一种全固废水硬性胶凝材料及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种全固废水硬性胶凝材料及其应用，本发明专利技术充分利用脱硫石膏、粉煤灰、电石渣等工业固废，缓解我国每年由于大量粉煤灰、脱硫石膏、电石渣等排放所带来的大气、地下水和土壤污染等环境问题；制得的全固废水硬性胶凝材料是一类具有良好使用性能的利废型低碳生态材料，有助于节能减排。有助于节能减排。有助于节能减排。

【技术实现步骤摘要】
一种全固废水硬性胶凝材料及其应用


[0001]本专利技术涉及固废再利用领域，尤其是一种全固废水硬性胶凝材料及其应用。

技术介绍

[0002]钢渣、粉煤灰、电石渣、矿渣、脱硫石膏等工业固体废弃物的大量排放和堆积对环境带来了很大污染，急需处置和利用。在我国，上述工业固废的利用有大量报道，但都是配合水泥以及无机化学原料，如硅酸钠、碳酸钠、氢氧化钠、氯化钙等碱性激发剂使用，水泥及这些化工原料的利用存在成本高、能耗大、环境污染等重大缺陷。如何综合利用上述固废成为急需解决的重大技术难题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种全固废水硬性胶凝材料及其应用，首先利用脱硫石膏、粉煤灰、电石渣、矿渣微粉四种固废制备一种水硬性胶凝材料；之后进一步利用该水硬性胶凝材料、钢渣制备一种免烧透水砖。
[0004]本专利技术采用如下技术方案：
[0005]根据本公开的第一方面，本专利技术提供了一种全固废水硬性胶凝材料，所述胶凝材料包括以下重量份的组分组成：脱硫石膏1
‑
10份，粉煤灰10
‑
30份，电石渣5
‑
30份，矿渣微粉10
‑
70份，减水剂0.0005
‑
0.001份，水25～30份，混合搅拌制得胶凝材料。
[0006]进一步的，所述脱硫石膏中CaSO4·
2H2O含量大于90％；所述粉煤灰主要成分为SiO2和Al2O3，SiO2和Al2O3质量百分比大于70％，细度200目以下占比大于50％；所述电石渣中Ca(OH)2含量大于90％，细度200目以下占比大于90％；所述矿渣微粉为S95级高炉水渣，主要成分为SiO2和CaO，比表面积大于350m2/kg。
[0007]根据本公开的第二方面，本专利技术提供了一种全固废水硬性胶凝材料的应用，应用上述胶凝材料，并添加钢渣骨料制备免烧透水砖。
[0008]进一步的，免烧透水砖通过如下方法制得：按照以下重量份的组分配料：胶凝材料15
‑
30份，钢渣骨料70
‑
85份，水5
‑
7份；混合搅拌，然后将混合物料置于模具中振动成型，或在一定压力和保压时间条件下压制成生坯；最后将生坯砖进行养护制得免烧透水砖。
[0009]进一步的，所述钢渣骨料粒径为4.75mm
‑
2.36mm、2.36mm
‑
1.18mm中的一种，或者两种粒径形成的级配混合物；钢渣的游离氧化钙小于3％。
[0010]进一步的，振动成型过程中，振动频率为50Hz，振动时间为30S。
[0011]进一步的，压制成型过程中压力范围为5～10MPa，压制时间为15～30秒。
[0012]进一步的，养护过程如下：先进行标准养护12～24小时；然后进行热养护3～12小时，热养护条件为：养护温度100℃，养护湿度为90％～98％。
[0013]本专利技术中，制备全固废水硬性胶凝材料的原理如下：矿渣中的活性CaO、SiO2、Al2O3和电石渣中Ca(OH)2以及脱硫石膏中的硫酸钙与粉煤灰中的SiO2和Al2O3在蒸养过程中快速反应形成硅酸钙、铝酸钙、钙钒石等凝胶体，提供强度。
[0014]本专利技术的有益效果在于：本专利技术充分利用脱硫石膏、粉煤灰、电石渣等工业固废，缓解我国每年由于大量粉煤灰、脱硫石膏、电石渣等排放所带来的大气、地下水和土壤污染等环境问题；制得的全固废水硬性胶凝材料是一类具有良好使用性能的利废型低碳生态材料，有助于节能减排。
[0015]本技术主要是通过这些工业固废的巧妙复配，制备出全固废水硬性胶凝材料，代替水泥和化工原料，据有关资料报道，吨水泥CO2排放量约为616.6kg，因此，本技术对于应用固废资源的绿色和低碳协同制造技术意义重大。
附图说明
[0016]图1是本申请实施例2制得的试件1。
[0017]图2是本申请实验中振动成型制得的渗水砖。
