CN103304162A

CN103304162A - 一种混凝土用复合高炉矿渣微粉

Info

Publication number: CN103304162A
Application number: CN2013102760599A
Authority: CN
Inventors: 杨君; 陆平; 刘明旺; 范桂能; 张楠楠; 刘燕
Original assignee: HAINAN LANDAO ENVIRONMENTAL PROTECTION INDUSTRY Co Ltd
Current assignee: HAINAN LANDAO ENVIRONMENTAL PROTECTION INDUSTRY Co Ltd
Priority date: 2013-07-02
Filing date: 2013-07-02
Publication date: 2013-09-18

Abstract

本发明涉及一种混凝土用复合高炉矿渣微粉，是由生活垃圾焚烧炉底渣、粒化高炉矿渣、组合料和活性激发剂经粉磨设备粉磨后混匀而制成，其比表面积在450m²/kg～550m²/kg，含水率小于0.5%。本发明生产工艺简单，以量大易得的生活垃圾焚烧炉底渣、粒化高炉矿渣及绿泥等工业废弃物为主要原料，经过最优复合化，充分发挥各组分的最优叠加效应及颗粒级配，所得的复合矿渣微粉可取代混凝土中的部分水泥，节约资源和能源，有利于工业化生产，有利于环境保护和节能减排，为城市生活垃圾焚烧炉底渣的资源化利用开辟了一条新的途径，具有较好的社会效应和经济效益。

Description

一种混凝土用复合高炉矿渣微粉

技术领域

本发明属建筑领域，涉及一种建筑材料，具体是一种混凝土用复合高炉矿渣微粉。

背景技术

混凝土技术发展到今天，除了需要考虑解决混凝土的开裂、脆性、耐久性等技术问题之外，还必须结合人类社会的可持续发展要求，从节约自然资源和能源、保护环境的角度出发，开发和应用新技术，积极利用固体废弃物，减少水泥的消耗量，大大提高建筑的服役寿命，实现节能减排目标，走“绿色化”发展的道路，为我国建筑业的绿色化发展做出积极贡献。

近年来，由于城市人口增长，经济发展和生活标准的改善，城市固体废弃物每年以8%～10%的增长率飞速递增。日益增长的生活垃圾负载对环境和人民健康带来极大影响，如垃圾堆积恶臭且含重金属，对地下水和土壤造成污染，因此，垃圾处置已成为中国目前面临的严重问题。为了使垃圾达到减量化，无害化，焚烧技术已被广泛利用，焚烧法处理城市生活垃圾可缩容80%左右。垃圾焚烧炉渣为从燃烧室燃烧后排出并迅速冷却处理的高温固体材料，占比例为原来废物质量分数的20%～30%。据研究表明，新鲜的垃圾焚烧炉渣一般是低密度，杂质熔渣相和包含不同含量晶体、玻璃体的混合物相。炉渣的快速冷却说明炉渣中的大多数固相均为亚稳态和具备自然条件下物质的化学反应性，尤其是在碱性或氧化环境下。城市生活垃圾焚烧的主要化学成分是SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃和CaO，属于SiO₂-Al₂O₃-Fe₂O₃-CaO化学体系，从化学组成和矿物组成上分析，利用垃圾焚烧炉底渣与绿泥及粒化高炉矿渣复合是可行的。

绿泥是指造纸工艺中苛化工段碱回收后产生的废弃物，如果随意倾倒、堆放或填埋，会对环境造成非常大的危害：1、占用大量的土地2、污染空气3、污染水体等。

目前混凝土掺合料主要以一二级粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、钢渣微粉为主，通常是以单一组分掺入混凝土中应用。相比之下，矿渣微粉来源广，价格适中，替代水泥量大，后期强度高，但其易磨性差，用现有的水泥厂球磨机生产高比表的矿渣微粉比较困难，因而价格较粉煤灰高，但是粉煤灰的早期强度低。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种混凝土用复合高炉矿渣微粉，以量大易得的粒化高炉矿渣、生活垃圾焚烧炉底渣及绿泥等工业废弃物为主要原料，经过最优复合化，充分发挥各组分的最优叠加效应及颗粒级配，所得的复合高炉矿渣微粉的比表面积稳定、性能优良，可取代混凝土中部分水泥，显著改善混凝土的工作性能、早期强度和耐久性能。与单一组分的矿渣和粉煤灰相比，其性能更加优良、叠加效应更显著，且成本较低，具有良好的市场应用前景。

