本發(fā)明涉及一種使用鋼渣和泡沫塑料顆粒制備的輕質墻體材料及方法，屬于建筑材料技術領域。

背景技術：

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，每年各種工業(yè)廢棄物產(chǎn)生量巨大。鋼渣是煉鋼過程中排出的熔渣，是冶煉行業(yè)的主要固體副產(chǎn)物。它主要成分為硅酸二鈣、硅酸三鈣、鐵酸鈣、RO相等。2010年我國鋼渣產(chǎn)生量9000萬噸，利用率為22%，全國累計堆存量超3億噸，帶來占用耕地、污染土壤、破壞生態(tài)等問題，亟待處理。

另一方面，我國城鎮(zhèn)設施建設需要大量建筑材料，消耗大量不可再生的天然砂石資源。如果以鋼渣取代砂石制備墻體材料，不僅可以節(jié)約大量的天然砂石資源，同時解決鋼渣堆積無法處理的難題。經(jīng)檢測，鋼渣顆粒具有強度高，耐磨性能耗等優(yōu)點，但至今鋼渣仍沒有在墻體材料中進行大規(guī)模使用，主要原因在于鋼渣顆粒密度較大（約比碎石高出40%），直接用于墻體材料會增大建筑物重量。

本發(fā)明將鋼渣粗骨料顆粒在高強固結劑作用下相互搭接構成承重骨架，為墻體材料提供強度保證；利用表面改性劑對泡沫塑料顆粒表面進行改性，使其由疏水性轉變?yōu)橛H水性；再使用水泥漿對泡沫塑料顆粒外表面進行裹覆，填充于鋼渣粗骨料所形成的承重骨架空隙中，利用泡沫塑料的輕質低密度特性減輕材料自重，同時提高材料的保溫和隔聲性能。

經(jīng)過文獻檢索發(fā)現(xiàn)，專利“一種鋼渣聚苯乙烯泡沫塑料復合夾芯板”（公布號CN201581547U）、“一種鋼渣輕質加芯隔板墻”（公開號CN101634176A）是通過在鋼渣墻板中間增置泡沫塑料輕質板材的方式減輕墻體材料自重。專利“一種鋼渣集料輕質泡沫混凝土”（公開號：CN104529306A）是將鋼渣破碎成0.45mm粉狀顆粒，加入水玻璃、發(fā)泡劑、礦渣粉等，依靠發(fā)泡劑形成氣泡來減輕墻體材料重量。專利“一種鋼渣砂/河底污泥復合輕質隔墻板及其制作方法”（公開號：CN105130322A）同樣是將鋼渣破碎成粉狀顆粒，加入河底污泥及各種助劑制備輕質墻體材料。

通過對文獻資料的閱讀發(fā)現(xiàn)，已有的利用鋼渣制備輕質墻體材料的技術均與本發(fā)明所采用的將泡沫塑料顆粒經(jīng)表面改性后填充至鋼渣粗骨料搭接成的骨架中制備輕質墻體材料有著本質不同，與本發(fā)明相類似的鋼渣—泡沫塑料墻體材料及方法尚未見文獻報道。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種使用鋼渣和泡沫塑料顆粒生產(chǎn)的輕質墻體材料及方法，是以鋼渣、泡沫塑料顆粒、外加劑、固結劑、砂、水為主要原料生產(chǎn)的輕質墻體材料及方法，在促進鋼渣的資源化利用，減輕建筑物自重，提高建筑物墻體材料保溫隔聲性能，以及資源節(jié)約和環(huán)境保護方面具有積極意義。

本發(fā)明的技術方案是：使鋼渣粗骨料顆粒相互搭接，在高強固結劑作用下構成承重骨架，為墻體材料提供強度保證。利用表面改性劑對泡沫塑料顆粒表面進行改性，使用水泥漿對泡沫塑料顆粒外表面進行裹覆，填充于鋼渣粗骨料所形成的承重骨架空隙中，利用泡沫塑料的輕質低密度特性減輕材料自重，同時提高保溫和隔聲性能。

所述輕質墻體材料由以下重量百分比的原料制成：鋼渣55%～65%，泡沫塑料顆粒10%～20%，固結劑8%～15%，外加劑0.15%～0.3%，山砂5%～10%，水9%～12%。