[0018]图3是本申请压制成型制得的渗水砖。
[0019]图4是本申请最佳配比试验取样背散射(BSE)结果图。
[0020]图5是本申请最佳配比试验取样放大10000X的SEM图。
[0021]图6是本申请制品基质部分做TIMA检测结果图。
[0022]图7是本申请制品骨料部分做TIMA检测结果图。
具体实施方式
[0023]下面通过具体实施例对本专利技术的技术方案做详细介绍，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施例。以下实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。以下实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
[0024]实施例1
[0025]分别定量称取粉煤灰135g，电石渣90g，脱硫石膏13g，矿渣微粉212g，减水剂2.25g，混合搅拌制得胶凝材料。
[0026]实施例2
[0027]分别定量称取粉煤灰135g，电石渣90g，脱硫石膏13g，矿渣微粉212g，减水剂2.25g，标准砂1350g，水140g，混合搅拌，然后将制备好的制砖混合料全部一次性加入制砖钢模具(160mm
×
40mm
×
40mm)中振动成型，凝结时间为:初凝4h，终凝8h，制得试件1(如图1所示)。
[0028]按照普通硅酸盐水泥《GB175
‑
2017》测定其物理性能，将胶砂强度试件1放置于标准养护箱中，在20℃，98％湿度条件下养护24小时，放入水泥沸煮箱沸煮12小时，测得胶砂强度试件1抗折强度为7.2MPa，抗压强度为30MPa。标准养护28天，测得胶砂强度试件1抗折强度为7.5MPa，抗压强度为32MPa。
[0029]实施例3
[0030]定量称取实施例1配置的材料324g，并添加5
‑
18目钢渣骨料1820g，将称量好的物料倒入砂浆搅拌机的搅拌锅中，搅拌混合1分钟；然后称取自来水105g倒入搅拌锅中，搅拌3分钟，制得制砖的混合物料备用。然后将制备好的制砖混合料全部一次性加入制砖钢模具(240mm
×
50mm
×
40mm)中振动成型；然后脱模，即制得钢渣免烧透水砖生坯。
[0031]将钢渣免烧透水砖生坯置于标准养护箱中，在20℃，98％湿度条件下养护24小时；
放入水泥沸煮箱沸煮12小时；将砖坯从水泥沸煮箱中取出，自然降温，按照国家标准方法《GB/T25993
‑
2010》透水路面砖和透水路面板测试其性能，测得钢渣免烧透水砖抗折强度为5.2MPa，劈裂抗压强度为5.5MPa，透水系数为3.3
×
10
‑2cm/s，抗冻性D25单块质量损失率4.5％，强度损失率为19.5％。
[0032]实施例4
[0033]定量称取实施例1配置的材料430g，并添加5
‑
18目钢渣骨料1720g，将称量好的物料倒入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全固废水硬性胶凝材料，其特征是，所述胶凝材料包括以下重量份的组分组成：脱硫石膏1
‑
10份，粉煤灰10
‑
30份，电石渣5
‑
30份，矿渣微粉10
‑
70份，减水剂0.0005
‑
0.001份，水25～30份，混合搅拌制得胶凝材料。2.根据权利要求1所述的全固废水硬性胶凝材料，其特征是：所述脱硫石膏中CaSO
4.
2H2O含量大于90％；所述粉煤灰主要成分为SiO2和Al2O3，SiO2和Al2O3质量百分比大于70％，细度200目以下占比大于50％；所述电石渣中Ca(OH)2含量大于90％，细度200目以下占比大于90％；所述矿渣微粉为S95级高炉水渣，主要成分为SiO2和CaO，比表面积大于350m2/kg。3.一种全固废水硬性胶凝材料的应用，其特征是：应用权利要求2所述胶凝材料，并添加钢渣骨料制备免烧透水砖。4.根据权利要求3所述的全固废水硬性胶凝材料的应用，其特征是：免烧透水砖通过如下方法制得：按照以...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘芳，赵俊梅，张勐，包文晶，郭文涛，
申请(专利权)人：内蒙古科技大学，
类型：发明
国别省市：