CN109437933A - 一种半干性无筋钢渣格栅及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种半干性无筋钢渣材料，包括干料、减水剂和水，所述干料按重量份计，包括以下组分：水泥10‑30份；钢渣60‑85份；钢纤维1‑15份；所述减水剂的加入量为适量；所述水的加入量为适量。本发明进一步提供一种半干性无筋钢渣材料的制备方法及其在格栅上的应用。本发明提供的一种半干性无筋钢渣格栅及其制备方法，实现无钢筋预制生产格栅，并且通过减少水的使用提高了格栅板强度，减少了养护时间，降低了格栅的制作成本，开发钢渣高附加值利用新技术、新途径。

Description

一种半干性无筋钢渣格栅及其制备方法
技术领域
本发明属于冶金渣处理的技术领域，涉及一种钢渣格栅及其制备方法，具体涉及一种半干性无筋钢渣格栅及其制备方法。
背景技术
炼钢浇铸后的钢包里会残留部分钢水随钢渣一同倒入渣罐中，进行液态倒渣时，通过格栅分割分离，最终实现液态钢渣自然分割，避免了“大渣砣”的产生，处理后的钢渣还可以作为加工格栅的原料，循环再利用，通过这种方法，有助于提升钢渣循环利用水平与能力，减少了环境的污染和空间浪费。
目前，有关钢渣罐格栅的专利中，多为“井”字形格栅板，但为保证强度多需在预制时进行配钢筋，此外制作过程中需要大量用水，造成工艺流程长，预制好的格栅板养护时间长，占地面积大，作业效率低，成本高，质量不稳定且污染环境等一系列问题。
具体如CN107176804A《冶金用钢渣罐格栅及其生产方法》，以钢渣集料15～25份、钢渣粉16～25份、钢渣水洗尘泥4～10份、钢渣地聚水泥45～65份为主要原料制备混凝土浆料，然后将得到的浆料倒入多个格栅模具中，在每个格栅模具的浆料内放置若干根钢筋，自然养护后脱模，脱模后，对所述的钢筋进行焊接组装。该发明使用钢筋作为骨架，成本较高。再如CN106517974A《一种铸余渣自动分割用格栅材料及格栅的制作方法》和CN106278298A《用于铸余渣渣罐格栅的隔板材料及其制备方法》，该两项发明均公开了一种由铸余渣、热闷渣、风碎渣和水泥混合作为原料，原料再和水混合后成型，经干燥制成。通过以钢铁企业固体废弃物为主要原材料以及制备的渣罐格栅隔板在钢铁企业内部渣罐使用。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种半干性无筋钢渣格栅及其制备方法，用于解决现有技术中缺乏用水量少、强度高、养护时间少、制作成本低的钢渣格栅的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种半干性无筋钢渣材料，包括干料、减水剂和水，所述干料按重量份计，包括以下组分：
水泥 10-30份；
钢渣 60-85份；
钢纤维 1-15份；
所述减水剂的加入量为适量；
所述水的加入量为适量。
上述原料中干料组分先进行计量混合，再与减水剂、水混合搅拌，置于格栅模具内进行成型，即可制备获得所述半干性无筋钢渣格栅。
优选地，所述一种半干性无筋钢渣材料，包括干料、减水剂和水，所述干料按重量份计，包括以下组分：
水泥 13-25份；
钢渣 65-80份；
钢纤维 3-12份；
所述减水剂的加入量为水泥用量的0.1-2.0wt％；
所述水与水泥用量的重量比为：0.1-0.5：1。
更优选地，所述一种半干性无筋钢渣材料，包括干料、减水剂和水，所述干料按重量份计，包括以下组分：
水泥 15-20份；
钢渣 70-75份；
钢纤维 5-10份；
所述减水剂的加入量为水泥用量的0.5-1.0wt％；
所述水与水泥用量的重量比为：0.2-0.3：1。
