本发明涉及一种使用钢渣和泡沫塑料颗粒制备的轻质墙体材料及方法，属于建筑材料技术领域。
背景技术：
随着我国经济的快速发展，每年各种工业废弃物产生量巨大。钢渣是炼钢过程中排出的熔渣，是冶炼行业的主要固体副产物。它主要成分为硅酸二钙、硅酸三钙、铁酸钙、RO相等。2010年我国钢渣产生量9000万吨，利用率为22%，全国累计堆存量超3亿吨，带来占用耕地、污染土壤、破坏生态等问题，亟待处理。
另一方面，我国城镇设施建设需要大量建筑材料，消耗大量不可再生的天然砂石资源。如果以钢渣取代砂石制备墙体材料，不仅可以节约大量的天然砂石资源，同时解决钢渣堆积无法处理的难题。经检测，钢渣颗粒具有强度高，耐磨性能耗等优点，但至今钢渣仍没有在墙体材料中进行大规模使用，主要原因在于钢渣颗粒密度较大（约比碎石高出40%），直接用于墙体材料会增大建筑物重量。
本发明将钢渣粗骨料颗粒在高强固结剂作用下相互搭接构成承重骨架，为墙体材料提供强度保证；利用表面改性剂对泡沫塑料颗粒表面进行改性，使其由疏水性转变为亲水性；再使用水泥浆对泡沫塑料颗粒外表面进行裹覆，填充于钢渣粗骨料所形成的承重骨架空隙中，利用泡沫塑料的轻质低密度特性减轻材料自重，同时提高材料的保温和隔声性能。
经过文献检索发现，专利“一种钢渣聚苯乙烯泡沫塑料复合夹芯板”（公布号CN201581547U）、“一种钢渣轻质加芯隔板墙”（公开号CN101634176A）是通过在钢渣墙板中间增置泡沫塑料轻质板材的方式减轻墙体材料自重。专利“一种钢渣集料轻质泡沫混凝土”（公开号：CN104529306A）是将钢渣破碎成0.45mm粉状颗粒，加入水玻璃、发泡剂、矿渣粉等，依靠发泡剂形成气泡来减轻墙体材料重量。专利“一种钢渣砂/河底污泥复合轻质隔墙板及其制作方法”（公开号：CN105130322A）同样是将钢渣破碎成粉状颗粒，加入河底污泥及各种助剂制备轻质墙体材料。
通过对文献资料的阅读发现，已有的利用钢渣制备轻质墙体材料的技术均与本发明所采用的将泡沫塑料颗粒经表面改性后填充至钢渣粗骨料搭接成的骨架中制备轻质墙体材料有着本质不同，与本发明相类似的钢渣—泡沫塑料墙体材料及方法尚未见文献报道。
技术实现要素：
本发明提供了一种使用钢渣和泡沫塑料颗粒生产的轻质墙体材料及方法，是以钢渣、泡沫塑料颗粒、外加剂、固结剂、砂、水为主要原料生产的轻质墙体材料及方法，在促进钢渣的资源化利用，减轻建筑物自重，提高建筑物墙体材料保温隔声性能，以及资源节约和环境保护方面具有积极意义。
本发明的技术方案是：使钢渣粗骨料颗粒相互搭接，在高强固结剂作用下构成承重骨架，为墙体材料提供强度保证。利用表面改性剂对泡沫塑料颗粒表面进行改性，使用水泥浆对泡沫塑料颗粒外表面进行裹覆，填充于钢渣粗骨料所形成的承重骨架空隙中，利用泡沫塑料的轻质低密度特性减轻材料自重，同时提高保温和隔声性能。
所述轻质墙体材料由以下重量百分比的原料制成：钢渣55%～65%，泡沫塑料颗粒10%～20%，固结剂8%～15%，外加剂0.15%～0.3%，山砂5%～10%，水9%～12%。
所述轻质墙体材料所用的钢渣为炼钢过程中排出的废渣，经破碎筛分制成的颗粒，粒径范围为4.75～16mm。
所述轻质墙体材料所用的泡沫塑料颗粒为使用表面改性剂改性后的聚苯乙烯塑料颗粒，粒径范围0.5～2mm。
所述轻质墙体材料所用的高强固结剂为52.5级普通硅酸盐水泥。
所述轻质墙体材料所用的外加剂为早强型聚羧酸系高性能减水剂。
所述轻质墙体材料所用的表面改性剂为氢氧化钠、水玻璃、硅烷偶联剂中的一种或几种。
所述轻质墙体材料生产方法，具体步骤为：
（1）钢渣原料准备：将钢渣经破碎、筛分后制成粒径在4.75～16mm之间的颗粒，待用；
（2）泡沫塑料颗粒预处理：将泡沫塑料颗粒倒入由表面改性剂配制成的溶液，浸泡1h。取出后再将颗粒放入水泥净浆中搅拌，待泡沫塑料颗粒表面完全粘附水泥浆后取出，晾干并将颗粒分散备用。
（3）搅拌：按照钢渣和泡沫塑料颗粒墙体材料的重量百分比，将其他原料计量后送入搅拌机搅拌，搅拌时间2～5min，再送入砌块成型机压制成型，成型压力不得超过3～5MPa。
（4）养护：采取自然洒水养护方式，成型后24h内禁止洒水。
本发明的有益效果是：把对环境有污染且亟待处理的钢渣与经过表面改性处理后的泡沫塑料颗粒一起制备轻质墙体材料，可在不降低墙体材料强度的前提下，大幅减小重量，同时改善墙体的保温和隔声性能，具有显著的社会、经济和环保效益。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：一种使用钢渣和泡沫塑料颗粒制备的轻质墙体材料由以下重量份数的原料制成：钢渣颗粒55份、泡沫塑料颗粒20份、固结剂8份、外加剂0.15份、山砂5份、水11.85份。
