CN101143775A - 用于建筑砂浆的大掺量粉煤灰胶凝材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于建筑砂浆的大掺量粉煤灰胶凝材料及其制备方法，它是用下列重量百分比的原料经高速搅拌混合后得到的粉体：粉煤灰：55％～80％；水泥：5％～35％；硅灰：2％～10％；碱金属硫酸盐：0.5％～8％；碱金属硅酸盐：1％～5％。本发明显著提高了胶凝材料中粉煤灰的掺加量，改善了胶凝材料的施工性和抗折强度，降低了胶凝材料的压折比，降低了其标准稠度需水量，并且成本低、工艺简单，适合用作配制保温层面层的防护层砂浆如抗裂砂浆，可以提高抗裂砂浆的抗折强度、降低压折比和弹性模量，提高建筑砂浆的抗裂性能。

Description

用于建筑砂浆的大掺量粉煤灰胶凝材料及其制备方法
(一)技术领域
本发明涉及一种用于建筑砂浆的大掺量粉煤灰胶凝材料及其制备方法。
(二)背景技术
粉煤灰是火力发电厂排放的固体废物，现有粉煤灰的应用是直接或者采用机械磨细后，掺入石灰或水泥中作为建筑胶凝材料。  在传统技术中，用粉煤灰作为原材料生产胶凝材料时，通常粉煤灰的掺量都在40％以下，  当粉煤灰的掺量在40％以上时，得到的胶凝材料强度低，不能满足施工需要。通常建筑砂浆材料所用胶凝材料主要是用水泥或者在水泥中加入粉煤灰、石灰、激发剂，存在问题是粉煤灰掺加量较少，材料压折比高，需要用大量较昂贵的聚合物乳胶粉和纤维调整材料压折比；用传统胶凝材料在用于保温墙体的防护层砂浆时，不仅成本高，而且建筑砂浆抗裂性能差、抗折强度较低，影响建筑工程的质量，需要进一步改进。
(三)发明内容
本发明的目的是提供一种用于建筑砂浆的大掺量粉煤灰胶凝材料及其制备方法，解决胶凝材料用于建筑砂浆时粉煤灰掺量较低，成本需要进一步降低的问题；并解决粉煤灰胶凝材料用于建筑砂浆时，早期强度低、抗折强度较低、砂浆压折比高、抗裂性能差的技术难题。
本发明一种用于建筑砂浆的大掺量粉煤灰胶凝材料的技术方案：其特征在于它是用下列重量百分比的原料经高速搅拌混合后得到的粉体：
粉煤灰：          55％～80％；
水泥：            5％～35％；
硅灰：            2％～10％；
碱金属硫酸盐：    0.5％～8％；
碱金属硅酸盐：    1％～5％。
所述粉煤灰的细度为45μm方孔筛筛余不大于12％，比表面积大于550m2/kg。
所述水泥为标号42.5R的普通硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥中的至少一种。
所述硅灰的细度为45μm方孔筛筛余不大于1％，比表面积大于18000m2/kg。
所述碱金属硫酸盐是硫酸钠或硫酸钾，或上述两者的混合物。
所述碱金属硅酸盐是水玻璃或硅酸钾，或硅酸钠与硅酸钾的混合物。
一种用于建筑砂浆的大掺量粉煤灰胶凝材料的制备方法，其特征在于步骤如下：
步骤1，开机，称取水泥加入混合搅拌罐中；
步骤2，在混合搅拌罐中加入混合小料搅拌5～15min；
上述混合小料按以下方法制成：
a、先将配比量的碱金属硫酸盐与碱金属硅酸盐充分混合，使碱金属硫酸盐充分溶于碱金属硅酸盐中得到粘稠、均匀的料浆；
b、将制得的料浆与一小部分粉煤灰混合，这一小部分粉煤灰占粉煤灰总质量的3～8％，用高速捏合机搅拌3～5分钟，然后将物料干燥并粉碎，得到混合小料；
步骤3，再在混合搅拌罐中加入配比量的硅灰和剩余的粉煤灰继续搅拌5～15min；
步骤4，检验、出罐、包装。
上述在步骤3后可放出总质量的2～10％的物料，再将物料返回混合搅拌罐，继续搅拌3～8min。
有益效果：本发明克服了粉煤灰掺量不易超过40％的传统技术偏见，解决了胶凝材料用于建筑砂浆时粉煤灰掺量一直不能超过40％-50％的技术难题，解决了用于建筑砂浆的胶凝材料的成本需要进一步降低的难题。并解决了粉煤灰胶凝材料用于建筑砂浆时，早期强度低、抗折强度较低、砂浆压折比高、抗裂性能差的技术难题。
本发明以粉煤灰为主要原料，加入水泥、硅灰、碱金属硫酸盐及碱金属硅酸助剂，分别配制混合小料，分次高速搅拌混合得到，不用粉磨和煅烧，节约能源，设备投资少，生产工序简单，材料生产成本和能耗低，经济效益明显，并能够综合利用工业废物粉煤灰、减少环境污染。
胶凝材料水化时，在水泥、碱金属硫酸盐、碱金属硅酸盐的共同作用下，粉煤灰的坚硬外壳被打破，硅氧四面体解聚，使siO2和Al2O3更易于与碱金属硫酸盐、碱金属硅酸盐反应生成水化硅酸钙(C-S-H)和钙矾石，并且硅灰可以调节体系的pH值，使钙矾石晶体生长为致密的柱状，有利于胶凝材料的强度，尤其是抗折强度的增长。
水泥、碱金属硫酸盐、碱金属硅酸盐经高速搅拌混合后与粉煤灰球体充分接触，水化时加快粉煤灰球体的腐蚀，促进粉煤灰的硅铝成分形成具有早强功能的产物钙矾石。
粉煤灰中的球形玻璃体具有形态效应和微集料效应，起到减水作用，使制成的粉煤灰胶凝材料标准稠度需水量低，施工性好。
本发明提供的用于建筑砂浆的大掺量粉煤灰胶凝材料可提高材料的抗折强度，可降低材料的压折比，适合配制保温层面层的抗裂砂浆，配制而成的抗裂砂浆具有弹性模量低、压折比小、抗裂性能大大提高等特点。
用本发明配制的胶凝材料性能检测如下表：
项目 指标
外观 均匀无结块
细度 45μm方孔筛筛余不得超过10.0％
凝结时间 初凝不得早于45min，终凝不得迟于10h。
体积安定性 合格
材料性能检测结果如下：
