CN101844904B - 一种水镁石纤维强化粉煤灰复合材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水镁石纤维强化粉煤灰复合材料及其制备技术，其组成及重量份为：水镁石纤维0.1～6份，粉煤灰30～50份，砂子20～30份，水泥5～15份，熟石灰5～15份，石膏3～10份，减水剂0.3～2份。将水镁石纤维、粉煤灰、砂子、水泥、熟石灰、石膏和减水剂干混均匀，加入总重量18％～40％的水搅拌均匀，并压注或振动成型后养护即可得到水镁石纤维强化粉煤灰复合材料。使用水镁石纤维作为增强相，得到抗压强度和抗弯强度明显增强的粉煤灰复合材料，该复合材料为常温养护的粉煤灰复合材料，在建筑材料、环境保护、道路、普通塔坝和桥梁等领域将具有广泛的应用。

Description

一种水镁石纤维强化粉煤灰复合材料

技术领域

[0001] 本发明涉及一种复合材料，特别涉及一种水镁石纤维强化粉煤灰复合材料及其制备技术。

背景技术

[0002] 随着我国经济的快速发展，发电厂、城市供热工程不断增加，粉煤灰的产量也随之增多。2006年，我国仅火电厂就产生约2. 4〜2. 9亿吨粉煤灰和O. 2〜O. 3亿吨炉渣，居世界之首。目前，西方发达国家的粉煤灰利用率已达80%以上，而我国仅为30%〜40%左右。未获利用的粉煤灰大部分被排入贮灰厂、填埋场或江河湖海中。粉煤灰的堆积不仅占用大量土地，而且还会给周围环境造成严重污染，破坏生态平衡。因此 ，加大对粉煤灰综合利用的研究和开发显得日益重要。

[0003]目前，粉煤灰主要资源化利用途径有：1)应用于水泥及混凝土中；2)用于建材制品生产；3)用于道路工程；4)应用于农业；5)应用于环境保护方面，作为污水处理、烟气脱硫和噪声防治介质；6)应用于化工领域，提取高纯明矾用以合成矾土、制备粉煤灰高分子填充材料、提取工业原料Al、Ge、Ga、Ag、Cd、U等多种金属元素。

[0004] 然而，在粉煤灰综合利用中尚存在种种问题。诸如：a)粉煤灰及其制品性能波动大，耐久性欠缺，资源化程度低；b)产品品位略低，企业利润率低，影响了企业的积极性；c)利用方式较为单一，主渠道仍为筑路、建材制品、混凝土和水泥等，且受季节影响较大，综合利用率偏低，存在显著的地区差异；d)在综合利用过程中，仍存在对环境的某些负面影响，如贮灰场和运输车的扬尘污染、提取有用物质后废渣的处理、农用过程中重金属积累及建材制品的放射性问题等。

[0005] 只有提闻粉煤灰制品的品质和耐久性，才能提闻其利润率和利用率，对节能减排和环境污染治理起到重要作用。

[0006] 水镁石纤维是一种以氢氧化镁为主体的天然矿物纤维，我国拥有丰富的水镁石资源。水镁石纤维具有优良的力学性能和分散性能，以及成本低廉、与水泥结合力强等优点。此外，水镁石纤维是天然无机纤维中抗碱性最强的，其抗碱性远优于抗碱玻璃纤维，与钢纤维相比，可以避免纤维的电化学腐蚀问题。水镁石纤维在水泥混凝土中应用虽然已经有一些报道，但是在粉煤灰中的应用的未见报道。

