CN102633474B - 一种混凝土用低等级粉煤灰混合料浆及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种混凝土用低等级粉煤灰混合料浆，由低等级粉煤灰、工业废渣、改性剂和搅拌站回收水湿磨制备而成；各组分占质量百分数为：低等级粉煤灰固含量35%-55%、工业废渣9%-16%、改性剂1%-4%、搅拌站回收水35%-45%，搅拌站回收水包含低等级粉煤灰中水的质量。本发明还公开一种混凝土用低等级粉煤灰混合料浆制备方法。本发明提供一种高活性、低成本及高利废率的混凝土用低等级粉煤灰混合料浆及制备方法。

Description

一种混凝土用低等级粉煤灰混合料浆及制备方法

技术领域

本发明涉及一种混凝土用低等级粉煤灰混合料浆及制备方法。

背景技术

目前我国粉煤灰年产量约4亿吨，其中仅约20%符合GB1596-2005所规定的用于混凝土掺合料Ⅰ级和Ⅱ级粉煤灰的标准。一般认为，Ⅰ级和Ⅱ级粉煤灰具有化学活性高、均匀性好、适应性强等特点，具有很高的利用价值，而低等级粉煤灰除了含有大量的水分难以处理外，化学活性相对较低、反应慢、性质不稳定、均匀性较差，很难作为混凝土掺合料大量使用。

我国低等级粉煤灰堆存累积量已达13亿多吨，占地50多万亩，给我国生态环境带来了很大的负担和危害。此外，随着资源的紧缺，作为混凝土掺合料的Ⅰ级和Ⅱ级粉煤灰的价格快速上涨，供不应求。无论是从生态环境保护还是从固体废弃物资源化利用和经济角度出发，采用适当方法对低等级粉煤灰进行改性，提高低等级粉煤灰的利用都具有重要的价值。

公开号为CN1884175的发明专利“高活性湿排级粉煤灰掺合料料浆及其制备方法”公开了湿排级粉煤灰掺合料制备方法，将湿排灰、增钙溶液和改性剂经湿磨磨制而成；公开号为CN101182167的发明专利“湿排粉煤灰复合电石渣掺合料浆及其制备方法”公开了将湿排粉煤灰、电石渣、改性剂和水经湿磨制备高活性矿物掺合料浆制备方法。

公开号为CN101343156的发明专利“一种提高粉煤灰混凝土掺合料质量的方法”公开了一种提高粉煤灰混凝土掺合料质量的方法，是将原状粉煤灰、高炉水淬矿渣、磁铁石英岩型铁矿的尾矿等与三聚氰胺甲醛树脂磺酸钠烘干和混磨的方法；公开号为CN1636915的发明专利“一种粉煤灰活性混合材及其制备方法”公开了一种粉煤灰混合材及其制备方法，是将粉煤灰原灰和盐、水共同粉末一定时间制得。

然而，公开号为CN1884175和CN101182167的发明专利中掺入了较多种类的改性剂（增强剂、表面改性剂和活化剂），生产工艺复杂、改性剂成本和仪器成本高，不适用于混凝土的大规模生产，无法推广；公开号为CN101343156和CN1636915的发明专利，在烘干过程中能耗极大，无法推广。

鉴于现有技术的上述缺陷，本发明人研发出一种混凝土用低等级粉煤灰混合料浆及制备方法，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高活性、低成本及高利废率的混凝土用低等级粉煤灰混合料浆及制备方法。

为达成上述目的，本发明的解决方案为：

一种混凝土用低等级粉煤灰混合料浆，由低等级粉煤灰、工业废渣、改性剂和搅拌站回收水湿磨制备而成；各组分占质量百分比为：低等级粉煤灰固含量35%-55%、工业废渣9%-16%、改性剂1%-4%、搅拌站回收水35%-45%，搅拌站回收水包含低等级粉煤灰中水的质量；

