一种耐磨钢渣砂浆及其制备方法和用途与流程

1.本发明涉及建材制品领域，尤其涉及一种耐磨钢渣砂浆及其制备方法和用途。


背景技术：

2.钢渣砂是熔炼钢所得的渣，经初级粒化、干燥、筛分，采用或不采用机械粉碎处理制造而成。主要成分是硅酸钙、铁酸钙及其ro相(二价金属氧化物固熔体)。
3.砂浆是由胶凝材料，如水泥、石灰或粘土等和细骨料，如砂加水拌和而成。在日常建造领域中，砂浆的应用极为广泛，如，墙体的砌筑、抹灰等，还有些用于瓷砖的粘结、墙体表面、路面、地面或桥面等。而路面、地面或桥面等是需要增强耐磨性能的场地，如果耐磨性能较差的话，则会大大缩短其使用寿命，增加维护成本。
4.cn101538136公开了一种具有高保水性的预拌砂浆及其生产方法，预拌砂浆由高保性水泥、天然砂或人工砂以及水组成。但其抗抗压强度低。
5.cn108840636a公开了一种提高砂浆力学性能的制备方法，砂浆由405～1350份外加剂、450份普通硅酸盐水泥、405～1350份标准砂、225份水、0～5份聚羧酸减水剂组成，外加剂选自锂渣、粉煤灰或钢渣。其中钢渣粉的添加量可达到405～1350份。但其抗折、抗压强度低，耐磨性差。