优选地，所述水泥为P.O 42.5级普通硅酸盐水泥(OPC)。具体来说，所述水泥为由海螺水泥有限公司生产的P.O 42.5级普通硅酸盐水泥。
优选地，所述钢渣为转炉钢渣。所述转炉钢渣为上海中冶环境工程科技有限公司提供。
更优选地，所述转炉钢渣的筛选条件为：粒径≤10mm；区间筛分含量≥90wt％。
更优选地，所述转炉钢渣的性能条件为：f-CaO(游离氧化钙)≤10wt％；莫氏硬度≥6；比重在3.0-3.6吨/立方米。
优选地，所述钢纤维的长度为30-50mm。
优选地，所述钢纤维的直径为0.3-0.9mm。
优选地，所述钢纤维的强度为600-2000MPa。
优选地，所述钢纤维由常州市天怡工程纤维有限公司提供。
优选地，所述减水剂为聚羧酸减水剂(PCE)。具体来说，所述减水剂为上海三瑞高分子材料股份有限公司提供的SD-600P型聚羧酸减水剂。
优选地，所述水为自来水。
本发明第二方面提供上述材料在格栅上的用途。
本发明第三方面提供一种半干性无筋钢渣格栅的制备方法，包括由上述半干性无筋钢渣材料制备半干性无筋钢渣格栅。
本发明第四方面提供一种半干性无筋钢渣格栅的制备方法，包括以下步骤：
1)将干料中各组分按重量份计量后搅拌混合，再依次加入减水剂和水进行搅拌混合，获得半干性的混合料；
2)将步骤1)所得半干性的混合料置于格栅模具内，进行震动成型、刮平、养护、脱模，既得所述半干性无筋钢渣格栅。
优选地，步骤1)中，所述干料中各组分进行搅拌混合的时间为30-40s。
优选地，步骤1)中，所述依次加入减水剂和水进行搅拌混合的时间为60-100s。
优选地，步骤1)中，所述搅拌所采用的搅拌机为通用混凝土搅拌机。
优选地，步骤2)中，所述震动成型是指利用混凝土施工通用的小型震动机对摊铺的混合料进行微震，使混凝土成型。
优选地，步骤2)中，所述震动成型的时间为震动至混合料表层泌浆为止。
优选地，步骤2)中，所述刮平是指使置于格栅模具的混合料面层平整。
优选地，步骤2)中，所述养护为洒水覆盖的自然养护。
优选地，步骤2)中，所述养护时间≥24小时，所述养护的抗压强度≥2.5MPa。所述养护后方可脱模。
本发明第五方面提供一种半干性无筋钢渣格栅，由上述制备方法制备获得。
如上所述，本发明提供的一种半干性无筋钢渣格栅及其制备方法，具有以下有益效果：
(1)本发明提供的一种半干性无筋钢渣格栅及其制备方法，以钢渣和水泥为主要原料，通过加入钢纤维增加格栅板的强度，实现无钢筋预制生产格栅，并且通过减少水的使用提高了格栅板强度，减少了养护时间，降低了格栅的制作成本。
(2)本发明提供的一种半干性无筋钢渣格栅及其制备方法，属于工业固废物的再利用，变废为宝，开发钢渣高附加值利用新技术、新途径。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步阐述本发明，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
须知，下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置；所有压力值和范围都是指相对压力。
此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以***其他方法步骤，除非另有说明；还应理解，本发明中提到的一个或多个设备/装置之间的组合连接关系并不排斥在所述组合设备/装置前后还可以存在其他设备/装置或在这些明确提到的两个设备/装置之间还可以***其他设备/装置，除非另有说明。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。
实施例1