所述低等级粉煤灰含水率为10%-25%，三氧化硫含量≤3%，含碳量≤12%，烘干后45μm方孔筛筛余≤50%；

所述工业废渣为钢渣或矿渣，三氧化硫含量≤3%，含碳量≤2%，80μm方孔筛筛余≤25%；

所述改性剂由增强组分和活化组分组成，其中，增强组分占50%-80%，活化组分占20%-50%。

进一步，搅拌站回收水，固含量为1%-5%， pH=11-13，并搅拌均匀。

进一步，增强组分为Na₂SiO₄、Na₂SO₄、Na₂CO₃或CaSO₄·2H₂O，活化组分为醇胺类或聚羧酸类聚合物。

一种混凝土用低等级粉煤灰混合料浆制备方法，包括以下步骤：

步骤一，原材料准备：选取低等级粉煤灰、工业废渣、改性剂和搅拌站回收水；各组分占质量百分比为：低等级粉煤灰固含量35%-55%、工业废渣9%-16%、改性剂1%-4%、搅拌站回收水35%-45%，搅拌站回收水包含低等级粉煤灰中水的质量；

所述低等级粉煤灰含水率为10%-25%，三氧化硫含量≤3%，含碳量≤12%，烘干后45μm方孔筛筛余≤50%；

所述工业废渣为钢渣或矿渣，三氧化硫含量≤3%，含碳量≤2%，80μm方孔筛筛余≤25%；

所述改性剂由增强组分和活化组分组成，其中，增强组分占50%-80%，活化组分占20%-50%。

步骤二，低等级粉煤灰混合浆料制备：将步骤一中选取的低等级粉煤灰、工业废渣、改性剂和搅拌站回收水按上述配比混合经湿磨至烘干后45μm方孔筛筛余细度小于23%，制得混凝土用低等级粉煤灰混合浆料。

采用上述方案后，本发明与现有技术相比，具有以下优点：

一、本发明采用混凝土搅拌站回收水为湿磨用水，将搅拌站回收水中Ca(OH)₂含量偏高（pH值大）对混凝土质量的不利因素转化为碱，从而激发低等级粉煤灰活性，促进低等级粉煤灰的水化，提高低等级粉煤灰胶凝材料的早期强度，将不利变有利，并且实现了现场废物的循环利用，变废为宝，且改善了搅拌站的环境；

二、本发明采取了物理和化学双重激发方式，并结合工业废渣、改性剂以及搅拌站回收水的碱性充分激发低等级粉煤灰的活性，促进低等级粉煤灰的二次水化反应，增强混凝土强度，可以较大掺量应用于不同强度等级混凝土；

三、采用低等级粉煤灰作为主要原料的胶凝材料取代混凝土中水泥和优质粉煤灰，辅助材料为工业废渣和改性剂，材料价格低廉、利废率高，且改性生产工艺简单，成本低。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作详细的说明。

本发明公开一种混凝土用低等级粉煤灰混合料浆，由低等级粉煤灰、工业废渣、改性剂和搅拌站回收水湿磨制备而成。

各组分占质量分比为：低等级粉煤灰固含量35%-55%、工业废渣9%-16%、改性剂1%-4%、搅拌站回收水35%-45%，搅拌站回收水包含低等级粉煤灰中水的质量。

低等级粉煤灰含水率为10%-25%，三氧化硫含量≤3%，含碳量≤12%，烘干后45μm方孔筛筛余≤50%。

工业废渣为钢渣或矿渣，三氧化硫含量≤3%，含碳量≤2%，80μm方孔筛筛余≤25%。

改性剂由增强组分和活化组分组成，其中，增强组分占50%-80%，活化组分占20%-50%；增强组分为Na₂SiO₄、Na₂SO₄、Na₂CO₃或CaSO₄·2H₂O，活化组分为醇胺类或聚羧酸类聚合物。

搅拌站回收水，固含量为1%-5%， pH=11-13，并搅拌均匀。

本发明还公开一种混凝土用低等级粉煤灰混合料浆制备方法，包括以下步骤：

实施例一

步骤一，原材料准备：选取低等级粉煤灰、工业废渣、改性剂和搅拌站回收水；按各组分占质量百分比为：低等级粉煤灰固含量52%、钢渣10%、改性剂为石膏2%及三乙醇胺1%和搅拌站回收水35%，搅拌站回收水包含低等级粉煤灰中水的质量。