本发明所采用的技术方案：

一种混凝土用复合高炉矿渣微粉，是由生活垃圾焚烧炉底渣、粒化高炉矿渣、组合料和活性激发剂经粉磨设备粉磨后混匀而制成，其比表面积在450m²/kg～550m²/kg，含水率小于0.5%，按重量百分比计各组分的含量为：生活垃圾焚烧炉底渣5～45%、粒化高炉矿渣50～85%、组合料1～10%、活性激发剂1～10%，各组分的总重量百分比为100%。所述生活垃圾焚烧炉底渣是指将生活垃圾焚烧后进行磁选、水洗、除杂（除去未焚烧尽的杂质），再陈化30～40天后所得的焚烧底灰。所述组合料是指由人工火山灰材料和绿泥组成的混合物，其中按重量百分比计人工火山灰材料的含量为10～40%、绿泥的含量为60～90%。

所述粉磨设备是球磨、立式辊磨、振动磨或雷蒙磨中的一种或两种结合。

所述活性激发剂是由三乙醇胺或三异丙醇胺与无机盐（硫酸盐、钠盐和钙盐）复合而成。

本发明中，采用组合料可在水泥水化早期可提供活性Al₂O₃，使得早期水化中形成足够多的钙矾石针状晶体而导致形成凝聚结构，组合料中的SiO₂与Al₂O₃可吸收水泥水化放出的Ca(OH)₂，生成额外的C-S-H凝胶和具有胶凝性质的C₂ASH₈，从而提高了水泥的强度。

本发明所提供的混凝土用复合高炉矿渣微粉的生产流程是：按配方比例先将粒化高炉矿渣、生活垃圾炉底渣、组合料和活性激发剂混合，然后进入粉磨系统进行粉磨加工，或将粒化高炉矿渣、生活垃圾炉底渣分别粉磨后再与组合料和活性激发剂混合，出磨粉料的比表面积控制在450m²/kg～550m²/kg，在粉磨过程中采用沸腾炉输送热风对进磨物料进行烘干，同时为保证出磨粉料仓储和运输正常需保证出磨粉料含水率小于0.5%。

本发明生产工艺简单，以量大易得的生活垃圾焚烧炉底渣、粒化高炉矿渣及绿泥等工业废弃物为主要原料，经过最优复合化，充分发挥各组分的最优叠加效应及颗粒级配，所得的复合矿渣微粉可取代混凝土中的部分水泥，能够改善混凝土体系中的颗粒级配、改善混凝土的微观结构与强化界面过渡区、提高施工的和易性能，有效的提高混凝土的力学性能和耐久性能，节约资源和能源，有利于工业化生产，有利于环境保护和节能减排，为城市生活垃圾焚烧炉底渣的资源化利用开辟了一条新的途径，具有较好的社会效应和经济效益。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明，但不用来限制本发明的范围。

实施例一

粒化高炉矿渣、生活垃圾焚烧底渣及绿泥的化学组成如表1：

表1各种组分的化学组成

按配方比例称取85公斤粒化高炉矿渣、5公斤生活垃圾焚烧炉底渣、5公斤组合料和5公斤活性激发剂混合后进入球磨系统进行粉磨加工，出磨粉料表面积控制在450m²/kg～550m²/kg之间，在粉磨过程中采用沸腾炉输送热风对进磨物料进行烘干，同时为保证出磨粉料仓储和运输正常需保证出磨粉料含水率小于0.5%。

实施例二

粒化高炉矿渣、生活垃圾焚烧底渣及绿泥的化学组成同实施例一。

按配方比例称取68公斤粒化高炉矿渣、20公斤生活垃圾焚烧炉底渣、10公斤组合料和2公斤活性激发剂混合后进入球磨系统进行粉磨加工，出磨粉料表面积控制在450m²/kg～550m²/kg之间，在粉磨过程中采用沸腾炉输送热风对进磨物料进行烘干，同时为保证出磨粉料仓储和运输正常需保证出磨粉料含水率小于0.5%。