项目 材料2 材料3 材料4 材料5 材料6 材料7 材料8
外观 均匀 均匀 均匀 均匀 均匀 均匀 均匀
细度(45μm筛)筛余％ 5.2 4.9 5.2 4.8 5.0 5.1 4.9
初凝时间(h:min) 2:10 2:35 2:40 3:10 3:15 2:35 4:10
终凝时间(h:min) 3:05 3:25 3:45 4:05 4:00 3:25 5:05
体积安全性 合格 合格 合格 合格 合格 合格 合格
用本发明配制的胶凝材料与42.5R普通硅酸盐水泥的主要性能对比如下：物理性能对比：
品种 体积安定性 标准稠度需水量(g/500g) 凝结时间(h:min)
初凝 终凝
42.5R普硅水泥 合格 142.5 2:10 3:20
本发明 合格 120.5 2:40 3:55
力学性能对比：
品种 抗折强度(MPa) 抗压强度(MPa)
3d 7d 28d 3d 7d 28d
42.5R普硅水泥 6.43 7.90 8.56 34.6 48.5 54.5
本发明 6.13 8.10 9.05 31.1 45.4 53.6
用本发明配制的抗裂砂浆的力学性能与传统抗裂砂浆的对比：
品种 抗折强度(MPa) 抗压强度(MPa) 压折比
3d 28d 3d 28d 28d
用42.5R普硅水泥配制的抗裂砂浆 3.25 5.60 12.6 31.4 5.61
用本发明配制的抗裂砂浆 3.05 6.25 10.5 22.3 3.57
以上实验引用下列标准：《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》(GB/T1346-2001)，  《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》(GB/T 17671-1999)。从表1可见，本发明的标准稠度需水量少，因此，同样加水量的条件下，本发明的施工性比普通水泥好。从表2可见，本发明的3d强度比42.5R普硅水泥稍低，7d和28d强度接近42.5R普硅水泥，其中抗折强度比42.5R普硅水泥高。从表3可见，用42.5R普硅水泥配制的抗裂砂浆压折比为5.61，本发明配制的砂浆压折比为3.57，可见本发明可以大幅度降低砂浆压折比提高砂浆抗裂性。因此，本发明具有较高的抗折强度，可以大幅度降低砂浆压折比。本发明配制的用于建筑砂浆的大掺量粉煤灰胶凝材料可用于配制建筑保温用抗裂砂浆、界面砂浆、胶粉料、面砖粘结砂浆、面砖勾缝胶粉等。
(四)具体实施方式
按重量计算配比的实施例见下表：
原料(％) 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7
粉煤灰 55 55 60 60 65 70 80
水泥 35 30 35 30 30 10 10
硅灰 7 10 2 5 2 7 5
碱金属硫酸盐(硫酸钠) 2 2 0.5 3 1 8 2
碱金属硅酸盐(水玻璃) 1 3 2.5 2 2 5 3
各实施例的抗折强度和抗压强度检测值见下表。
品种 抗折强度(MPa) 抗压强度(MPa)
3d 7d 28d 3d 7d 28d
实施例1 6.13 8.10 9.05 31.1 45.4 53.6
实施例2 6.45 7.95 8.58 35.2 42.8 48.5
实施例3 4.55 5.68 6.05 20.5 30.5 45.5
实施例4 5.85 7.96 8.97 35.5 44.6 56.8
实施例5 5.54 6.68 7.56 30.3 42.9 52.8
实施例6 5.25 5.43 5.97 14.63 19.90 23.02
实施例7 4.95 5.15 5.35 12.85 16.90 22.75
本发明用于建筑砂浆的大掺量粉煤灰胶凝材料是用下列重量百分比的原料经高速搅拌混合后得到的粉体：粉煤灰：55％～80％；水泥：5％～35％；硅灰：2％～10％；碱金属硫酸盐：0.5％～8％；碱金属硅酸盐：1％～5％。
上述粉煤灰的细度为45μm方孔筛筛余不大于12％，比表面积大于550m2/kg。
上述水泥为标号42.5R的普通硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥中的至少一种。
上述硅灰的细度为45μm方孔筛筛余不大于1％，比表面积大于18000m2/kg。
上述碱金属硫酸盐为无结晶水的白色粉末，是硫酸钠、硫酸钾中的至少一种。
上述硫酸钠可部分或全部由硫酸钾、硫酸锂等替代。
上述碱金属硅酸盐是水玻璃、硅酸钾中的至少一种或硅酸钠与硅酸钾的混合物，其模数为3∶1，固含量为30％。
本发明用于建筑砂浆的大掺量粉煤灰胶凝材料的制备方法步骤如下(按重量百分比)：
步骤1，开机，称取700Kg水泥加入混合搅拌罐中。
步骤2，在混合搅拌罐中加入混合小料160Kg搅拌10min。
上述混合小料按以下方法制成：
a、先将硫酸钠40Kg与硅酸钠20Kg充分混合，使碱金属硫酸盐充分溶于碱金属硅酸盐中得到粘稠、均匀的料浆；
b、将制得的料浆与100Kg粉煤灰混合，用高速捏合机搅拌3～5分钟，搅拌速度900转/分钟，然后将物料干燥并粉碎，得到混合小料；
步骤3，再在混合搅拌罐中加入140Kg硅灰和1000Kg粉煤灰继续搅拌10min，搅拌速度60转/分钟。
上述在步骤3后，为使粉体更加均匀，可放出总质量的100Kg的物料，再将物料返回混合搅拌罐，继续搅拌5min。
步骤4，检验、出罐、包装50Kg/袋。