所述輕質墻體材料所用的鋼渣為煉鋼過程中排出的廢渣，經(jīng)破碎篩分制成的顆粒，粒徑范圍為4.75～16mm。

所述輕質墻體材料所用的泡沫塑料顆粒為使用表面改性劑改性后的聚苯乙烯塑料顆粒，粒徑范圍0.5～2mm。

所述輕質墻體材料所用的高強固結劑為52.5級普通硅酸鹽水泥。

所述輕質墻體材料所用的外加劑為早強型聚羧酸系高性能減水劑。

所述輕質墻體材料所用的表面改性劑為氫氧化鈉、水玻璃、硅烷偶聯(lián)劑中的一種或幾種。

所述輕質墻體材料生產(chǎn)方法，具體步驟為：

（1）鋼渣原料準備：將鋼渣經(jīng)破碎、篩分后制成粒徑在4.75～16mm之間的顆粒，待用；

（2）泡沫塑料顆粒預處理：將泡沫塑料顆粒倒入由表面改性劑配制成的溶液，浸泡1h。取出后再將顆粒放入水泥凈漿中攪拌，待泡沫塑料顆粒表面完全粘附水泥漿后取出，晾干并將顆粒分散備用。

（3）攪拌：按照鋼渣和泡沫塑料顆粒墻體材料的重量百分比，將其他原料計量后送入攪拌機攪拌，攪拌時間2～5min，再送入砌塊成型機壓制成型，成型壓力不得超過3～5MPa。

（4）養(yǎng)護：采取自然灑水養(yǎng)護方式，成型后24h內禁止灑水。

本發(fā)明的有益效果是：把對環(huán)境有污染且亟待處理的鋼渣與經(jīng)過表面改性處理后的泡沫塑料顆粒一起制備輕質墻體材料，可在不降低墻體材料強度的前提下，大幅減小重量，同時改善墻體的保溫和隔聲性能，具有顯著的社會、經(jīng)濟和環(huán)保效益。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。

實施例1：一種使用鋼渣和泡沫塑料顆粒制備的輕質墻體材料由以下重量份數(shù)的原料制成：鋼渣顆粒55份、泡沫塑料顆粒20份、固結劑8份、外加劑0.15份、山砂5份、水11.85份。

所述鋼渣由煉鋼過程中排出的廢渣經(jīng)破碎篩分制成的顆粒，粒徑范圍為4.75～16mm。

所述泡沫塑料顆粒為使用表面改性劑改性后的聚苯乙烯塑料顆粒，粒徑范圍0.5～2mm，其中表面改性劑溶液由氫氧化鈉溶液、硅烷偶聯(lián)劑溶液、水玻璃溶液按1：1：3比例配制。

所述固結劑為52.5級普通硅酸鹽水泥。

所述外加劑為早強型聚羧酸系高性能減水劑。

制備方法的具體步驟為：

先將計量好的鋼渣泡沫塑料顆粒墻體材料以及其他各原料導入攪拌機攪拌2min，再將拌合物經(jīng)料倉輸送至砌塊成型機進行布料。布料結束后啟動砌塊成型機壓制成型，成型壓力控制為3MPa。砌塊成型后先在棧板上置于生產(chǎn)車間24h。24h后將砌塊移至室外碼垛堆放，每天灑水養(yǎng)護。

按照上述配比與方法制得的輕質墻體砌塊，其性能如下：28d抗壓強度16.2MPa，,與使用傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的鋼渣砌塊重量減輕40%，保溫性提高25%，隔聲性提高22%。

實施例2：一種使用鋼渣和泡沫塑料顆粒制備的輕質墻體材料由以下重量份數(shù)的原料制成：鋼渣顆粒65份、泡沫塑料顆粒10份、固結劑9份、外加劑0.3份、山砂5.7份、水10份。

所述鋼渣由煉鋼過程中排出的廢渣經(jīng)破碎篩分制成的顆粒，粒徑范圍為4.75～16mm。

所述泡沫塑料顆粒為使用表面改性劑改性后的聚苯乙烯塑料顆粒，粒徑范圍0.5～2mm，其中表面改性劑溶液由氫氧化鈉溶液、硅烷偶聯(lián)劑溶液、水玻璃溶液按1：1：3比例配制。