技术实现要素：

6.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耐磨钢渣砂浆及其制备方法和用途，用于解决现有技术中存在的问题。
7.为实现上述目的及其他相关目的，本发明是通过以下技术方案获得的。
8.本发明的第一方面提供一种耐磨钢渣砂浆，所述耐磨钢渣砂浆包括如下重量份的原料：
[0009][0010]
本发明中耐磨钢渣砂浆的磨耗量≤0.4kg/m2，磨耗量的检测参照《50081-2019混凝土物理力学性能试验方法标准》；28天的抗压强度≥60mpa，达到c60等级以上，抗压强度检测参照《gb_t 50107-2010混凝土强度检验评定标准》。
[0011]
本技术中所述钢渣砂是由钢渣通过筛分处理后获得的。钢渣砂是炼钢工业的副产物，形成过程中夹杂了大量的铁相固熔体，从而具备优良的耐磨性和较高的强度，可以用以制备耐磨类材料。
[0012]
在某些实施方式中，以钢渣砂的总质量为基准计，所述钢渣砂的f.cao(游离氧化钙)＜3％。
[0013]
在某些实施方式中，以钢渣砂的总质量为基准计，所述钢渣砂的mfe(金属铁)≤1％。本发明中，钢渣砂为经过磨细的转炉钢渣粉，其中f-cao和mfe含量的检测方法参考《yb/t140～2009钢渣化学分析方法》进行。
[0014]
在某些实施方式中，所述钢渣砂的粒径为0.5～5mm。
[0015]
优选地，所述钢渣砂的粒径分布为0.5～1mm、0.8～3mm和3～5mm。
[0016]
优选地，以耐磨钢渣砂浆的总质量为基准计，粒径为0.8～3mm的钢渣砂的占比不低于30％。
[0017]
优选地，粒径分别为0.8～3mm、0.5～1mm和3～5mm的钢渣砂的质量比为(50～65)：(20～45)：(5～20)。
[0018]
在某些实施方式中，所述水泥为po42.5硅酸盐水泥。
[0019]
在某些实施方式中，所述聚羧酸减水剂(简写为pce)选自hpwr-r减水剂。
[0020]
本发明的第二方面提供如上文所述的耐磨钢渣砂浆的制备方法，包括如下步骤：各原料按照重量份进行混合，得到所述的耐磨钢渣砂浆。
[0021]
在某些实施方式中，制备步骤如下：
[0022]
水泥、减水剂和总水量的一部分水进行第一次混合，得到胶凝材料；
[0023]
钢渣砂预湿后，与一半所述胶凝材料进行第二次混合，然后加入剩余一半所述胶凝材料和剩余水进行第三次混合，得到所述的耐磨钢渣砂浆。
[0024]
优选地，一部分水占总水量的20wt％～60wt％。
[0025]
本发明的第三方面提供一种耐磨层，由如上文所述的耐磨钢渣砂浆形成。
[0026]
本发明的第四方面提供一种含有如上文所述的耐磨层的制品，所述的制品包括如上文所述的耐磨层以及由耐磨层所覆盖的路面或地面或桥面或设备。
[0027]
本发明提供一种耐磨钢渣砂浆及其制备方法，以钢渣砂为主，并替代铁刚砂、石等资源，与水泥和聚羧酸减水剂协同配伍，获得耐磨钢渣砂浆。利用大掺量钢渣砂得到的
[0028]
本技术得到的耐磨钢渣砂浆，具有高强度高耐磨性能，3d的抗压强度均在41mpa以上，83d的抗压强度在90mpa以上，磨损量≤0.4kg/m2，能广泛用于冶金、矿山、煤炭、电厂、焦化厂、水泥、化工等系统中的各种矿料槽、筒仓、灰库、库壁等内衬耐磨层以及水利水电、码头等有抗冲刷、抗磨要求的混凝土耐磨层，实现了钢渣高附加值产品的利用。
[0029]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0030]
1)本发明利用钢渣砂具有的特性，通过对不同粒径的钢渣砂选择，与水泥和聚羧酸减水剂形成高强度高耐磨钢渣砂浆，其具有耐磨性高，抗压强度高，耐久性好、使用期限长等特点，获得了经济附加值高的建材产品。
[0031]
2)本发明的耐磨钢渣砂浆拓展钢渣固体废弃物的利用新途径，提升经济效益和社会效益，又节约了天然资源，符合国家循环经济利用政策，预期具有明显的社会经济和环境效益。
具体实施方式
[0032]
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士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及功效。
[0033]
在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下
述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。
[0034]
当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本发明中使用的所有技术和科学术语与本技术领域技术人员通常理解的意义相同。除实施例中使用的具体方法、设备、材料外，根据本技术领域的技术人员对现有技术的掌握及本发明的记载，还可以使用与本发明实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本发明。
[0035]
本发明的第一方面提供一种耐磨钢渣砂浆，所述耐磨钢渣砂浆包括如下重量份的原料：
[0036][0037]
本发明中耐磨钢渣砂浆的磨耗量≤0.4kg/m2，磨耗量的检测参照《50081-2019混凝土物理力学性能试验方法标准》；28天的抗压强度≥60mpa，达到c60等级以上，抗压强度检测参照《gb_t 50107-2010混凝土强度检验评定标准》。
[0038]
优选地，所述钢渣砂的重量份可以为75～85份，也可以为80～110份，也可以为100～130份。在某个优选的实施方式中，为85份、90份和100份。
[0039]
优选地，所述聚羧酸减水剂的重量份可以为12～13.5份，也可以为13～14.5份，也可以为14～15份。在某个优选的实施方式中，为12份、12.6份、13.2份、13.8份、14.4份和15.6份。
[0040]