Claims (8)

1.一种用于建筑砂浆的大掺量粉煤灰胶凝材料，其特征在于它是用下列重量百分比的原料经高速搅拌混合后得到的粉体：
粉煤灰：          55％～80％；
水泥：            5％～35％；
硅灰：            2％～10％；
碱金属硫酸盐：    0.5％～8％；
碱金属硅酸盐：    1％～5％。
2.根据权利要求1所述用于建筑砂浆的大掺量粉煤灰胶凝材料，其特征在于：所述粉煤灰的细度为45μm方孔筛筛余不大于12％，比表面积大于550m2/kg。
3.根据权利要求1所述用于建筑砂浆的大掺量粉煤灰胶凝材料，其特征在于：所述水泥为标号42.5R的普通硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥中的至少一种。
4.根据权利要求1所述用于建筑砂浆的大掺量粉煤灰胶凝材料，其特征在于：所述硅灰的细度为45μm方孔筛筛余不大于1％，比表面积大于18000m2/kg。
5.根据权利要求1所述用于建筑砂浆的大掺量粉煤灰胶凝材料，其特征在于：所述碱金属硫酸盐是硫酸钠或硫酸钾，或上述两者的混合物。
6.根据权利要求1所述用于建筑砂浆的大掺量粉煤灰胶凝材料，其特征在于：所述碱金属硅酸盐是水玻璃或硅酸钾，或硅酸钠与硅酸钾的混合物。
7.一种根据权利要求1至6中任一项所述的用于建筑砂浆的大掺量粉煤灰胶凝材料的制备方法，其特征在于步骤如下：
步骤1，开机，称取水泥加入混合搅拌罐中；
步骤2，在混合搅拌罐中加入混合小料搅拌5～15min；
上述混合小料按以下方法制成：
a、先将配比量的碱金属硫酸盐与碱金属硅酸盐充分混合，使碱金属硫酸盐充分溶于碱金属硅酸盐中得到粘稠、均匀的料浆；
b、将制得的料浆与一小部分粉煤灰混合，这一小部分粉煤灰占粉煤灰总质量的3～8％，用高速捏合机搅拌3～5分钟，然后将物料干燥并粉碎，得到混合小料；
步骤3，再在混合搅拌罐中加入配比量的硅灰和剩余的粉煤灰继续搅拌5～15min；
步骤4，检验、出罐、包装。
8.根据权利要求7所述的用于建筑砂浆的大掺量粉煤灰胶凝材料的制备方法，其特征在于：上述在步骤3后放出总质量的2～10％的物料，再将物料返回混合搅拌罐，继续搅拌3～8min。
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Assignee: Beijing Zhenli Energy-saving Environmental Protection Technology Co.,Ltd.

Assignor: Beijing Zhenli Gaoxin Technology Co., Ltd.

Contract record no.: 2011110000206

Denomination of invention: Large adulteration quantity fly ash gel material for building mortar and preparation method thereof

Granted publication date: 20110202

License type: Exclusive License

Open date: 20080319

Record date: 20111229

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Granted publication date: 20110202

Termination date: 20140829

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