CN102718423B

CN102718423B - 活化低等粉煤灰复合材料制备方法

Info

Publication number: CN102718423B
Application number: CN201210236853.6A
Authority: CN
Inventors: 姬永生; 田建胜
Original assignee: China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Current assignee: China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Priority date: 2012-07-10
Filing date: 2012-07-10
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2032-07-10
Also published as: CN102718423A

Abstract

一种活化低等粉煤灰复合材料制备方法，属于应用于水泥及混凝土中的复合材料制备方法。以低等粉煤灰为主要原料，辅以矿渣、赤泥等工业废渣及石灰石粉和半水石膏，经物理磨细活化及化学激发共同作用后，得到活化低等粉煤灰复合材料。在拌制混凝土材料的过程中，按照30％的重量比以本发明制备的活化粉煤灰复合材料取代PO52.5，或PO42.5，或PO32.5硅酸盐水泥，在其他拌制材料不变的情况下，拌制每立方米混凝土可至少节省成本50元，所拌制的混凝土各龄期强度均相当或高于对比混凝土强度，且新拌混凝土具有和易性好，坍落度损失小，水化热低，后期强度递延性好，抗硫酸盐侵蚀，抗化学侵蚀性强，耐久性好等特点，所添加的粉煤灰复合料对混凝土性能无不利影响。

Description

活化低等粉煤灰复合材料制备方法

技术领域

本发明涉及一种应用于水泥及混凝土中的复合材料制备方法，特别是一种活化低等粉煤灰复合材料制备方法。

背景技术

粉煤灰是以煤炭为燃料的火力发电厂在生产过程中排出的粉状物质。我国每年粉煤灰产量近4亿吨，其中只有占总产量不到10%的较高品质的Ⅰ、Ⅱ级粉煤灰被用作水泥的混合料和混凝土的矿物掺合料，剩余近90%的Ⅲ级及以下低品位的粉煤灰，因其活性低、细度大，无法满足混凝土性能的需求而未能在水泥和混凝土中的生产和拌制中得到应用，大多被直接排放，或用于路基修筑、粉煤灰砖的制作等。粉煤灰的排放，不仅要耗费巨资以建设堆放场地，而且还要占用大量土地，在大风天气时还极易产生扬尘，严重污染环境。

发明内容

本发明的目的是要提供一种提高废弃粉煤灰利用率、保护环境、降低混凝土拌制过程中的水泥用量，提高经济效益和环保效益的活化低等粉煤灰复合材料制备方法。

本发明的目的是这样实现的：其特征是：原料组成及其质量百分比如下：粉煤灰40－70％；粒化高炉矿渣微粉10－30％；赤泥10－30％；石灰石粉5－10％；半水石膏5－10％；

制备方法包括：粉磨工艺、称量配料及混合工艺和应用工艺，具体方法过程如下：

（1）粉磨工艺：将粉煤灰粉磨，解除粉煤灰粗颗粒的絮状结构，改变粉煤灰的颗粒表面状态，并在粉磨的同时添加少量的石膏添加剂，使其达到一级粉煤灰的标准，并能使粉煤灰的活性充分发挥出来；对于湿排灰可以先烘干再粉磨，也可以湿磨成料浆使用，湿磨粉煤灰料浆和干磨活化粉煤灰具有同样的活性；

（2）称量配料及混合工艺：按上述原料配方进行称量配料，然后将上述五种原料放入混合机中经机械搅拌混合均匀后即得用于水泥和混凝土中活化低等粉煤灰复合材料；

（3）应用工艺：将活化处理后的粉煤灰复合材料和水泥充分混合即形成粉煤灰-水泥基胶凝材料，或者在混凝土制备时直接用活化处理后的粉煤灰对水泥进行部分取代。

所述的粉煤灰为以煤为燃料的火力发电厂排放的Ⅲ级及以下低品位粉煤灰，粉磨使其达到比表面积≥600m2/kg，粒径小于30μm的粉煤灰颗粒占总质量的90%以上；所述的粒化高炉矿渣微粉为符合GB/T 18046-2008标准规定的、经磁选除铁处理、粉磨后制得的比表面积≥600 m²/kg的粒化高炉矿渣微粉，其中粒径小于30μm的超细粒化高炉矿渣微粉占总质量的90%以上；所述的赤泥为烧结法生产氧化铝中产生的工业废渣，粉磨使其达到比表面积≥600 m²/kg；所述的石灰石粉为超磨细石灰石粉，比表面积≥1200m²/kg；所述的半水石膏为β－CaSO₄.1/2H₂O，系β型半水石膏。

有益效果，由于采用了上述方案，所述的活化低等粉煤灰复合材料具有以下有益效果：

1）高强早强、高替代率

本发明生产的活化低等粉煤灰复合材料对水泥的替代率可达到20~50%。本品对粉煤灰活性主体有较好的溶蚀作用，使粉煤灰与水泥进行充分的水化反应，和传统粉煤灰混凝土相比，其早期强度得到较大提高，后期强度和硅酸盐水泥混凝土相当，克服了粉煤灰早期强度低、7天和28天活性指数偏低、在混凝土中替代水泥少的缺点。