发明内容

[0007] 本发明的目的是提出一种水镁石纤维强化粉煤灰复合材料及其制备技术。

[0008] 本发明实现过程如下：

[0009] 一种水镁石纤维强化粉煤灰复合材料，其组成及重量份如下：

[0010] 水镁石纤维 O. I〜6份粉煤灰 30〜50份

[0011] 砂子 20〜30 份水泥 5〜15份

[0012] 熟石灰 5〜15份石骨 3〜10份[0013] 减水剂 O. 3〜2份。

[0014] 优选的组成及重量份如下：

[0015] 水镁石纤维 O. 3〜5份粉煤灰 30〜45份

[0016] 砂子 20〜30份水泥 7〜15份

[0017] 熟石灰 8〜15份 石骨 5〜10份

[0018] 减水剂 O. 5〜2份。

[0019] 更优选的组成及重量份如下：

[0020] 水镁石纤维I〜5份 粉煤灰 30〜40份

[0021] 砂子 20〜30份 水泥 10〜15份

[0022] 熟石灰 10〜15份 石骨 5〜10份

[0023] 减水剂 O. 8〜2份。

[0024] 所述的减水剂为萘系减水剂、氨基磺酸盐减水剂、三聚氰胺减水剂或用作混凝土减水剂的阴离子型表面活性剂，阴离子型表面活性剂为UNF-MA萘系减水剂。

[0025] 所述水镁石纤维为6级以下纤维。

[0026] 上述水镁石纤维强化粉煤灰复合材料的制备技术之一，步骤如下：将水镁石纤维、粉煤灰、砂子、水泥、熟石灰、石膏和减水剂干混均匀，加入总重量18 %〜40 %的水搅拌均匀，并压注或振动成型后养护即可得到水镁石纤维强化粉煤灰复合材料。

[0027] 上述水镁石纤维强化粉煤灰复合材料的制备技术之二，步骤如下：将粉煤灰、砂子、水泥、熟石灰和石膏干混得A混料，水镁石纤维和减水剂干混得B混料，将B混料加水溶解，与A混料混合，水占总重量的18%〜40%，并压注或振动成型后养护即可得到水镁石纤维强化粉煤灰复合材料。

[0028] 本发明的优点与积极效果：1)以水镁石纤维作为增强相，得到抗压强度和抗弯强度明显增强的粉煤灰复合材料；2)该复合材料为常温养护的粉煤灰复合材料，该复合材料在建筑材料、环境保护、道路、普通塔坝和桥梁等领域将具有广泛的应用。

具体实施方式

[0029] 粉煤灰的化学成分如表I所示。

[0030] 表I粉煤灰化学成分

化学成分 SiO^ AbO^~~M~M^O SO3

[0031] Wt(%) 38-54~23-38~4^6 3^10 0.5-4 0.1-1.2

[0032] 实施例I :

[0033] 将32. 5秦岭水泥，细度为2. 7的河砂，以及牌号为7X的水镁石纤维，熟石灰MgO含量< 4%，(CaO+MgO)含量> 65%，O. 125mm筛余量< 10%，符合JC/T481-92建筑消石灰粉一等灰的要求。石膏是以二水硫酸钙（CaSO4 ·2Η20)为主要成分的矿石。河砂中泥含量

< 5%，泥块含量< 1%，符合国家技术标准BG14684-2001建筑用砂ΠΙ类砂的标准。减水剂为牌号UNF-MA的萘系高效减水剂，将水镁石纤维、粉煤灰、砂子、水泥、熟石灰、石膏和减水剂干混均匀，加入自来水进行搅拌，水占总重量的30%，搅拌3分钟后倒入模具注模成型。采用常温喷水养护28天，测量其性能，表中为重量份。[0034] 表2水镁石纤维强化粉煤灰复合材料的配比和性能

[0035]

[0036] 实施例2 ：

[0037] 与实施例I类似，不同的是水泥使用42. 5秦岭水泥，将水镁石纤维、粉煤灰、砂子、水泥、熟石灰、石膏和减水剂干混均匀，加入自来水进行搅拌，水占总重量的37%，搅拌5分钟后倒入模具注模成型。采用常温喷水养护28天，测量其性能。

[0038] 表3水镁石纤维强化粉煤灰复合材料的配比和性能

[0039]

[0040] 实施例3 ：

[0041] 将42. 5秦岭水泥，细度为2. 7的河砂，以及牌号为7Χ的水镁石纤维，消石灰为钙质消石灰，其MgO含量< 4%，(CaO+MgO)含量> 65%，O. 125_筛余量< 10%，符合JC/T481-92建筑消石灰粉一等灰的要求。石膏是以二水硫酸钙（CaSO4 ·2Η20)为主要成分的矿石。河砂中泥含量< 5%，泥块含量< 1%，符合国家技术标准BG 14684-2001建筑用砂III类砂的标准。将粉煤灰、砂子、水泥、熟石灰和石膏干混均匀，牌号为UNF-MA的萘系高效减水剂和水镁石纤维加自来水搅拌后加至上述干混料中，水占总重量的27%，搅拌4分钟后倒入模具注模成型。采用常温喷水养护28天，测量其性能。

[0042] 表4水镁石纤维强化粉煤灰复合材料的配比和性能

[0043]