所述的低等级粉煤灰含水率为10%-25%，三氧化硫含量≤3%，含碳量≤12%，45μm方孔筛筛余≤50%。

所述工业废渣为钢渣或矿渣，三氧化硫含量≤3%，含碳量≤2%，80μm方孔筛筛余≤25%。

所述的改性剂各组分所占质量百分比为：增强组分占50%-80%，表面活化组分占20%-50%。

所述的搅拌站回收水固含量为1%-5%， pH=11-13，并搅拌均匀。

步骤二，低等级粉煤灰混合浆料制备：将步骤一选取的低等级粉煤灰、改性剂和搅拌站回收水混合，经湿磨至烘干后45μm方孔筛筛余细度为20%，得混凝土用低等级粉煤灰混合浆料。

对实施例一制备的低等级粉煤灰混合浆料进行混凝土试验，以验证本发明制备的低等级粉煤灰混合浆料的性质。试验配合比如表1，其中粉煤灰混合料掺量为低等级粉煤灰混合料浆的折固量，水包括粉煤灰混合料浆中的回收水（下文同），试验结果如表2。

表1 混凝土配合比设计

 表2掺粉煤灰混凝土性能的影响

 实施例二

步骤一，原材料准备：选取低等级粉煤灰、工业废渣、改性剂和搅拌站回收水；各组分占质量百分比为：低等级粉煤灰固含量49%、矿渣9%、改性剂为Na₂SO₄2%及聚羧酸类聚合物1%和搅拌站回收水39%，搅拌站回收水包含低等级粉煤灰中水的质量。

所述的低等级粉煤灰含水率为10%-25%，三氧化硫含量≤3%，含碳量≤12%，45μm方孔筛筛余≤50%。

所述工业废渣为钢渣或矿渣，三氧化硫含量≤3%，含碳量≤2%，80μm方孔筛筛余≤25%。

所述的改性剂各组分所占质量百分比为：增强组分占50%-80%，表面活化组分占20%-50%。

所述的搅拌站回收水固含量为1%-5%， pH=11-13，并搅拌均匀。

步骤二，低等级粉煤灰混合浆料制备：将步骤一选取的低等级粉煤灰、改性剂和搅拌站回收水混合，经湿磨至烘干后45μm方孔筛筛余细度为18%，得混凝土用低等级粉煤灰混合浆料。

对实施例二制备的低等级粉煤灰混合浆料进行混凝土试验，以验证本发明制备的低等级粉煤灰混合浆料的性质。试验配合比如表3，结果如表4。 

表3 混凝土配合比设计

 表4 掺粉煤灰混凝土性能的影响

 实施例三

步骤一，原材料准备：选取低等级粉煤灰、工业废渣、改性剂和搅拌站回收水，按各组分占质量百分比为：低等级粉煤灰固含量37%、矿渣15%、改性剂为Na₂SiO₄2%及三乙醇胺1%、搅拌站回收水45%，搅拌站回收水包含低等级粉煤灰中水的质量。

所述的低等级粉煤灰含水率为10%-25%，三氧化硫含量≤3%，含碳量≤12%，45μm方孔筛筛余≤50%。

所述工业废渣为钢渣或矿渣，三氧化硫含量≤3%，含碳量≤2%，80μm方孔筛筛余≤25%。

所述的改性剂各组分所占质量百分比为：增强组分占50%-80%，表面活化组分占20%-50%。

所述的搅拌站回收水固含量为1%-5%， pH=11-13，并搅拌均匀。

步骤二，低等级粉煤灰混合浆料制备：将步骤一选取的低等级粉煤灰、改性剂和搅拌站回收水混合；经湿磨至烘干后45μm方孔筛筛余细度为15%，得混凝土用低等级粉煤灰混合浆料。

对本实施例三制备的低等级粉煤灰混合浆料进行混凝土试验，以验证本发明制备的低等级粉煤灰混合浆料的性质。试验配合比如表5，结果如表6。

表5 混凝土配合比设计

 表6 掺粉煤灰混凝土性能的影响

 实施例四

步骤一，原材料准备：选取低等级粉煤灰、工业废渣、改性剂和搅拌站回收水；各组分占质量百分比为：低等级粉煤灰固含量35%、工业废渣9%、改性剂1%、搅拌站回收水35%，搅拌站回收水包含低等级粉煤灰中水的质量。

