一种经复合强化改性的钢渣人造骨料的制备方法技术

本发明专利技术公开一种经复合强化改性的钢渣人造骨料的制备方法，包括如下步骤：(1)将钢渣进行磨细处理，然后将得到的钢渣粉与酸液混合后先进行搅拌，然后静置，以对所述钢渣粉进行活化激发，完成后将所述钢渣粉烘干，即得改性钢渣粉。(2)将所述改性钢渣粉、水泥、粉煤灰或硅灰混匀后造粒，得人造骨料前驱体。(3)将所述人造骨料前驱体置于二氧化碳和水蒸气的混合气氛中，并在加热条件下进行碳酸化处理，完成后进行养护，即得人造骨料。本发明专利技术的制备方法利用酸活化和碳酸化复合改性处理方式不仅提高了钢渣的活性和体积稳定性，使其更加适合人造骨料的制备，同时还提高了制备的人造鼓骨料的密度和力学性能。密度和力学性能。密度和力学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种经复合强化改性的钢渣人造骨料的制备方法


[0001]本专利技术涉及人造骨料
，尤其涉及一种经复合强化改性的钢渣人造骨料的制备方法。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]我国每年对天然砂石骨料的需求量高达百亿吨，但供需失衡导致砂石骨料价格不停上涨。同时，在过度采掘和长途运输过程中也给环境造成了严重影响。因此，寻找优质的砂石骨料替代品已成为一个迫切需要解决的问题。人造骨料是指将一些自然材料和废弃材料按照科学标准加工制成骨料用于取代天然砂石，如陶粒、膨胀珍珠岩等。然而，目前的这类人造骨料的密度普遍偏低，利用这类人造骨料制备的轻质混凝土密度普遍低于1800kg/m3，无法满足广泛场景的应用。
[0004]钢渣是一种大宗固废，其矿物组成类似于水泥熟料，其存在水化活性成分，使得钢渣粉可用作辅助胶凝材料。同时，由于钢渣含有金属氧化物，钢渣作为人造骨料具有相对更高的密度。然而，由于钢渣同时含有非晶态矿物氧化物(如游离氧化钙)，其遇水反应会导致体积膨胀，限制了钢渣直接作为人造骨料的应用，否则其带来的体积膨胀容易造成混凝土开裂。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供一种经复合强化改性的钢渣人造骨料的制备方法，其利用酸活化和碳酸化复合改性处理方式不仅提高了钢渣的活性和体积稳定性，使其更加适合人造骨料的制备，同时还提高了制备的人造骨料的密度和力学性能。为实现上述目的，本专利技术公开如下所述的技术方案。
[0006]一种经复合强化改性的钢渣人造骨料的制备方法，包括如下步骤：
[0007](1)将钢渣进行磨细处理，然后将得到的钢渣粉与酸液混合后先进行搅拌，然后静置，以对所述钢渣粉进行活化激发，完成后将所述钢渣粉烘干，即得改性钢渣粉。
[0008](2)将所述改性钢渣粉、水泥、粉煤灰或硅灰混匀后造粒，得人造骨料前驱体。
[0009](3)将所述人造骨料前驱体置于二氧化碳和水蒸气的混合气氛中，并在加热条件下进行碳酸化处理，完成后进行养护，即得人造骨料。
[0010]进一步地，步骤(1)中，将所述钢渣磨细至比表面积为300～500m2/g。通过对钢渣进行磨细处理，有助于暴露具有高火山灰活性的非晶相，可以增强反应活性，且暴露钢渣内部的游离氧化钙，便于进行酸活化处理。
[0011]进一步地，步骤(1)中，所述酸液包括但不限于：盐酸、磷酸、醋酸等中的任意一种。
[0012]进一步地，步骤(1)中，所述钢渣粉与酸液的质量比例为0.01～0.08，其中，所述酸
液的摩尔浓度为2～6mol/L。
[0013]进一步地，步骤(1)中，所述搅拌时间范围为0.5～2h，静置时间为0.5～2h。在此过程中，酸液提供的氢离子吸附到钢渣粉颗粒表面，不仅使钢渣表面活化，胶凝性能提高，同时消除了钢渣粉的安定性问题，提高了钢渣的体积稳定性。
[0014]进一步地，步骤(1)中，所述烘干采用的温度为80～110℃，时间为8～16h。
[0015]进一步地，步骤(2)中，所述改性钢渣粉、水泥、粉煤灰或硅灰的质量比为50～70：25～40：5～10。在本专利技术中，所述粉煤灰或硅灰使得水化早期的水泥浆体中留有孔隙，便于二氧化碳进入与水化产物氢氧化钙反应生成碳酸钙，降低制备的骨料的孔隙率，提升骨料的力学性能。
[0016]进一步地，步骤(2)中，所述造粒的方式为湿法造粒。可选地，所述改性钢渣粉、水泥、粉煤灰或硅灰形成的混合粉料与水的比例为0.1～0.35。
[0017]进一步地，步骤(2)中，所述人造骨料前驱体的尺寸为5～20mm。
[0018]进一步地，步骤(3)中，所述混合气氛中二氧化碳的浓度为15～25％，所述水蒸气的浓度为5～15％。在此过程中，所述二氧化碳和水蒸气进入人造骨料前驱体中，将氢氧化钙转化为碳酸钙。
