CN107117837B - 一种不易开裂的生物灰硅酸盐水泥及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不易开裂的生物灰硅酸盐水泥及其生产方法，其中硅酸盐水泥包括下述重量百分比组分配制而成：普通硅酸盐水泥熟料55%～75%、脱硫石膏4%～8%、腐殖土4.5%～10.0%、生物灰7～15%、聚乙烯醇1‑3%、碎石粉5‑10%、沸石粉5%～8%及生物菌外加剂0.2%～1.0%。本发明能够渗透到水泥环、地层和套管接头的微细缝中，对于易漏层、垂直裂缝性地层或孔隙性地层，具备了良好的挤水泥、堵漏和充填微小空隙的作用，满足了实际应用需求；而且增强水泥浆的密实度和强度，而且基于生物灰的水泥浆是生物菌很好的培养基。

Description

一种不易开裂的生物灰硅酸盐水泥及其生产方法

技术领域

本发明涉及硅酸盐水泥技术领域，具体涉及一种不易开裂的生物灰硅酸盐水泥及其生产方法。

背景技术

在我国，随着再生能源循环利用受到全社会越来越多的重视，生物质（主要是农作物秸秆等）作为燃料替代传统燃煤用于火力发电得到了快速推广，而电厂的生物质燃料余灰成了我国当前排量逐年增多的工业废料之一，这些余灰不仅污染环境，而且不加利用，也是浪费资源。而水泥生产领域有着混合材的添加数量多，种类广等特点，一般有各种粉煤灰、火山灰、硅灰、矿渣及其他各种材料等，但利用生物灰作为混合材还没见过。

因此，若是能将各种棉梗、谷壳、桔杆、芦苇梗、木宵、竹枝叶燃烧后的生物灰应用到水泥的制备中，以解决现有技术中水泥成本较高、不易开裂性差、水泥易开裂的不足，显得意义十分重大。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种能充分利用棉梗、谷壳、桔杆、芦苇梗等燃烧后的生物灰作为混合材添加的不易开裂的生物灰硅酸盐水泥及其生产方法。

为达到上述目的，本发明采用以下的技术方案来实现：

一种不易开裂的生物灰硅酸盐水泥，其特征在于，包括下述重量百分比组分配制而成：普通硅酸盐水泥熟料55%～75%、脱硫石膏4%～8%、腐殖土4.5%～10.0%、生物灰7～15%、聚乙烯醇1-3%、碎石粉5-10%、沸石粉5%～8%。

上述组分还包括生物菌外加剂0.2%～1.0%。

所述腐殖土中二氧化硅的含量超过80%，而且腐殖土是微生物得以生存的营养环境。所述聚乙烯醇可以增加流动性及胶粘性。

所述生物菌外加剂为芽孢杆菌、光合细菌和巴斯德芽孢八叠球菌的混合外加剂，按重量计，芽孢杆菌：光合细菌：巴斯德芽孢八叠球菌=1～2：3～2：1。

所述光合细菌能够捕捉空气中的二氧化碳，能将二氧化碳变成碳酸根离子，而碳酸根离子可以跟钙离子生成碳酸钙，增强水泥的强度和密实度。

所述巴斯德芽孢八叠球菌是欧洲ECO-CEMENT研发团队成功筛选出的耐恶劣环境的菌株。

上述不易开裂的生物灰硅酸盐水泥的生产方法，包括如下步骤：

（1）制备水泥基材料：按配方比重将普通硅酸盐水泥熟料、脱硫石膏、腐殖土、生物灰、沸石粉通过微机控制送入水泥磨中，磨制出通用硅酸盐水泥浆；

（2）接种：将芽孢杆菌、光合细菌和巴斯德芽孢八叠球菌分别接种至各自的培养基中，在恒温培养箱振荡培养；

（3）离心：将步骤（2）生长至稳定期的菌株分别离心6～10min,离心转速为3000～6000rpm；

（4）混合：将离心后所得浓度分别为1.0×10⁶～1.0×10⁸cell/ml、1.0×10⁶～1.0×10⁸cell/ml的芽孢杆菌液、光合细菌液和巴斯德芽孢八叠球菌液一起加入到步骤（1）的通用硅酸盐水泥浆中，然后加入聚乙烯醇，搅拌混合，从而制得。

与现有技术相比，本发明具备的有益效果是：1、以生物灰代替部分水泥，废物利用，也降低了成本；2、流动度可达200～290mm，能够渗透到水泥环、地层和套管接头的微细缝中，对于易漏层、垂直裂缝性地层或孔隙性地层，具备了良好的挤水泥、堵漏和充填微小空隙的作用，满足了实际应用需求；3、腐殖土及生物灰的配合，形成了阻隔液体渗入的膜，有效限制了液相在浆体中的运动，渗透性降低；4、缩短了稠化时间及过渡时间；5、具有良好的韧性、多孔性、低密度的特点，使水泥在使用过程中水泥浆的密实性较强，增加抗腐蚀性，利于特殊环境中的施工；6、生物灰的加入，降低了导热系数，增强了吸声抗震能力；7、水化温升较低，适用于大型混凝土工程；8、生物菌外加剂的加入，采用微生物矿化作用，在水泥浆内部矿化形成方解石颗粒，增强水泥浆的密实度和强度，而且基于生物灰的水泥浆是生物菌很好的培养基。

具体实施方式

现在结合具体实施例，来对本发明作进一步的阐述。显然，不能因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，均应属于本发明的保护范围。下述实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。

实施例一

不易开裂的生物灰硅酸盐水泥（强度等级42.5），由下述重量百分比组分配制而成：普通硅酸盐水泥熟料69%、脱硫石膏4.5%、腐殖土8.5%、生物灰7%、聚乙烯醇1%、碎石粉5%、沸石粉5%。

