CN101386494A - 一种复合胶凝材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合胶凝材料，由主料、无机辅料和有机添加剂组成，主料包含煅烧煤矸石粉，还包含高炉矿渣、粉煤灰中的至少一种，无机辅料为生石灰、熟石灰、硅酸钠、硫酸钠、亚硫酸钠、石膏的一种或一种以上；有机添加剂为甲基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、乳胶粉、木钠、木钙中的一种或一种以上；各原料含量为：煅烧煤矸石30～70重量份，高炉矿渣为20～50重量份，粉煤灰为20～50重量份，无机辅助料5～20重量份，有机添加剂5～0.5重量份。本材料使大量工业废渣得到利用，制备工艺简单，既环保又节能，可代替传统硅酸盐水泥，用于建筑工程、海堤工程、抢修工程、河道护坡工程或混凝土制品，降低成本。

Description

一种复合胶凝材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种以煤矸石、矿渣、粉煤灰为主要原料的复合胶凝材料及其制备方法， 可作为水泥替代品，属建筑材料。 背景技术

硅酸盐水泥是目前使用量最大的胶凝材料，由于硅酸盐水泥在生产过程中消耗大量 的资源和能源、排放物中含大量污染环境的物质以及某些性能上的缺陷，使它面临可持 续发展的挑战。作为生产水泥的原料石灰石，国内已经探明储量约为643亿吨。2006 年我国水泥产量达11亿吨，而2007年达13.6亿吨，照此发展速度，估计在50年内， 我国生产水泥用的石灰石资源将面临枯竭的危险，这对我们这样一个水泥生产大国来说 是一个非常严重的问题。因此，开发新型的辅助性胶凝材料，在一定程度上减少水泥产 量，对降低能源、资源的消耗，减小环境负荷具有十分重要的意义。与此同时，煤炭、 冶金、电力等行业每年产生大量的工业废渣一煤矸石、矿渣和粉煤灰等，这些废渣的堆 放不仅占用大量的农田，还污染大气、水源，影响人们的健康。煤矸石、矿渣和粉煤灰 的综合利用， 一能降低能源消耗，二能大量利用工业废渣，是节约资源、保护环境、实 现可持续发展的重要措施。矿渣、粉煤灰和自燃煤矸石等工业废渣作为混合材或掺合料 已经成功地应用到水泥或水泥混凝土中。目前，煤矸石在水泥中的利用，主要集中于将 其代替部分粘土质原料，掺于粘土配料中烧制普通硅酸盐水泥。 发明内容

本发明的目的在于提供一种性能好、无污染、成本低、工艺简单、废弃物回收利用 高的无机一有机—煤矸石/矿渣/粉煤灰复合胶凝材料及其制备方法。

本发明复合胶凝材料由主料、无机辅料和有机添加剂组成，所述主料为煅烧煤矸石 粉，还包含高炉矿渣、粉煤灰中的至少一种，无机辅料为生石灰、熟石灰、硅酸钠、硫 酸钠、亚硫酸钠或石膏的一种或一种以上：所述石膏包括天然石膏或脱硫石膏；有机添 加剂为甲基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、乳胶粉、木钠、木钙中的一种或一 种以上；各原料含量为：煅烧煤矸石30〜70重量份，高炉矿渣为20〜50重量份，粉煤

灰为20〜50重量份，无机辅助料5〜20重量份，有机添加剂5〜0.5重量份。

本发明的复合胶凝材料可以代替传统硅酸盐水泥，用于建筑工程、海堤工程、抢修 工程、河道护坡工程和混凝土制品。用本材料可加水拌和或采用质量浓度为1.5%硅烷 偶联剂水溶液拌和，后者可使砂胶强度提高1〜3个MPa。

本发明提供上述胶凝材料的制备方法，包括如下步骤：

(1) 煅烧煤矸石粉的制备：将煤矸石破碎至10mm以下，在75(TC〜820'C温度内进 行煅烧，煅烧时间为1〜2小时，烧后的煤矸石用风急冷，将冷却后的烧煤矸石与无机 辅料一起粉磨至比表面积300~400m2 / kg;

(2) 将高炉矿渣粉磨至比表面积450—500m2 / kg;

(3) 将粉煤灰粉磨至比表面积450—500mVkg;

(4) 将步骤（2)和/或（3)所得原料按重量比例加入步骤（1)所得粉料中，同时加 入有机添加剂，混合，搅拌得产品。

本发明胶凝剂具有以下优点：

(1) 主要原材料是煤矸石、矿渣和粉煤灰等工业废弃物，扩展了工业废弃的使用途

径；

(2) 生产过程简单，是一种短流程制备胶凝材料的工艺，劳动生产率高；

(3) 大量减排温室气体、有害气体，对环境污染小，具有绿色环保性；

(4) 大幅度节约能源，能耗仅为传统硅酸盐水泥的20〜40%;