2）生产和使用简单方便

将活化处理后的粉煤灰复合材料和成品水泥混合可加工成粉煤灰—水泥基胶凝材料。研究表明，在混凝土拌制时可以用本发明研制的粉煤灰复合材料按一定的比例对水泥进行等量取代。活化粉煤灰的生产流程、工艺过程较为简单，与水泥产品的混合使用，操作简单、方便，有利于工业化生产和推广应用。

3）增塑效果明显

在相同水泥用量及水灰比情况下，加入推荐掺量的本发明方法制备的产品，可明显改善混凝土和易性，并增加混凝土的密实度。

4）广泛的适应性

可很好适应各种水泥，且低碱不会对混凝土造成碱集料反应，亦可根据需要与符合国家及行业标准的外加剂配合使用。适应水泥如：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等。

5）无毒副作用

本发明生产的活化低等粉煤灰复合材料无毒、无臭、不燃，对钢筋无锈蚀作用。与优质混凝土材料（水泥、粗细骨料、外加剂）复合应用可大幅度提高混凝土抗化学腐蚀性，增强耐久性。

6）显著的经济效益、环境效益和社会效益

采用工业废弃物粉煤灰等为主要原料，不仅可以减缓水泥制造对石灰石原材料的过快消耗，而且可以变废为宝，逐步消除废弃粉煤灰带来的种种环境污染问题，按拌制每立方混凝土替代30%的水泥计算，可节约成本50元，如果每年有2~3亿吨的粉煤灰被活化用于水泥替代，所产生的经济效益、环境效益和社会效益将无法估量。

优点：本发明通过一定的活化措施将低等级粉煤灰的潜在活性充分激发出来，使其达到甚至超过I级粉煤灰的性能。大大提高了粉煤灰在水泥和混凝土中的掺量，用其生产的粉煤灰－水泥基胶凝材料的物理力学性能和纯水泥相当。大量替代水泥的胶凝材料而应用于混凝土拌合料的制作，能够减缓水泥制造对石灰石原材料的过快消耗，变废为宝，逐步消除废弃粉煤灰带来的种种环境污染问题，提高废弃粉煤灰利用率、保护环境、降低混凝土拌制过程中的水泥用量，具有显著的经济效益、环境效益和社会效益。

具体实施方式

实施例1：原料组成及其质量百分比如下：粉煤灰40％；粒化高炉矿渣微粉20％；赤泥20％；石灰石粉10％；半水石膏10％；

所述的粉煤灰为以煤为燃料的火力发电厂排放的Ⅲ级及以下低品位粉煤灰，粉磨使其达到比表面积≥600m²/kg，粒径小于30μm的粉煤灰颗粒占总质量的90%以上；所述的粒化高炉矿渣微粉为符合GB/T 18046-2008标准规定的、经磁选除铁处理后粉磨制得的比表面积≥600 m²/kg的粒化高炉矿渣微粉，其中粒径小于30μm的超细粒化高炉矿渣微粉占总质量的90%以上；所述的赤泥为烧结法生产氧化铝中产生的工业废渣，粉磨使其达到比表面积≥600 m²/kg；所述的石灰石粉为超磨细石灰石粉，比表面积≥1200m²/kg；所述的半水石膏为β－CaSO₄.1/2H₂O，系β型半水石膏。

实施例2：原料组成及其质量百分比如下：粉煤灰55％；粒化高炉矿渣微粉15％；赤泥15％；石灰石粉7.5％；半水石膏7.5％。其他同实施例1。

实施例3：原料组成及其质量百分比如下：粉煤灰70％；粒化高炉矿渣微粉10％；赤泥10％；石灰石粉5％；半水石膏5％；其他同实施例1。

实施例4：原料组成及其质量百分比如下：粉煤灰40％；粒化高炉矿渣微粉20％；赤泥30％；石灰石粉5％；半水石膏5％；其他同实施例1。

实施例5：原料组成及其质量百分比如下：粉煤灰40％；粒化高炉矿渣微粉30％；赤泥20％；石灰石粉5％；半水石膏5％；其他同实施例1。

Claims

1.一种活化低等粉煤灰复合材料制备方法，其特征是：原料组成及其质量百分比如下：粉煤灰40－70％；粒化高炉矿渣微粉10－30％；赤泥10－30％；石灰石粉5－10％；半水石膏5－10％；

（3）应用工艺：将活化处理后的粉煤灰复合材料和水泥充分混合即形成粉煤灰-水泥基胶凝材料。

2.根据权利要求1所述的一种活化低等粉煤灰复合材料制备方法，其特征是：所述的粉煤灰为以煤为燃料的火力发电厂排放的Ⅲ级及以下低品位粉煤灰，粉磨使其达到比表面积≥600m²/kg，粒径小于30μm的粉煤灰颗粒占总质量的90%以上；所述的粒化高炉矿渣微粉为符合GB/T 18046-2008标准规定的、经磁选除铁处理后粉磨制得的比表面积≥600 m²/kg的粒化高炉矿渣微粉，其中粒径小于30μm的超细粒化高炉矿渣微粉占总质量的90%以上；所述的赤泥为烧结法生产氧化铝中产生的工业废渣，粉磨使其达到比表面积≥600 m²/kg；所述的石灰石粉为超磨细石灰石粉，比表面积≥1200m²/kg；所述的半水石膏为β－CaSO₄·1/2H₂O，系β型半水石膏。