CN108129084B - 一种煤矸石钢渣复配麦秸秆灰制备高强透水砖的方法 - Google Patents

一种煤矸石钢渣复配麦秸秆灰制备高强透水砖的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种煤矸石钢渣复配麦秸秆灰制备高强透水砖的方法，首先将煤矸石、钢渣按照粒径筛分，分别充当透水砖表层和底层的骨料，然后将麦秸秆在炭化炉中碳化成灰后与树脂混合对表层骨料进行表面改性，在适宜掺量范围内，可以大大增加混凝土的强度与耐磨性，大大降低透水砖的比重，在运输、施工等工序中有较好的适应性，对砂基透水砖强度与透水性具有协同提升的作用；在底层骨料的处理上，为了减少材料受物理摩擦产生的性质影响，采用滚筒滚动，对骨料进行质量强化，可以振落骨料表面的泥沙和充分消除含裂纹颗粒，增强砖体的成型强度；本发明能够制成强度高、耐磨性能优异的混凝土透水砖，免烧结，同时保证透水砖的使用强度和良好的透水性。

Description

一种煤矸石钢渣复配麦秸秆灰制备高强透水砖的方法
技术领域
本发明涉及透水砖技术领域，尤其涉及一种煤矸石钢渣复配麦秸秆灰制备高强透水砖的方法。
背景技术
随着城市化发展速度的加剧，城市地表正在逐步被建筑物和各种混凝土等阻水性材料所覆盖，不透水区域比例在大幅增高，部分地区其覆盖率已超过 80% 。由于城市的排水能力越来越差，许多城市一遇到暴雨，其路面雨水无法快速渗漏，很容易造成城市内涝。因此，为解决城市地表硬化问题，营造高质量的自然生活环境，维护城市生态平衡，绿色环保的新型建材产品-透水砖应运而生，并得到了快速发展。透水路面除了能通过渗透作用收集雨水，缓解城市径流，进而避免城市内涝，其良好的蒸发降温性能对于缓解城市热岛也起到巨大作用。相对于传统不透水路面，透水路面能够储存水分，并利用水分的蒸发形成潜热热流带走路面热量。透水砖路面作为透水路面的一种， 广泛用于小区及室外人行道路中，其对改善室外热环境、提高室外热舒适有重要作用。透水砖吸水及保水性能是影响其蒸发降温效果的重要因素，较强的吸水能力，能够保证砖体在降雨时段吸收更多的水分，较高的保水性能则有助于砖体储存更多的水分用于无雨天气下的蒸发降温。
目前， 制备透水砖常用的原料主要有给水厂污泥，多年期赤泥，黄金尾矿， 粉煤灰，釉面陶瓷等。而这些原料所制备的透水砖一般都需要经过1000 -1400℃的高温烧结，浪费化石燃料，并产生工业废气造成大气污染。 煤矸石是一种在煤形成过程中与煤伴生、共生的矿物材料，是在煤炭开采和洗选加工过程中被分离出来的固体废弃物。随着国内煤炭行业生产的不断发展，煤矸石作为目前我国年排放量和累计堆存量最大的工业废弃物之一，产量与日剧增，每年排放量约1．7 亿吨，国内现有煤矸石山1500 余座，累计存量约34亿吨，美国、英国和德国等西方国家煤矸石的总利用率达 90% 以上，而我国作为以煤炭为主要能源的国家，对煤矸石的利用率却仅有 30%。因此，本研究试图为煤矸石的大规模利用提供一种新途径。固体废弃物资源综合利用是钢铁工业实现可持续发展的必然选择，特别是钢渣资源的综合利用率水平，直接影响钢铁企业的环保成本。采用新型建材产品的新技术和新工艺，开发节能环保型钢渣煤矸石混凝土透水砖，不仅可高效利用各种工业废渣资源，还能促进固体废弃物资源循环利用的可持续发展。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种煤矸石钢渣复配麦秸秆灰制备高强透水砖的方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种煤矸石钢渣复配麦秸秆灰制备高强透水砖的方法，包括以下具体步骤：
（1）将煤矸石与钢渣分别按照粒径范围1-4mm和5-10mm进行筛分，然后将粒径大于10mm的煤矸石或钢渣利用鄂式破碎机破碎，进一步进行筛分，归类；
（2）将麦秸秆放入炭化炉，在一定的温度下隔绝空气炭化40-50分钟，冷却至室温后用纳米粉碎机进行粉碎，得到纳米级麦秸秆灰；按照一定的配方将麦秸秆灰与1-4mm粒径的煤矸石与钢渣混合均匀，加入硅溶胶、酚醛树脂、乌洛托品，放入混料机中，加热至190-200℃，混合30-40分钟后送入造粒机中，造粒，得到粒径2-4mm的颗粒，自然条件下冷却干燥待用；
（3）将粒径范围5-10mm的煤矸石与钢渣放入滚筒中滚动5-8分钟，然后与适量的水泥、聚羧酸减水剂、水混掺，控制一定的水灰比、骨胶比，再将其放入搅拌机进行搅拌，搅拌20-30分钟形成浆体，得到底层浆料；将步骤（2）得到产物与水泥、聚羧酸减水剂、水混掺，控制一定的水灰比、骨胶比，再将其放入搅拌机进行搅拌，搅拌20-30分钟形成浆体，得到表层浆料；