所述的低等级粉煤灰含水率为10%-25%，三氧化硫含量≤3%，含碳量≤12%，45μm方孔筛筛余≤50%。

所述工业废渣为钢渣或矿渣，三氧化硫含量≤3%，含碳量≤2%，80μm方孔筛筛余≤25%。

所述的改性剂各组分所占质量百分比为：增强组分占50%-80%，表面活化组分占20%-50%。

所述的搅拌站回收水固含量为1%-5%， pH=11-13，并搅拌均匀。

步骤二，低等级粉煤灰混合浆料制备：将步骤一选取的低等级粉煤灰、改性剂和搅拌站回收水混合；经湿磨至烘干后45μm方孔筛筛余细度小于23%，得混凝土用低等级粉煤灰混合浆料。

实施例五

步骤一，原材料准备：选取低等级粉煤灰、工业废渣、改性剂和搅拌站回收水；各组分占质量百分比为：低等级粉煤灰固含量55%、工业废渣16%、改性剂4%、搅拌站回收水45%，搅拌站回收水包含低等级粉煤灰中水的质量。

所述的低等级粉煤灰含水率为10%-25%，三氧化硫含量≤3%，含碳量≤12%，45μm方孔筛筛余≤50%。

所述工业废渣为钢渣或矿渣，三氧化硫含量≤3%，含碳量≤2%，80μm方孔筛筛余≤25%。

所述的改性剂各组分所占质量百分比为：增强组分占50%-80%，表面活化组分占20%-50%。

所述的搅拌站回收水固含量为1%-5%， pH=11-13，并搅拌均匀。

步骤二，低等级粉煤灰混合浆料制备：将步骤一选取的低等级粉煤灰、工业废渣、改性剂和搅拌站回收水混合，经湿磨至烘干后45μm方孔筛筛余细度小于23%，制得混凝土用低等级粉煤灰混合浆料。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本案设计的限制，凡依本案的设计关键所做的等同变化，均落入本案的保护范围。

Claims (3)

1.一种混凝土用低等级粉煤灰混合料浆，其特征在于：由低等级粉煤灰、工业废渣、改性剂和搅拌站回收水湿磨制备而成；各组分占质量百分比为：低等级粉煤灰固含量35%-55%、工业废渣9%-16%、改性剂1%-4%、搅拌站回收水35%-45%，搅拌站回收水包含低等级粉煤灰中水的质量；

所述低等级粉煤灰含水率为10%-25%，三氧化硫含量≤3%，含碳量≤12%，烘干后45μm方孔筛筛余≤50%；

所述工业废渣为钢渣或矿渣，三氧化硫含量≤3%，含碳量≤2%，80μm方孔筛筛余≤25%；

所述改性剂由增强组分和活化组分组成，其中，增强组分占50%-80%，活化组分占20%-50%；

搅拌站回收水，固含量为1%-5%， pH=11-13，并搅拌均匀。

2.如权利要求1所述的一种混凝土用低等级粉煤灰混合料浆，其特征在于：增强组分为Na₂SO₄、Na₂CO₃或CaSO₄·2H₂O，活化组分为醇胺类或聚羧酸类聚合物。

3.一种混凝土用低等级粉煤灰混合料浆制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一，原材料准备：选取低等级粉煤灰、工业废渣、改性剂和搅拌站回收水；各组分占质量百分比为：低等级粉煤灰固含量35%-55%、工业废渣9%-16%、改性剂1%-4%、搅拌站回收水35%-45%，搅拌站回收水包含低等级粉煤灰中水的质量；所述低等级粉煤灰含水率为10%-25%，三氧化硫含量≤3%，含碳量≤12%，烘干后45μm方孔筛筛余≤50%；所述工业废渣为钢渣或矿渣，三氧化硫含量≤3%，含碳量≤2%，80μm方孔筛筛余≤25%；所述改性剂由增强组分和活化组分组成，其中，增强组分占50%-80%，活化组分占20%-50%；搅拌站回收水，固含量为1%-5%， pH=11-13，并搅拌均匀；

步骤二，低等级粉煤灰混合浆料制备：将步骤一中选取的低等级粉煤灰、工业废渣、改性剂和搅拌站回收水按上述配比混合经湿磨至烘干后45μm方孔筛筛余细度小于23%，制得混凝土用低等级粉煤灰混合浆料。