按重量份计分别取用干料组分：水泥20份、钢渣75份、钢纤维5份搅拌混合30-40s，再依次加入减水剂和水进行搅拌混合60-100s，获得半干性的混合料。其中，减水剂的加入量为水泥用量的0.5wt％，水是水泥用量的0.3倍。水泥为P.O 42.5级普通硅酸盐水泥(OPC)。钢渣为转炉钢渣，粒径≤10mm；区间筛分含量≥90wt％，f-CaO(游离氧化钙)≤10wt％；莫氏硬度≥6；比重在3.0-3.6吨/立方米。钢纤维的长度为30-50mm，钢纤维的直径为0.3-0.9mm，钢纤维的强度为600-2000MPa。减水剂为聚羧酸减水剂(PCE)。水为自来水。
再将半干性的混合料置于格栅模具内，利用混凝土施工通用的小型震动机对摊铺的混合料进行微震至混合料表层泌浆为止，使混凝土成型。再将置于格栅模具的混合料刮平，使其面层平整，自然养护≥24小时，养护的抗压强度为≥2.5MPa，脱模，既得所述半干性无筋钢渣格栅样品1#。具体配方数据见表1。
实施例2
按重量份计分别取用干料组分：水泥20份、钢渣70份、钢纤维10份搅拌混合35s，再依次加入减水剂和水进行搅拌混合80s，获得半干性的混合料。其中，减水剂的加入量为水泥用量的0.5wt％，水是水泥用量的0.3倍。水泥为P.O 42.5级普通硅酸盐水泥(OPC)。钢渣为转炉钢渣，粒径≤8mm；区间筛分含量≥95wt％，f-CaO(游离氧化钙)为9wt％；莫氏硬度为7；比重在3.4-3.5吨/立方米。钢纤维的长度为40-45mm，钢纤维的直径为0.7-0.8mm，钢纤维的强度为900-1000MPa。减水剂为聚羧酸减水剂(PCE)。水为自来水。
再将半干性的混合料置于格栅模具内，利用混凝土施工通用的小型震动机对摊铺的混合料进行微震至混合料表层泌浆为止，使混凝土成型。再将置于格栅模具的混合料刮平，使其面层平整，自然养护24小时，养护的抗压强度为2.5MPa，脱模，既得所述半干性无筋钢渣格栅样品2#。具体配方数据见表1。
实施例3
按重量份计分别取用干料组分：水泥15份、钢渣75份、钢纤维10份搅拌混合30s，再依次加入减水剂和水进行搅拌混合60s，获得半干性的混合料。其中，减水剂的加入量为水泥用量的1.0wt％，水是水泥用量的0.2倍。水泥为P.O 42.5级普通硅酸盐水泥(OPC)。钢渣为转炉钢渣，粒径≤9mm；区间筛分含量≥92wt％，f-CaO(游离氧化钙)为8wt％；莫氏硬度为8；比重在3.1-3.2吨/立方米。钢纤维的长度为30-35mm，钢纤维的直径为0.3-0.4mm，钢纤维的强度为1500-2000MPa。减水剂为聚羧酸减水剂(PCE)。水为自来水。
再将半干性的混合料置于格栅模具内，利用混凝土施工通用的小型震动机对摊铺的混合料进行微震至混合料表层泌浆为止，使混凝土成型。再将置于格栅模具的混合料刮平，使其面层平整，自然养护24小时，养护的抗压强度为2.5MPa，脱模，既得所述半干性无筋钢渣格栅样品3#。具体配方数据见表1。
实施例4
按重量份计分别取用干料组分：水泥20份、钢渣70份、钢纤维10份搅拌混合40s，再依次加入减水剂和水进行搅拌混合90s，获得半干性的混合料。其中，减水剂的加入量为水泥用量的1.0wt％，水是水泥用量的0.2倍。其中，减水剂的加入量为水泥用量的0.5wt％，水是水泥用量的0.3倍。水泥为P.O 42.5级普通硅酸盐水泥(OPC)。钢渣为转炉钢渣，粒径≤7mm；区间筛分含量≥96wt％，f-CaO(游离氧化钙)为7wt％；莫氏硬度为9；比重在3.3-3.4吨/立方米。钢纤维的长度为45-50mm，钢纤维的直径为0.6-0.7mm，钢纤维的强度为1200-1400MPa。减水剂为聚羧酸减水剂(PCE)。水为自来水。