（4）首先将底层浆料装入透水砖成型模具后进行振动、捣实，然后将表层浆料倒入已经装入底层浆料的模具中，控制表层与底层的厚度比，且装料时须用振动棒沿模具内壁振捣，再经过机械振动消除浆体内部气泡，最后用抹刀沿模具上端抹平砖体表面，2-6MPa压力下静压成型，成型后将砖体放置恒温恒湿养护室，24h后将砖体脱模，并用塑料薄膜覆盖，每天浇水一次，7d后抽样进行强度检测，若强度检测合格后，该批次砖体即可使用。
所述的一种煤矸石钢渣复配麦秸秆灰制备高强透水砖的方法，步骤（1）所述的粒径范围1-4mm的颗粒为表层骨料；粒径范围5-10的颗粒为底层骨料。
所述的一种煤矸石钢渣复配麦秸秆灰制备高强透水砖的方法，步骤（2）所述的在一定的温度下，是指550-600℃的温度。
所述的一种煤矸石钢渣复配麦秸秆灰制备高强透水砖的方法，步骤（2）所述的按照一定的配方，具体是指：麦秸秆灰10-12、1-4mm的煤矸石58-62、1-4mm的钢渣30-35、硅溶胶8-9、酚醛树脂4-5：乌洛托品0.02-0.04；其中酚醛树脂为热塑性酚醛树脂。
所述的一种煤矸石钢渣复配麦秸秆灰制备高强透水砖的方法，步骤（3）所述的控制一定的水灰比、骨胶比，具体为水灰比为0.3，骨胶比为4.0；所述的聚羧酸减水剂的添加量为水泥的1-1.5%。
所述的一种煤矸石钢渣复配麦秸秆灰制备高强透水砖的方法，步骤（4）所述的控制表层与底层的厚度比，具体为表层与底层厚度比为1:2，且总砖体厚度在6-12㎝之间。
本发明的优点是：本发明首先将煤矸石、钢渣按照粒径筛分，分别充当透水砖表层和底层的骨料，然后将麦秸秆在炭化炉中碳化成灰后与树脂混合对表层骨料进行表面改性， 富含丰富的纳米级 SiO2，掺入水泥混凝土中，在适宜掺量范围内，可以大大增加混凝土的强度与耐磨性， 而且通过优化透水砖的组成材料，取消石子的掺入，大大降低透水砖的比重，在运输、施工等工序中有较好的适应性，同时强化后的骨料增强了孔隙率，对砂基透水砖强度与透水性具有协同提升的作用；在底层骨料的处理上，为了减少材料受物理摩擦产生的性质影响，采用滚筒滚动，对骨料进行质量强化，可以振落骨料表面的泥沙和充分消除含裂纹颗粒，增强砖体的成型强度； 本发明采用煤矸石、钢渣等工业废料作为主要成分，通过科学合理的成分配比，能够制成强度高、耐磨性能优异的混凝土透水砖，免烧结，节能降耗，降低了生产成本，同时保证透水砖的使用强度和良好的透水性。
具体实施方式
一种煤矸石钢渣复配麦秸秆灰制备高强透水砖的方法，包括以下具体步骤：
（1）将煤矸石与钢渣分别按照粒径范围1-4和5-10行筛分，粒径范围1mm的颗粒为表层骨料，径范围5的颗粒为底层骨料，后将粒径大于10mm的煤矸石或钢渣利用鄂式破碎机破碎，进一步进行筛分，归类；
（2）将麦秸秆放入炭化炉，在550-600℃温度下隔绝空气炭化40分钟，冷却至室温后用纳米粉碎机进行粉碎，得到纳米级麦秸秆灰；按照一定的配方将麦秸秆灰与1mm粒径的煤矸石与钢渣混合均匀，加入硅溶胶、酚醛树脂、乌洛托品，放入混料机中，加热至190℃，混合30分钟后送入造粒机中，造粒，得到粒径2mm的颗粒，自然条件下冷却干燥待用；
（3）将粒径范围5mm的煤矸石与钢渣放入滚筒中滚动5分钟，然后与适量的水泥、聚羧酸减水剂、水混掺，控制水灰比为0.3，骨胶比为4.0，聚羧酸减水剂的添加量为水泥的1%，再将其放入搅拌机进行搅拌，搅拌20分钟形成浆体，得到底层浆料；将步骤（2）得到产物与水泥、聚羧酸减水剂、水混掺，同样控制水灰比为0.3，骨胶比为4.0，聚羧酸减水剂的添加量为水泥的1%，再将其放入搅拌机进行搅拌，搅拌20分钟形成浆体，得到表层浆料；
（4）首先将底层浆料装入透水砖成型模具后进行振动、捣实，然后将表层浆料倒入已经装入底层浆料的模具中，控制表层与底层的厚度比为1:2，总砖体厚度在10-12㎝之间，且装料时须用振动棒沿模具内壁振捣，再经过机械振动消除浆体内部气泡，最后用抹刀沿模具上端抹平砖体表面，2MPa压力下静压成型，成型后将砖体放置恒温恒湿养护室，24h后将砖体脱模，并用塑料薄膜覆盖，每天浇水一次，7d后抽样进行强度检测，若强度检测合格后，该批次砖体即可使用。
所述的一种煤矸石钢渣复配麦秸秆灰制备高强透水砖的方法，步骤（2）所述的按照一定的配方，具体是指：麦秸秆灰10、1mm的煤矸石58、1mm的钢渣30、硅溶胶8、酚醛树脂4：乌洛托品0.02；其中酚醛树脂为热塑性酚醛树脂。

