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

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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。
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