所述钢渣由炼钢过程中排出的废渣经破碎筛分制成的颗粒，粒径范围为4.75～16mm。
所述泡沫塑料颗粒为使用表面改性剂改性后的聚苯乙烯塑料颗粒，粒径范围0.5～2mm，其中表面改性剂溶液由氢氧化钠溶液、硅烷偶联剂溶液、水玻璃溶液按1：1：3比例配制。
所述固结剂为52.5级普通硅酸盐水泥。
所述外加剂为早强型聚羧酸系高性能减水剂。
制备方法的具体步骤为：
先将计量好的钢渣泡沫塑料颗粒墙体材料以及其他各原料导入搅拌机搅拌2min，再将拌合物经料仓输送至砌块成型机进行布料。布料结束后启动砌块成型机压制成型，成型压力控制为3MPa。砌块成型后先在栈板上置于生产车间24h。24h后将砌块移至室外码垛堆放，每天洒水养护。
按照上述配比与方法制得的轻质墙体砌块，其性能如下：28d抗压强度16.2MPa，,与使用传统方法生产的钢渣砌块重量减轻40%，保温性提高25%，隔声性提高22%。
实施例2：一种使用钢渣和泡沫塑料颗粒制备的轻质墙体材料由以下重量份数的原料制成：钢渣颗粒65份、泡沫塑料颗粒10份、固结剂9份、外加剂0.3份、山砂5.7份、水10份。
所述钢渣由炼钢过程中排出的废渣经破碎筛分制成的颗粒，粒径范围为4.75～16mm。
所述泡沫塑料颗粒为使用表面改性剂改性后的聚苯乙烯塑料颗粒，粒径范围0.5～2mm，其中表面改性剂溶液由氢氧化钠溶液、硅烷偶联剂溶液、水玻璃溶液按1：1：3比例配制。
所述固结剂为52.5级普通硅酸盐水泥。
所述外加剂为早强型聚羧酸系高性能减水剂。
制备方法的具体步骤为：
先将计量好的钢渣和泡沫塑料颗粒墙体材料以及其他各原料导入搅拌机搅拌5min，再将拌合物经料仓输送至砌块成型机进行布料。布料结束后启动砌块成型机压制成型，成型压力控制为5MPa。砌块成型后先在栈板上置于生产车间24h。24h后将砌块移至室外码垛堆放，每天洒水养护。
按照上述配比与方法制得的轻质墙体砌块，其性能如下：28d抗压强度17.5MPa，,与使用传统方法生产的钢渣砌块重量减轻22%，保温性提高19%，隔声性提高17%。
实施例3：一种使用钢渣和泡沫塑料颗粒制备的轻质墙体材料由以下重量份数的原料制成：钢渣颗粒57.8份、泡沫塑料颗粒10份、固结剂10份、外加剂0.2份、山砂10份、水12份。
所述钢渣由炼钢过程中排出的废渣经破碎筛分制成的颗粒，粒径范围为4.75～16mm。
所述泡沫塑料颗粒为使用表面改性剂改性后的聚苯乙烯塑料颗粒，粒径范围0.5～2mm，其中表面改性剂溶液由氢氧化钠溶液、硅烷偶联剂溶液、水玻璃溶液按1：1：3比例配制。
所述固结剂为52.5级普通硅酸盐水泥。
所述外加剂为早强型聚羧酸系高性能减水剂。
制备方法的具体步骤为：
先将计量好的钢渣泡沫塑料颗粒墙体材料以及其他各原料导入搅拌机搅拌4min，再将拌合物经料仓输送至砌块成型机进行布料。布料结束后启动砌块成型机压制成型，成型压力控制为4MPa。砌块成型后先在栈板上置于生产车间24h。24h后将砌块移至室外码垛堆放，每天洒水养护。
按照上述配比与方法制得的轻质墙体砌块，其性能如下：28d抗压强度18.5MPa，,与使用传统方法生产的钢渣砌块重量减轻35%，保温性提高20%，隔声性提高18%。
实施例4：一种使用钢渣和泡沫塑料颗粒制备的轻质墙体材料由以下重量份数的原料制成：钢渣颗粒58份、泡沫塑料颗粒15份、固结剂10份、外加剂0.2份、山砂6.8份、水10份。
所述钢渣由炼钢过程中排出的废渣经破碎筛分制成的颗粒，粒径范围为4.75～16mm。
所述泡沫塑料颗粒为使用表面改性剂改性后的聚苯乙烯塑料颗粒，粒径范围0.5～2mm，其中表面改性剂溶液由氢氧化钠溶液、硅烷偶联剂溶液、水玻璃溶液按1：1：3比例配制。
所述固结剂为52.5级普通硅酸盐水泥。
所述外加剂为早强型聚羧酸系高性能减水剂。
制备方法的具体步骤为：
先将计量好的钢渣泡沫塑料颗粒墙体材料以及其他各原料导入搅拌机搅拌2min，再将拌合物经料仓输送至砌块成型机进行布料。布料结束后启动砌块成型机压制成型，成型压力控制为5MPa。砌块成型后先在栈板上置于生产车间24h。24h后将砌块移至室外码垛堆放，每天洒水养护。
按照上述配比与方法制得的轻质墙体砌块，其性能如下：28d抗压强度15.6MPa，,与使用传统方法生产的钢渣砌块重量减轻25%，保温性提高23%，隔声性提高20%。
以上对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。