Claims (5)

1.一种煤矸石钢渣复配麦秸秆灰制备高强透水砖的方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
（1）将煤矸石与钢渣分别按照粒径范围1-4mm和5-10mm进行筛分，然后将粒径大于10mm的煤矸石或钢渣利用鄂式破碎机破碎，进一步进行筛分，归类；
（2）将麦秸秆放入炭化炉，在一定的温度下隔绝空气炭化40-50分钟，冷却至室温后用纳米粉碎机进行粉碎，得到纳米级麦秸秆灰；按照一定的配方将麦秸秆灰与1-4mm粒径的煤矸石与钢渣混合均匀，加入硅溶胶、酚醛树脂、乌洛托品，放入混料机中，加热至190-200℃，混合30-40分钟后送入造粒机中，造粒，得到粒径2-4mm的颗粒，自然条件下冷却干燥待用；
（3）将粒径范围5-10mm的煤矸石与5-10mm的钢渣放入滚筒中滚动5-8分钟，然后与适量的水泥、聚羧酸减水剂、水混掺，控制一定的水灰比、骨胶比，再将其放入搅拌机进行搅拌，搅拌20-30分钟形成浆体，得到底层浆料；将步骤（2）得到产物与水泥、聚羧酸减水剂、水混掺，控制一定的水灰比、骨胶比，再将其放入搅拌机进行搅拌，搅拌20-30分钟形成浆体，得到表层浆料；
（4）首先将底层浆料装入透水砖成型模具后进行振动、捣实，然后将表层浆料倒入已经装入底层浆料的模具中，控制表层与底层的厚度比，且装料时须用振动棒沿模具内壁振捣，再经过机械振动消除浆体内部气泡，最后用抹刀沿模具上端抹平砖体表面，2-6MPa压力下静压成型，成型后将砖体放置恒温恒湿养护室，24h后将砖体脱模，并用塑料薄膜覆盖，每天浇水一次，7d后抽样进行强度检测，若强度检测合格后，该批次砖体即可使用。
2.根据权利要求1所述的一种煤矸石钢渣复配麦秸秆灰制备高强透水砖的方法，其特征在于，步骤（2）所述的在一定的温度下，是指550-600℃的温度。
3.根据权利要求1所述的一种煤矸石钢渣复配麦秸秆灰制备高强透水砖的方法，其特征在于，步骤（2）所述的按照一定的配方，具体是指：麦秸秆灰10-12、1-4mm的煤矸石58-62、1-4mm的钢渣30-35、硅溶胶8-9、酚醛树脂4-5，乌洛托品0.02-0.04；其中酚醛树脂为热塑性酚醛树脂。
4.根据权利要求1所述的一种煤矸石钢渣复配麦秸秆灰制备高强透水砖的方法，其特征在于，步骤（3）所述的控制一定的水灰比、骨胶比，具体为水灰比为0.3，骨胶比为4.0；所述的聚羧酸减水剂的添加量为水泥的1-1.5%。
5.根据权利要求1所述的一种煤矸石钢渣复配麦秸秆灰制备高强透水砖的方法，其特征在于，步骤（4）所述的控制表层与底层的厚度比，具体为表层与底层厚度比为1:2，且总砖体厚度在6-12㎝之间。
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