优选地，所述水泥为po42.5硅酸盐水泥。购买自太仓海螺水泥有限公司。
[0041]
优选地，所述聚羧酸减水剂选自hpwr-r减水剂。具体购买自苏州易斯特公司。
[0042]
优选地，以钢渣砂的总质量为基准计，所述钢渣砂的f.cao＜3％，所述钢渣砂的mfe≤1％。
[0043]
优选地，所述钢渣砂的粒径为0.5～5mm。
[0044]
更优选地，所述钢渣砂的粒径分布为0.5～1mm、0.8～3mm和3～5mm。
[0045]
进一步优选地，以耐磨钢渣砂浆的总质量为基准计，0.8～3mm粒径的钢渣砂的添加量为30％以上。优选地，所述钢渣砂的添加量为30％～65％。更优选地，可以为30～45％，也可以为40～55％，也可以为50～65％。具体地，为30％、32％和33％。
[0046]
进一步优选地，粒径分别为0.8～3mm、0.5～1mm和3～5mm的钢渣砂的质量比为(50～65)：(20～45)：(5～20)。较佳地，质量比可以为(50～65)：(20～45)：(5～10)，也可以为(50～65)：(20～45)：(8～15)，也可以为((50～65)：(20～45)：(12～20)。在某个优选的实施方式中，为50:5:45、50:10:40、50:15:35、50:20:30、50:15:25、50:15:20。
[0047]
本发明的另一方面提供如上文所述的耐磨钢渣砂浆的制备方法，包括如下步骤：各原料按照重量份进行混合，得到所述的耐磨钢渣砂浆。
[0048]
优选地，制备步骤如下：
[0049]
水泥、减水剂和总水量的一部分水进行第一次混合，得到胶凝材料；
[0050]
钢渣砂预湿后，与一半所述胶凝材料进行第二次混合，然后加入剩余一半所述胶凝材料和剩余水进行第三次混合，得到所述的耐磨钢渣砂浆。
[0051]
更优选地，一部分水占总水量的20wt％～60wt％。进一步优选地，也可以为20wt％～45wt％，也可以为30wt％～50wt％，也可以为45wt％～60wt％。在某个优选的实施方式中，为40wt％。
[0052]
本发明的另一方面提供一种耐磨层，由如上文所述的耐磨钢渣砂浆形成。如冶金、矿山、煤炭、电厂、焦化厂、水泥、化工等系统中的各种矿料槽、筒仓、灰库、库壁等内衬耐磨层以及水利水电、码头等有抗冲刷、抗磨要求的混凝土耐磨层。
[0053]
本发明的另一方面提供一种含有如上文所述的耐磨层的制品，所述的制品包括如上文所述的耐磨层以及由耐磨层所覆盖的路面或地面或桥面或设备。所述设备选自料槽、料仓。
[0054]
本技术的下述实施例中，聚羧酸减水剂选自hpwr-r减水剂，购买自苏州易斯特公司。
[0055]
本技术的下述实施例中，以钢渣砂的总质量为基准计，钢渣砂的f.cao(游离氧化钙)为2.1～2.5％，钢渣砂的mfe(金属铁)为0.6～0.8％。
[0056]
本技术的下述实施例中，po42.5硅酸盐水泥，购买自海螺集团。
[0057]
实施例1-6
[0058]
实施例1-6的耐磨钢渣砂浆的配方见表1。
[0059]
耐磨钢渣砂浆的制备方法如下：
[0060]
1)按照配方称取水泥和总水量的40wt％，放入封闭容器中预拌45秒至均匀状态，然后加入减水剂继续搅拌混合，得到半胶凝材料。
[0061]
2)按照配方称取不同粒径的钢渣砂进行混合并提前1小时预湿，将预湿后的钢渣砂混合物与一半的胶凝材料于小型卧式搅拌机混合搅拌22秒后，再加入另一半的胶凝材料并匀速加水搅拌45秒，该搅拌方式使得物料搅拌均匀，防止骨料结团产生，得到耐磨钢渣砂浆。
[0062]
对比例1
[0063]
本对比例1中，以3～5mm钢渣砂和0.8～3mm钢渣砂作为耐磨骨料，得到普通砂浆。
[0064]
普通砂浆的配方如下：
[0065][0066]
采用同实施例1的制备方法，得到普通砂浆。
[0067]
对比例2
[0068]
本对比例2中，以3～5mm钢渣砂和0.5～1mm钢渣砂作为耐磨骨料，得到普通砂浆。
[0069]
普通砂浆的配方如下：
[0070][0071]
采用同实施例1的制备方法，得到普通砂浆。
[0072]
对比例3
[0073]
本对比例3中，以0.8～3mm钢渣砂和0.5～1mm钢渣砂作为耐磨骨料，得到普通砂浆。
[0074]
普通砂浆的配方如下：
[0075][0076]
采用同实施例1的制备方法，得到普通砂浆。
[0077]
对比例4
[0078]
本对比例4中，同实施例6，但是粒径为0.8～3mm钢渣砂的比例小于30％。
[0079]
对比例5
[0080]
本对比例5中，同实施例6，但是不添加减水剂。
[0081]
将实施例1-6得到的耐磨钢渣砂浆和对比例1得到的普通砂浆分别送入胶砂试模，放在振动台上振动4-8秒，得到胶砂试块，并随模具入养护窑养护。养护窑养护的温度为5℃-45℃，湿度大于75％，养护时间3d和28d。
[0082]
养护结束后取出，进行抗折强度、抗压强度和磨损性能测试，抗折强度、抗压强度和磨损性能测试按照《50081-2019混凝土物理力学性能试验方法标准》进行检测。结果见表1。
[0083]
表1
[0084][0085]
从表1可知，相比与对比例1、对比例2和对比例3中两种粒径的钢渣砂，本技术通过三种粒径钢渣砂复配得到的钢渣砂浆的3d、83d的抗折、抗压强度、耐磨量都比较高；相比与钢渣砂的添加量小于30％的对比例4，本技术的钢渣砂浆提高了83d的抗折、抗压强度和磨损量；相比与不添加减水剂和钢渣砂的添加量超过30％的对比例5，本技术的钢渣砂浆提高了83d的抗折、抗压强度和磨损量。综合说明，本技术中大量添加粒径为0.8～3mm钢渣砂得到的耐磨钢渣砂浆3d的抗压强度均在41mpa以上，83d抗压强度平均在90mpa以上，磨耗量≤0.4kg/m2。
[0086]
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。
[0087]
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。