[0044] 实施例4 ：

[0045] 与实施例I类似，水占总重量的39%，搅拌3分钟后倒入模具注模成型。采用常温喷水养护28天，测量其性能。

[0046] 表5水镁石纤维强化粉煤灰复合材料的配比和性能

[0047]

[0048] 实施例5 ：

[0049] 与实施例3类似，不同的是减水剂为氨基磺酸盐减水剂，水占总重量的20%，搅拌5分钟后倒入模具注模成型。采用常温喷水养护28天，测量其性能。 [0050] 表6水镁石纤维强化粉煤灰复合材料的配比和性能

[0051]

[0052] 实施例6 ：

[0053] 与实施例3类似，混料搅拌3分钟后倒入模具注模成型。采用常温喷水养护28天，测量其性能。

[0054] 表7水镁石纤维强化粉煤灰复合材料的配比和性能

[0055]

[0056] 实施例7 ：

[0057] 与实施例I类似，不同的是减水剂为氨基磺酸盐减水剂，搅拌4分钟后倒入模具注模成型。采用常温喷水养护28天，测量其性能。

[0058] 表8水镁石纤维强化粉煤灰复合材料的配比和性能

[0059]

[0060] 实施例8 ：

[0061] 与实施例I类似，加入自来水进行搅拌4分钟后倒入模具注模成型。采用常温喷水养护28天，测量其性能。

[0062] 表9水镁石纤维强化粉煤灰复合材料的配比和性能

[0063]

[0064] 实施例9 ：

[0065] 与实施例3类似，不同的是减水剂为氨基磺酸盐减水剂，搅拌6分钟后倒入模具注模成型。采用常温喷水养护28天，测量其性能。

[0066] 表10水镁石纤维强化粉煤灰复合材料的配比和性能

[0067]

[0068] 实施例10 ：

[0069] 与实施例I类似，混料加自来水搅拌4分钟后倒入模具注模成型。采用常温喷水养护28天，测量其性能。

[0070] 表11水镁石纤维强化粉煤灰复合材料的配比和性能

[0071]

Claims (7)

1. 一种水镁石纤维强化粉煤灰复合材料，其组成及重量份如下：水镁石纤维0. I〜6份 粉煤灰30〜50份砂子20〜30份水泥5〜15份熟石灰5〜15份石骨3〜10份 减水剂0. 3〜2份，所述的粉煤灰中各物质的质量百分含量为SiO2占38飞4%，Al2O3占23〜38%，Fe2O3占4〜6%，CaO占3〜10%，MgO占0. 5〜4%，SO3占0. I〜I. 2%，粉煤灰各组分质量百分比之和为100%。

2.根据权利要求I所述的水镁石纤维强化粉煤灰复合材料，其组成及重量份如下：水镁石纤维0. 3〜5份粉煤灰30〜45份砂子20〜30份水泥7〜15份熟石灰8〜15份石膏5〜10份减水剂0.5〜2份。

3.根据权利要求2所述的水镁石纤维强化粉煤灰复合材料，其组成及重量份如下：水镁石纤维I〜5份粉煤灰30〜40份砂子20〜30份水泥10〜15份熟石灰10〜15份石膏5〜10份减水剂0.8〜2份。

4.根据权利要求I至3任意之一所述的水镁石纤维强化粉煤灰复合材料，其特征在于：减水剂为萘系减水剂、氨基磺酸盐减水剂、三聚氰胺减水剂或用作混凝土减水剂的阴离子型表面活性剂。

5.根据权利要求I至3任意之一所述的水镁石纤维强化粉煤灰复合材料，其特征在于：水镁石纤维为6级以下纤维。

6.权利要求I所述的水镁石纤维强化粉煤灰复合材料的制备方法，其特征在于：将水镁石纤维、粉煤灰、砂子、水泥、熟石灰、石骨和减水剂干混均勻，加入总重量18%〜40%的水搅拌均匀，并压注或振动成型后养护即可得到水镁石纤维强化粉煤灰复合材料。

7.权利要求I所述的水镁石纤维强化粉煤灰复合材料的制备方法，其特征在于：将粉煤灰、砂子、水泥、熟石灰和石膏干混得A混料，水镁石纤维和减水剂干混得B混料，将B混料加水溶解，与A混料混合，水占总重量的18%〜40%，并压注或振动成型后养护即可得到水镁石纤维强化粉煤灰复合材料。