥用量和提高制品强度的目标难以实现。
1. 1. 2 主要化学成分在各粒级中的含量
将钢渣分成不同的粒级,并分别进行主要化学成分的分析(表2) 。
1. 1. 3 钢渣的矿物组成
对钢渣进行了X - 射线衍射分析得出, 除铁矿物明显存在外,钢渣中的硅钙相产物是以C2S 为主,未能见到C3S ,这也是其活性较低的主要原因。
1. 2 水泥
普通硅酸盐水泥。
1. 3 集料
根据不同需求,可采用不同品种的集料,如普通集料的建筑用砂、石,轻集料的炉渣、粉煤灰以及膨胀珍珠岩等,集料应符合各自的质量标准。
1. 4 外加剂
钢渣小型空心砌块一般采用活性较低的低等级钢渣,通常须加入化学激发剂激发其活性,这是制作钢渣小型空心砌块的一个关键技术。常用化学激发剂有:Na2SO4 、CaSO4 、Ca (OH) 2 、NaCl 、Na2CO3 、NaOH、Na2SiO3等,采用何种激发剂应经过试验确定。另外,一般用于普通混凝土的外加剂也均可采用。
2 生产工艺
钢渣小型空心砌块是钢渣、胶凝材料、轻集料、水以及化学外加剂等按一定比例经强制搅拌、浇注成型、脱模干燥、养护而成,其工艺流程图见下图。
2. 1 计量
原料的配比计量是关键的工艺过程,可选用容积法配料或自动计量配料,两种方法视其生产条件、规模大小而选定其中之一。
2. 2 搅拌
先计量加入水、外加剂、轻集料、活性矿物材料等并用强制式搅拌机搅拌,搅拌时间一般为3 min 左右。在实践中发现,采用强制式搅拌机搅拌,钢渣小型空心砌块的拌和物不易成球,易搅拌均匀,有利于其活性的激发。
2. 3 成型
采用加压成型,对拌和料加水量的控制要求较高,加水量不足,不易密实,制品容易产生裂缝,钢渣也得不到充分水化;加水量过多,则会导致制品粘模、变形、缝漏等,更严重的是制品强度降低,几何尺寸不合格。合适的物料含水率是确保制品外观质量良好和成品率高的。
2. 4 脱模养护
整理成型后即可脱模置于标准湿热养护或室外自然养护,一周后即可入库。
3 最佳配比试验
经过大量试验,确定的最佳配比见表3。
采用此配比钢渣利用率可达50 % ,在空心率为35 %的条件下,砌块抗压强度大于20 MPa 。
4 结论
大量堆弃的低活性钢渣经一定处理后,可生产性能优良的钢渣空心砌块,废渣利用率达到50 % ,是一种高强、利废、节能与高效能的新型绿色墙体材料,发展前景广阔。
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