所述固結劑為52.5級普通硅酸鹽水泥。

所述外加劑為早強型聚羧酸系高性能減水劑。

制備方法的具體步驟為：

先將計量好的鋼渣和泡沫塑料顆粒墻體材料以及其他各原料導入攪拌機攪拌5min，再將拌合物經(jīng)料倉輸送至砌塊成型機進行布料。布料結束后啟動砌塊成型機壓制成型，成型壓力控制為5MPa。砌塊成型后先在棧板上置于生產(chǎn)車間24h。24h后將砌塊移至室外碼垛堆放，每天灑水養(yǎng)護。

按照上述配比與方法制得的輕質墻體砌塊，其性能如下：28d抗壓強度17.5MPa，,與使用傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的鋼渣砌塊重量減輕22%，保溫性提高19%，隔聲性提高17%。

實施例3：一種使用鋼渣和泡沫塑料顆粒制備的輕質墻體材料由以下重量份數(shù)的原料制成：鋼渣顆粒57.8份、泡沫塑料顆粒10份、固結劑10份、外加劑0.2份、山砂10份、水12份。

所述鋼渣由煉鋼過程中排出的廢渣經(jīng)破碎篩分制成的顆粒，粒徑范圍為4.75～16mm。

所述泡沫塑料顆粒為使用表面改性劑改性后的聚苯乙烯塑料顆粒，粒徑范圍0.5～2mm，其中表面改性劑溶液由氫氧化鈉溶液、硅烷偶聯(lián)劑溶液、水玻璃溶液按1：1：3比例配制。

所述固結劑為52.5級普通硅酸鹽水泥。

所述外加劑為早強型聚羧酸系高性能減水劑。

制備方法的具體步驟為：

先將計量好的鋼渣泡沫塑料顆粒墻體材料以及其他各原料導入攪拌機攪拌4min，再將拌合物經(jīng)料倉輸送至砌塊成型機進行布料。布料結束后啟動砌塊成型機壓制成型，成型壓力控制為4MPa。砌塊成型后先在棧板上置于生產(chǎn)車間24h。24h后將砌塊移至室外碼垛堆放，每天灑水養(yǎng)護。

按照上述配比與方法制得的輕質墻體砌塊，其性能如下：28d抗壓強度18.5MPa，,與使用傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的鋼渣砌塊重量減輕35%，保溫性提高20%，隔聲性提高18%。

實施例4：一種使用鋼渣和泡沫塑料顆粒制備的輕質墻體材料由以下重量份數(shù)的原料制成：鋼渣顆粒58份、泡沫塑料顆粒15份、固結劑10份、外加劑0.2份、山砂6.8份、水10份。

所述鋼渣由煉鋼過程中排出的廢渣經(jīng)破碎篩分制成的顆粒，粒徑范圍為4.75～16mm。

所述泡沫塑料顆粒為使用表面改性劑改性后的聚苯乙烯塑料顆粒，粒徑范圍0.5～2mm，其中表面改性劑溶液由氫氧化鈉溶液、硅烷偶聯(lián)劑溶液、水玻璃溶液按1：1：3比例配制。

所述固結劑為52.5級普通硅酸鹽水泥。

所述外加劑為早強型聚羧酸系高性能減水劑。

制備方法的具體步驟為：

先將計量好的鋼渣泡沫塑料顆粒墻體材料以及其他各原料導入攪拌機攪拌2min，再將拌合物經(jīng)料倉輸送至砌塊成型機進行布料。布料結束后啟動砌塊成型機壓制成型，成型壓力控制為5MPa。砌塊成型后先在棧板上置于生產(chǎn)車間24h。24h后將砌塊移至室外碼垛堆放，每天灑水養(yǎng)護。

按照上述配比與方法制得的輕質墻體砌塊，其性能如下：28d抗壓強度15.6MPa，,與使用傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的鋼渣砌塊重量減輕25%，保溫性提高23%，隔聲性提高20%。

以上對本發(fā)明的具體實施例作了詳細說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施例，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。