一种以钢渣为主组分的可碳化配重块及其制备方法

本发明属于洗衣机配重块，尤其涉及一种以钢渣为主组分的可碳化配重块及其制备方法。

背景技术：

1、钢渣是钢铁冶炼过程中的非金属杂质与矿石中的杂质组成，其是炼铁过程中产生的固体废弃物，目前的主要处理方式为露天堆弃，对环境造成了极大压力。现有的钢渣利用方式，如将其作为道路基层填料、生产水泥的掺合料等，未能充分发挥钢渣自身的特性，经济附加值低。钢渣中的主要矿物相为γ型硅酸二钙、硅酸三钙、钙镁橄榄石以及金属氧化物相。其中，γ型硅酸二钙具有很强的碳化活性，可以和co2反应生成将其它物料胶结为整体并具有一定强度的物质。钢渣的固碳特性使其成为一种捕集和储存co2的有效方法，因此制备一种以钢渣为主组分的可碳化建筑材料，不仅可以具有高的固废利用率，同时也可以起到提升碳吸附量的作用。

2、滚筒洗衣机的配重块是用来平衡机器在运转时由于内部零器件分布不均匀、运转时洗涤物重力偏转所造成的震动和晃动现象的重要组件。洗衣机配重块需要具备较高的密度、力学性能及稳定性。目前，常用的洗衣机配重块材质通常为铸铁及混凝土。铸铁材质具有占用空间小、力学性能优越等优势，但其成本较高；混凝土材质成本低，但是所用配重混凝土中，需要用到较大量的水泥，同时采用铁矿石、钢渣骨料作为配重组分，因其密度与水泥基体材料的差异，导致成型困难，试样均匀性较差。中国发明专利cn114031347 a公开了一种洗衣机平衡块用高性能配重混凝土及其制备方法。该发明通过设计高性能配重混凝土配方，制备得到的配重混凝土具备高流态特性，抗压强度可达120mpa以上，通过调节组分和比例可使混凝土密度达到3300-4500kg/m3，但是水泥用量大幅提高，经济成本高，环境效益差。中国发明专利cn113754341 a公开了一种用于混凝土的改性剂、配重混凝土及其制备方法和用途。该发明采用聚羧酸减水剂、有机硅增强剂、可再分散性胶乳粉作为改性剂，降低低表观密度水泥及高表观密度铁矿石的用量。该发明的配重混凝土表观密度可达3300-3500kg/m3，强度等级达c30-c60。但是该专利采用钢渣、铁矿石两种配重组分复配，二者密度差异导致在成型过程中试样均匀性差。

3、因此，亟需开发一种质量稳定、固废利用率高且低碳环保的洗衣机配重块。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种以钢渣为主组分的可碳化配重块及其制备方法，解决现有技术中混凝土材质配重块水泥用量高、试样均匀性差且对环境不友好的技术问题。

2、第一方面，本发明提供一种以钢渣为主组分的可碳化配重块，其原料包括钢渣粗骨料和灌浆料：其中，按重量份计，钢渣粗骨料为1600-1900份，灌浆料的原料包括：水泥40-220份、钢渣粉800-1000份、硅灰0-88份、钢渣砂600-900份、水275-385份、减水剂11-33份。

3、第二方面，本发明提供一种以钢渣为主组分的可碳化配重块的制备方法，包括如下步骤：

4、将钢渣粗骨料置于模具中，并通过振动的方式使钢渣粗骨料紧密堆积；

5、将水泥、钢渣砂、钢渣粉、可选地硅灰、减水剂和水混合均匀，得到灌浆料；

6、在振动的条件下，将灌浆料倒入紧密堆积的钢渣粗骨料中，成型后经预养护、脱模、干燥、碳化养护，得到以钢渣为主组分的可碳化配重块。

7、与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

8、本发明采用以钢渣为主成分体系设计，充分利用了钢渣的碳化活性，提高试样的碳化程度，实现了高固碳量、环保型配重材料的制备。钢渣粉中富含ca2+，可与co2反应生成caco3，固定co2的同时填充试样孔隙，提供试样强度，同时消耗钢渣中的游离氧化钙，解决了钢渣中游离氧化钙导致的安定性问题，提高试样的体积稳定性；钢渣骨料作为材料的主要骨架，钢渣表面疏松多孔的表面状态，可为后续的co2向内部扩散提供气体传输通道，提高试样的内部碳化程度。