[0019]进一步地，步骤(3)中，所述加热温度为40～80℃，碳酸化处理的时间为8～24h。
[0020]进一步地，步骤(3)中，所述养护的方式为浸水养护，养护时间范围为14～56天。通过进一步进行养护，在浸水处理为人造骨料提供内养护，减缓人造骨料收缩，从而增强界面过渡区的强度并降低孔隙率。
[0021]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下方面的有益技术效果：
[0022]正如前文所述，由于钢渣同时含有非晶态矿物氧化物(f
‑
CaO)，导致钢渣直接作为人造骨料使存在比较严重的安定性问题，所述f
‑
CaO遇水反应带来的体积膨胀容易造成混凝土开裂，从而限制了钢渣作为人造骨料的应用。针对上述问题，本专利技术首先对钢渣进行了磨细处理，而不是直接以大颗粒的钢渣作为人造骨料的制备原料，其原因在于：钢渣中的f
‑
CaO主要存在于C2S和C3S之间，通过磨细处理使这些f
‑
CaO更加充分地暴露在外部。然后本专利技术对磨细处理后的钢渣粉进行酸活化处理，在此过程中(参考说明书附图1)，H
+
通过液相扩散吸附到钢渣微粒表面引发化学吸附和侵蚀反应，一方面使钢渣微粒表面的水化活化，胶凝性能提高，从而有助于提升人造骨料强度。另一方面，所述H
+
与钢渣微粒中的f
‑
CaO反应将所述溶出形成Ca
2+
，从而消除了钢渣的安定性问题，提高其体积稳定性。进一步地，本专利技术将经过上述改性处理的钢渣粉与水泥、粉煤灰或硅灰造粒后进行碳酸化处理，制得了高密度/低孔隙率和良好力学性能的人造骨料，而且具有良好的安定性，其主要原因在于：首先，经过酸活化处理的钢渣微粒的表面的水化反应活性增强，从而与碳酸化过程同时进行的水泥水化反应形成的C
‑
S
‑
H使得人造骨料致密化。其次，利用水泥水化会形成氢氧化钙产物的特点，再利用二氧化碳和水蒸气将所述氢氧化钙转变为碳酸钙，其可以起到很好的填充作用，进一步降低人造骨料中的孔隙率，提高人造骨料的致密性和力学强度。再次，本专利技术还利用粉煤灰或硅灰水化速率慢于水泥，即利用在水化早期粉煤灰或硅灰水化程度低，起着微集料的作用提升人造骨料的连通孔隙率的特点，使得水化早期的水泥浆体中留有孔隙，为二氧化碳的进入提供通道。二氧化碳进入人造骨料后先与水泥水化产物中的氢氧化钙反应生成碳酸钙细化孔结构，降低骨料孔隙率的同时降低了孔隙的液相碱度，进一步促使未
反应的水泥颗粒水化，生成氢氧化钙补充液相碱度，水化程度的增加有助于更好地提升骨料的力学性能。碳酸化处理后，在所述浸水养护过程中粉煤灰的活性成份二氧化硅和氧化铝进一步与水泥的水化产物发生反应，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙，有助于进一步降低人造骨料的孔隙率。
附图说明
[0023]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种经复合强化改性的钢渣人造骨料的制备方法，其特征在于，包括步骤：(1)将钢渣进行磨细处理，然后将得到的钢渣粉与酸液混合后先进行搅拌，然后静置，完成后将所述钢渣粉烘干，即得改性钢渣粉；(2)将所述改性钢渣粉、水泥、粉煤灰或硅灰混匀后造粒，得人造骨料前驱体；(3)将所述人造骨料前驱体置于二氧化碳和水蒸气的混合气氛中，并在加热条件下进行碳酸化处理，完成后进行养护，即得人造骨料。2.根据权利要求1所述的一种经复合强化改性的钢渣人造骨料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，将所述钢渣磨细至比表面积为300～500m2/g。3.根据权利要求1所述的一种经复合强化改性的钢渣人造骨料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述酸液包括盐酸、磷酸、醋酸中的任意一种。4.根据权利要求1所述的一种经复合强化改性的钢渣人造骨料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述钢渣粉与酸液的质量比例为0.01～0.08，其中，所述酸液的摩尔浓度为2～6mol/L。5.根据权利要求1所述的一种经复合强化改性的钢渣人造骨料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述搅拌时间范围为0.5～2h，静置时间为0.5～2h；优选地，步骤(1)中，所述烘干采用的温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：全洪珠，孔佳丰，孟祥斌，赵玉超，王正华，韩晓雪，倪松远，孟丹，陈明旭，
申请(专利权)人：日照市岚山区海洋发展有限公司青岛三星工程有限公司，
类型：发明
国别省市：