再将半干性的混合料置于格栅模具内，用混凝土施工通用的小型震动机对摊铺的混合料进行微震至混合料表层泌浆为止，使混凝土成型。再将置于格栅模具的混合料刮平，使其面层平整，自然养护24小时，养护的抗压强度为2.5MPa，脱模，既得所述半干性无筋钢渣格栅样品4#。具体配方数据见表1。
表1
编号 转炉钢渣 钢纤维 水泥 减水剂 水
1# 75重量份 5重量份 20重量份 水泥用量的0.5％ 水泥用量的0.3倍
2# 70重量份 10重量份 20重量份 水泥用量的0.5％ 水泥用量的0.3倍
3# 75重量份 10重量份 15重量份 水泥用量的1％ 水泥用量的0.2倍
4# 70重量份 10重量份 20重量份 水泥用量的1％ 水泥用量的0.2倍
实施例5
将实施例1-4中获得的半干性无筋钢渣格栅样品1#-4#，按GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行28天抗压强度测试，具体数据见表2。
表2
由表2可知，现有格栅28天抗压强度一般为15MPa，而本发明通过加入钢纤维，强度可达到20-35MPa，提高了产品性能。
所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种半干性无筋钢渣材料，包括干料、减水剂和水，所述干料按重量份计，包括以下组分：
水泥 10-30份；
钢渣 60-85份；
钢纤维 1-15份；
所述减水剂的加入量为适量；
所述水的加入量为适量。
2.根据权利要求1所述的一种半干性无筋钢渣材料，其特征在于，包括干料、减水剂和水，
所述干料按重量份计，包括以下组分：
水泥 13-25份；
钢渣 65-80份；
钢纤维 3-12份；
所述减水剂的加入量为水泥用量的0.1-2.0wt％；
所述水与水泥用量的重量比为：0.1-0.5：1。
3.根据权利要求1所述的一种半干性无筋钢渣材料，其特征在于，所述水泥为P.O 42.5级普通硅酸盐水泥；所述减水剂为聚羧酸减水剂；所述水为自来水。
4.根据权利要求1所述的一种半干性无筋钢渣材料，其特征在于，所述钢渣为转炉钢渣；所述转炉钢渣的筛选条件为：粒径≤10mm；区间筛分含量≥90wt％；所述转炉钢渣的性能条件为：f-CaO≤10wt％；莫氏硬度≥6；比重在3.0-3.6吨/立方米。
5.根据权利要求1所述的一种半干性无筋钢渣材料，其特征在于，所述钢纤维的长度为30-50mm；所述钢纤维的直径为0.3-0.9mm；所述钢纤维的强度为600-2000MPa。
6.根据权利要求1-5任一权利要求所述的一种半干性无筋钢渣材料在格栅上的用途。
7.一种半干性无筋钢渣格栅的制备方法，包括由权利要求1-6任一权利要求所述的半干性无筋钢渣材料制备半干性无筋钢渣格栅。
8.根据权利要求7所述的一种半干性无筋钢渣格栅的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将干料中各组分按重量份计量后搅拌混合，再依次加入减水剂和水进行搅拌混合，获得半干性的混合料；
2)将步骤1)所得半干性的混合料置于格栅模具内，进行震动成型、刮平、养护、脱模，既得所述半干性无筋钢渣格栅。
9.根据权利要求8所述的一种半干性无筋钢渣格栅的制备方法，其特征在于，包括以下条件中的任一项或多项：
A1)所述干料中各组分进行搅拌混合的时间为30-40s；
A2)所述依次加入减水剂和水进行搅拌混合的时间为60-100s；
A3)所述震动成型的时间为震动至混合料表层泌浆为止；
A4)所述养护为洒水覆盖的自然养护；
A5)所述养护时间≥24小时，所述养护的抗压强度≥2.5MPa。
10.一种半干性无筋钢渣格栅，由权利要求7-9任一权利要求所述的制备方法制备获得。
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