【摘要】以低活性鋼渣為主要原料,加入無機膠凝材料,充分激發鋼渣活性,研制出性能優良的鋼渣混凝土空心砌塊。該砌塊具有高強、工藝簡單、成本低及利廢率大等特點,屬綠色建筑材料,具有良好的發展前景。
關鍵詞:鋼渣 空心砌塊 新型墻體材料 綜合利用
中圖分類號:TU522. 3 +6 文獻標識碼:A 文章編號:1001 - 6945 (2004) 10 - 0027 - 02
鋼渣是煉鋼過程中產生的廢渣,隨著鋼鐵企業生產規模的擴大,鋼渣的產生量不斷增加,大量的煉鋼廢渣已經形成了占用農田、污染環境、危及居民生活質量的局面。我國煉鐵煉鋼產生的鋼渣每年達3000 萬t ,現積存已超過1 億t ,利用率不足40 % ,迫切需要開發鋼渣的綜合利用。
當前,國家經貿委下發了一系列文件要求加快墻體材料革新,嚴格限制毀田燒磚,全面禁止生產、經營和使用實心粘土磚。在工業廢渣堆積為患的情況下,迫切要求我們大力發展替代粘土磚的節能利廢、保溫隔熱的新型墻體材料。開發鋼渣小型空心砌塊的研制,既符合市場的需要,又可以節約資源、保護環境,完全符合國家綜合利用政策,實現了利國利民且社會效益、經濟效益與環境效益的統一。
本實驗中的鋼渣來自鄂城鋼鐵集團礦業公司煉鋼過程中排放的轉爐渣,含一定量的C2S ,但未見到C3S ,堿度為1. 49 ,屬于低活性低堿度鋼渣。通過實驗我們得出鋼渣、水泥、黃砂的最佳配比,以及最佳水用量,成功研制出空心率為35 %、其各項指標符合國家標準的鋼渣空心砌塊。
1 產品原料組成
1. 1 鋼渣
1. 1. 1 鋼渣的化學成分分析
鋼渣的化學成分分析是委托武鋼技術中心檢測試驗研究所進行的,檢測結果見表1。
a. 鐵含量高達30. 15 ,且主要以FeO 的形式存在,說明在鋼渣回收磁性鐵礦物的分選過程中,未能達到應有的效果。
b. 鋼渣的堿度按計算公式為CaO/ (SiO2 + P2O5) =26. 13/ (16. 6 + 0. 93) = 1. 49 ,屬于低堿度鋼渣,活性較低,在對其進行建材制品的開發利用中,依靠其自身活性以降低水泥用量和提高制品強度的目標難以實現。
1. 1. 2 主要化學成分在各粒級中的含量
將鋼渣分成不同的粒級,并分別進行主要化學成分的分析(表2) 。
1. 1. 3 鋼渣的礦物組成
對鋼渣進行了X - 射線衍射分析得出, 除鐵礦物明顯存在外,鋼渣中的硅鈣相產物是以C2S 為主,未能見到C3S ,這也是其活性較低的主要原因。
1. 2 水泥
普通硅酸鹽水泥。
1. 3 集料
根據不同需求,可采用不同品種的集料,如普通集料的建筑用砂、石,輕集料的爐渣、粉煤灰以及膨脹珍珠巖等,集料應符合各自的質量標準。
1. 4 外加劑
鋼渣小型空心砌塊一般采用活性較低的低等級鋼渣,通常須加入化學激發劑激發其活性,這是制作鋼渣小型空心砌塊的一個關鍵技術。常用化學激發劑有:Na2SO4 、CaSO4 、Ca (OH) 2 、NaCl 、Na2CO3 、NaOH、Na2SiO3等,采用何種激發劑應經過試驗確定。另外,一般用于普通混凝土的外加劑也均可采用。
2 生產工藝
鋼渣小型空心砌塊是鋼渣、膠凝材料、輕集料、水以及化學外加劑等按一定比例經強制攪拌、澆注成型、脫模干燥、養護而成,其工藝流程圖見下圖。
2. 1 計量
原料的配比計量是關鍵的工藝過程,可選用容積法配料或自動計量配料,兩種方法視其生產條件、規模大小而選定其中之一。
2. 2 攪拌
先計量加入水、外加劑、輕集料、活性礦物材料等并用強制式攪拌機攪拌,攪拌時間一般為3 min 左右。在實踐中發現,采用強制式攪拌機攪拌,鋼渣小型空心砌塊的拌和物不易成球,易攪拌均勻,有利于其活性的激發。
2. 3 成型
采用加壓成型,對拌和料加水量的控制要求較高,加水量不足,不易密實,制品容易產生裂縫,鋼渣也得不到充分水化;加水量過多,則會導致制品粘模、變形、縫漏等,更嚴重的是制品強度降低,幾何尺寸不合格。合適的物料含水率是確保制品外觀質量良好和成品率高的。
2. 4 脫模養護
整理成型后即可脫模置于標準濕熱養護或室外自然養護,一周后即可入庫。
3 最佳配比試驗
經過大量試驗,確定的最佳配比見表3。
采用此配比鋼渣利用率可達50 % ,在空心率為35 %的條件下,砌塊抗壓強度大于20 MPa 。
4 結論
大量堆棄的低活性鋼渣經一定處理后,可生產性能優良的鋼渣空心砌塊,廢渣利用率達到50 % ,是一種高強、利廢、節能與高效能的新型綠色墻體材料,發展前景廣闊。
參考文獻
1 于功德,高懷峰。鋼鐵渣的資源化利用[J ] 。粉煤灰綜合利用。1997 (3) :59 - 61。
2 朱秋菊,利用工業廢渣生產免燒磚[J ] 。磚瓦。2001 (4) :57 - 59。
3 蔡雪軍,水泥石膏空心砌塊的生產與施工[J ] 。建筑砌塊與砌塊建筑。2001 (6) :26 - 28。
4 鄢朝勇,粉煤灰小型空心砌塊的生產與應用[J] 。新型墻體材料與施工。2002 (8) :71 - 72。