实施例三

按配方比例称取50公斤粒化高炉矿渣、45公斤生活垃圾焚烧炉底渣、3公斤组合料和2公斤活性激发剂分别进入球磨系统进行粉磨加工，出磨粉料表面积控制在450m²/kg～550m²/kg之间，在粉磨过程中采用沸腾炉输送热风对进磨物料进行烘干，同时为保证出磨粉料仓储和运输正常需保证出磨粉料含水率小于0.5%，然后混合得到混凝土用复合高炉矿渣微粉。

分别取实施例一、二、三所得复合微粉进行检测，其各项性能指标如表2。

表2复合微粉的性能指标

为了说明本发明所提供的混凝土用复合高炉矿渣微粉的性能特点，选用实施例二的复合高炉矿渣微粉替代20～40%的水泥，配制高性能混凝土，各性能如表4。其中不采用复合高炉矿渣微粉的为对照组。实验所用原材料为：水泥（普通硅酸盐水泥P.O42.5）、砂（中砂）、碎石（5～31.5MM）、高效减水剂（聚羧酸高效减水剂），各组混凝土的配合比如表3：

表3混凝土的配合比单位：（kg/m³）

编号	水泥	水	复合高炉矿渣微粉	砂	石	高效减水剂
							对照	360	170		780	1040	1.85
实施例一	288	165	72	780	1040	1.85
							实施例二	252	165	108	780	1040	1.85
实施例三	216	160	144	780	1040	1.85

所制备的混凝土的坍落度和抗压强度如表4：

表4混凝土的坍落度和抗压强度

编号	坍落度（mm）	7天抗压强度(MPa)	28天抗压强度(MPa)
				对照	185	25.72	38.53
实施例一	190	25.03	38.42
				实施例二	190	24.85	38.30
实施例三	195	24.12	38.15

表3、表4结果表明，掺复合高炉矿渣微粉的混凝土可显著减少用水量和水泥用量，用复合高炉矿渣微粉替代20～40%的水泥，混凝土仍获得了较高的抗压强度，与纯水泥抗压强度基本一致。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种混凝土用复合高炉矿渣微粉，其特征在于：是由生活垃圾焚烧炉底渣、粒化高炉矿渣、组合料和活性激发剂经粉磨设备粉磨后混匀而制成，其比表面积在450m²/kg～550m²/kg，含水率小于0.5%，按重量百分比计各组分的含量为：生活垃圾焚烧炉底渣5～45%、粒化高炉矿渣50～85%、组合料1～10%、活性激发剂1～10%，各组分的总重量百分比为100%；所述生活垃圾焚烧炉底渣是指将生活垃圾焚烧后进行磁选、水洗、除杂，再陈化30～40天后所得的焚烧底灰；所述组合料是指由人工火山灰材料和绿泥组成的混合物，其中按重量百分比计人工火山灰材料的含量为10～40%、绿泥的含量为60～90%。

2.根据权利要求1所述的混凝土用复合高炉矿渣微粉，其特征在于：所述粉磨设备是球磨、立式辊磨、振动磨或雷蒙磨中的一种或两种结合。

3.根据权利要求1所述的混凝土用复合高炉矿渣微粉，其特征在于：所述活性激发剂是由三乙醇胺或三异丙醇胺与无机盐复合而成。

4.根据权利要求3所述的混凝土用复合高炉矿渣微粉，其特征在于：所述无机盐是硫酸盐、钠盐或钙盐。

5.一种权利要求1所述的混凝土用复合高炉矿渣微粉的制备方法，其特征在于：按配方比例先将粒化高炉矿渣、生活垃圾炉底渣、组合料和活性激发剂混合，然后进入粉磨设备进行粉磨加工，在粉磨过程中采用沸腾炉输送热风对进磨物料进行烘干，出磨粉料的比表面积控制在450m²/kg～550m²/kg，含水率小于0.5%。

6.一种权利要求1所述的混凝土用复合高炉矿渣微粉的制备方法，其特征在于：按配方比例先将粒化高炉矿渣、生活垃圾炉底渣分别粉磨后再与组合料和活性激发剂混合，然后进入粉磨设备进行粉磨加工，在粉磨过程中采用沸腾炉输送热风对进磨物料进行烘干，出磨粉料的比表面积控制在450m²/kg～550m²/kg，含水率小于0.5%。