(5) 提供了一种新型胶凝材料，创造了清洁生产的可持续发展的新型建材工业模式。

具体实施方式

以下各例中，所用原料高炉矿渣的活性指数按国家标准GB/T18046—2000测定，7 天活性指数不小于75%， 28天活性指数不小于95%;粉煤灰符合GB/T 1596-2005规定 II级以上，并经粉磨至比表面积450〜500m2 / kg。

实施例1

将煤矸石破碎至10mm以下，78(TC煅烧，保温1.5小时，煅烧后的煤矸石用风急 冷，将冷却后的烧煤矸石与无机辅助料（生石灰、石膏和硅酸钠） 一起粉磨至比表面积 370m2 / kg;然后加入比表面积为460 m2 / kg粉煤灰和有机添加剂（甲基纤维素和木钠），

混合均匀即制得复合胶凝材料。烧煤矸石：粉煤灰：无机辅助料：有机添加剂-60: 20: 20: 2 (重量比）。

经测试，所制得的胶凝材料初凝时间为262min、终凝时间为376min。胶砂试体3d 抗压强度为12.3MPa, 28d抗压强度为33.2MPa。

实施例2

将煤矸石破碎至10mm以下，在780'C温度煅烧，保温1.5小时，煅烧后的煤矸石 用风急冷，将冷却后的烧煤矸石与无辅助料（生石灰、石膏和硅酸钠） 一起粉磨至比表 面积370n^/kg;然后加入比表面积为4卯n^/kg矿渣粉和有机添加剂（甲基纤维素、

和木钠），混合均匀即制得复合胶凝材料。烧煤矸石：矿渣：无机添加剂：有机添加剂

=50: 30: 20: 2 (重量比）。经测试，所制得的胶凝材料初凝时间为162min、终凝时 间为252min。胶砂试体3d抗压强度为17.6MPa， 28d抗压强度为36.8MPa。

实施例3

将煤矸石破碎至10mm以下，在800'C温度煅烧，保温1小时，煅烧后的煤矸石用 风急冷，将冷却后的烧煤矸石与无机辅助料（熟石灰、脱硫石膏和硅酸钠） 一起粉磨至 比表面积350m2 / kg:然后加入比表面积为490 m2 / kg矿渣粉、460 m2 / kg粉煤灰和 有机添加剂（羟乙基纤维素、木钠），混合均匀即制得复合胶凝材料。烧煤奸石：矿渣： 粉煤灰：无机辅助料：有机添加剂=50: 30: 20: 25: 2.5 (重量比）。

经测试，所制得的胶凝材料初凝时间为192min、终凝时间为316min。胶砂试体3d 抗压强度为16.4MPa， 28d抗压强度为35.8MPa。

实施例4

将煤矸石破碎至10mm以下，在800'C温度煅烧，保温1小时，煅烧后的煤矸石用风急 冷，将冷却后的烧煤矸石与无机辅助料（熟石灰、脱硫石膏和硅酸钠） 一起粉磨至比表 面积370r^/kg;然后加入比表面积为490mVkg矿渣粉和有机添加剂（甲基纤维素、

乳胶粉和木钠），混合均匀即制得复合胶凝材料。烧煤矸石：矿渣：无机辅助料：有机 添加剂=30: 50: 15: 1.0 (重量比）。

经测试，所制得的胶凝材料初凝时间为102min、终凝时间为M5min。胶砂试体3d 抗压强度为19.6MPa， 28d抗压强度为46.6Pa。

Claims (2)

1. 一种复合胶凝材料，由主料、无机辅料和有机添加剂组成，其特征是所说主料包含煅烧煤矸石粉，还包含高炉矿渣、粉煤灰中的至少一种，所说无机辅料为生石灰、熟石灰、硅酸钠、硫酸钠、亚硫酸钠、石膏的一种或一种以上；所说有机添加剂为甲基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、乳胶粉、木钠、木钙中的一种或一种以上；各原料含量为：煅烧煤矸石30～70重量份，高炉矿渣为20～50重量份，粉煤灰为20～50重量份，无机辅助料5～20重量份，有机添加剂5～0.5重量份；

2. —种权利要求1所述的复合胶凝材料的制备方法，其特征是包括如下步骤：(1) 将煤矸石破碎至10mm以下，在75(TC〜820'C温度内进行煅烧，煅烧时间为l〜 2小时，烧后的煤矸石用风急冷，将冷却后的烧煤矸石与无机辅料一起粉磨至比表面积 300400m2 / kg;(2) 将高炉矿渣粉磨至比表面积450—500r^/kg;(3) 将粉煤灰粉磨至比表面积45(^500r^/kg;(4) 将步骤（2)和/或（3)所得原料按重量比例加入步骤（1)所得粉料中，同时 加入有机添加剂，混合，搅拌得产品。