9、本发明采用预置骨料技术制备配重混凝土，可有效防止配重混凝土中配重组分的沉降导致混凝土产生离析的问题，同时可大幅增加钢渣粗骨料的使用体积分数，保证配重块混凝土的表观密度；同时，采用钢渣砂和钢渣粉填充钢渣粗骨料的空隙，提高材料的紧密堆积程度，进一步提高配重混凝土的表观密度，解决了重混凝土中配重组分与试样均一性的矛盾。

技术特征：

1.一种以钢渣为主组分的可碳化配重块，其特征在于，所述以钢渣为主组分的可碳化配重块的原料包括钢渣粗骨料和灌浆料：其中，按重量份计，所述钢渣粗骨料为1600-1900份，所述灌浆料的原料包括：水泥40-220份、钢渣粉800-1000份、硅灰0-88份、钢渣砂600-900份、水275-385份、减水剂11-33份。

2.根据权利要求1所述以钢渣为主组分的可碳化配重块，其特征在于，所述水泥的强度等级为42.5及以上。

3.根据权利要求1所述以钢渣为主组分的可碳化配重块，其特征在于，所述水泥为普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥或硫铝酸盐水泥中的至少一种。

4.根据权利要求1所述以钢渣为主组分的可碳化配重块，其特征在于，所述钢渣粉为转炉钢渣经磨细后制备而成，表观密度≥3500kg/m3；所述钢渣粗骨料的粒径为10-15mm，其堆积密度≥1700kg/m3，压碎值＜12％；所述钢渣砂为钢渣粗骨料经破碎后得到，细度模数为3.1-3.6，表观密度≥3100kg/m3。

5.根据权利要求1所述以钢渣为主组分的可碳化配重块，其特征在于，所述硅灰的比表面积≥21m2/g；所述减水剂为聚羧酸减水剂，固含量35-40％，减水率为25-35％。

6.根据权利要求1所述以钢渣为主组分的可碳化配重块，其特征在于，所述灌浆料的原料包括：水泥66-132份、钢渣粉902-968份、硅灰0-66份、钢渣砂600-700份、水275-352份、减水剂11-33份。

7.根据权利要求1所述以钢渣为主组分的可碳化配重块，其特征在于，所述灌浆料的原料包括：水泥66-132份、钢渣粉902-968份、硅灰33-66份、钢渣砂600-700份、水275-352份、减水剂11-33份。

8.根据权利要求1所述以钢渣为主组分的可碳化配重块，其特征在于，所述钢渣粗骨料与灌浆料的质量比为(0.75-1)：1。

9.一种如权利要求1-8中任一项所述以钢渣为主组分的可碳化配重块的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

10.根据权利要求9所述以钢渣为主组分的可碳化配重块的制备方法，其特征在于，所述预养护的条件为：预养护温度为20℃±5℃、相对湿度大于50％，预养护时间＞12h；所述干燥的温度为80-120℃，所述干燥的时间为8-24h；所述碳化养护的条件为：co2浓度10％-100％，碳化湿度60-100％rh，碳化温度15-40℃，碳化压力0.1-0.3mpa，碳化时间＞12h。

技术总结
本发明公开一种以钢渣为主组分的可碳化配重块及其制备方法。其原料包括钢渣粗骨料和灌浆料：其中，灌浆料的原料包括：水泥、钢渣粉、硅灰、钢渣砂、水、减水剂。本发明采用以钢渣为主成分体系设计，充分利用了钢渣的碳化活性，提高试样的碳化程度，实现了高固碳量、环保型配重材料的制备。本发明采用预置骨料技术制备配重混凝土，可有效防止配重混凝土中配重组分的沉降导致混凝土产生离析的问题，同时可大幅增加钢渣粗骨料的使用体积分数，保证配重块混凝土的表观密度；同时，采用钢渣砂和钢渣粉填充钢渣粗骨料的空隙，提高材料的紧密堆积程度，进一步提高配重混凝土的表观密度，解决了重混凝土中配重组分与试样均一性的矛盾。

技术研发人员：刘云鹏,王健涛,王发洲,刘志超,胡曙光
受保护的技术使用者：武汉理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/8