生产方法：按配方比重将普通硅酸盐水泥熟料、脱硫石膏、腐殖土、生物灰、碎石粉、沸石粉通过微机控制送入水泥磨中，磨制出通用硅酸盐水泥浆，然后加入聚乙烯醇，从而制得。

本实施例生产的硅酸盐水泥其物理性能详见表一。

实施例二

不易开裂的生物灰硅酸盐水泥（强度等级42.5），由下述重量百分比组分配制而成：普通硅酸盐水泥熟料62.5%、脱硫石膏4.5%、腐殖土7.0%、生物灰9%、聚乙烯醇2%、碎石粉10%、沸石粉5%。

生产方法同实施例一。

本实施例生产的硅酸盐水泥其物理性能详见表一。

实施例三

不易开裂的生物灰硅酸盐水泥（强度等级32.5），由下述重量百分比组分配制而成：普通硅酸盐水泥熟料55.0%、脱硫石膏5%、腐殖土10.0%、生物灰12.0%、聚乙烯醇1%、碎石粉9.0%、沸石粉8.0%。

生产方法同实施例一。

本实施例生产的硅酸盐水泥其物理性能详见表一。

实施例四

不易开裂的生物灰硅酸盐水泥（强度等级42.5），由下述重量百分比组分配制而成：普通硅酸盐水泥熟料67%、脱硫石膏4%、腐殖土4.5%、生物灰12%、聚乙烯醇2%、碎石粉5%、沸石粉5%及生物菌外加剂0.5%。

生物菌外加剂为芽孢杆菌、光合细菌和巴斯德芽孢八叠球菌的混合外加剂，按重量计，芽孢杆菌：光合细菌、巴斯德芽孢八叠球菌=1： 3：1。巴斯德芽孢八叠球菌是欧洲ECO-CEMENT研发团队成功筛选出的耐恶劣环境的菌株。

生产方法包括如下步骤：

（1）制备水泥基材料：按配方比重将普通硅酸盐水泥熟料、脱硫石膏、腐殖土、生物灰、沸石粉通过微机控制送入水泥磨中，磨制出通用硅酸盐水泥浆；

（2）接种：将芽孢杆菌、光合细菌和巴斯德芽孢八叠球菌分别接种至各自的培养基中，在恒温培养箱振荡培养；

（3）离心：将步骤（2）生长至稳定期的菌株分别离心6～10min,离心转速为3000～6000rpm；

（4）混合：将离心后所得浓度分别为1.0×10⁶～1.0×10⁸cell/ml、1.0×10⁶～1.0×10⁸cell/ml、1.0×10⁶～1.0×10⁸cell/ml的芽孢杆菌液、光合细菌液和巴斯德芽孢八叠球菌液一起加入到步骤（1）的通用硅酸盐水泥浆中，然后加入聚乙烯醇，搅拌混合，从而制得。

本实施例生产的硅酸盐水泥其物理性能详见表一。

实施例五

不易开裂的生物灰硅酸盐水泥（强度等级42.5）组分，按重量百分比计：普通硅酸盐水泥熟料64.8%、脱硫石膏4%、腐殖土5.0%、生物灰12%、碎石粉6%、沸石粉6%、聚乙烯醇2%及生物菌外加剂0.2%。

生物菌外加剂为芽孢杆菌、光合细菌和巴斯德芽孢八叠球菌的混合外加剂，按重量计，芽孢杆菌：光合细菌、巴斯德芽孢八叠球菌=2： 2：1。巴斯德芽孢八叠球菌是欧洲ECO-CEMENT研发团队成功筛选出的耐恶劣环境的菌株。

生产方法同实施例四。

本实施例生产的硅酸盐水泥其物理性能详见表一。

实施例六

不易开裂的生物灰硅酸盐水泥（强度等级42.5），由下述重量百分比组分配制而成：普通硅酸盐水泥熟料59%、脱硫石膏4%、腐殖土5.4%、生物灰15%、聚乙烯醇2%、碎石粉10%、沸石粉4%及生物菌外加剂0.6%。

生物菌外加剂为芽孢杆菌、光合细菌和巴斯德芽孢八叠球菌的混合外加剂，按重量计，芽孢杆菌：光合细菌、巴斯德芽孢八叠球菌=2： 3：1。巴斯德芽孢八叠球菌是欧洲ECO-CEMENT研发团队成功筛选出的耐恶劣环境的菌株。

生产方法同实施例四。

本实施例生产的硅酸盐水泥其物理性能详见表一。

实施例七

不易开裂的生物灰硅酸盐水泥（强度等级42.5）组分，由以下重量百分比的原料配制而成：普通硅酸盐水泥熟料65%、脱硫石膏5%、腐殖土5.8%、生物灰8%、碎石粉8%、沸石粉5%、聚乙烯醇3%、生物菌外加剂0.2%。

生物菌外加剂为芽孢杆菌、光合细菌和巴斯德芽孢八叠球菌的混合外加剂，按重量计，芽孢杆菌：光合细菌、巴斯德芽孢八叠球菌=2： 3：1。巴斯德芽孢八叠球菌是欧洲ECO-CEMENT研发团队成功筛选出的耐恶劣环境的菌株。

生产方法同实施例四。

本实施例生产的硅酸盐水泥其物理性能详见表一。

实施例八

不易开裂的生物灰硅酸盐水泥（强度等级42.5）组分，由以下重量百分比的原料配制而成：普通硅酸盐水泥熟料66.2%、脱硫石膏5%、腐殖土4.8%、生物灰12%、碎石粉5%、沸石粉4%、聚乙烯醇2%、生物菌外加剂1.0%。

生物菌外加剂为芽孢杆菌、光合细菌和巴斯德芽孢八叠球菌的混合外加剂，按重量计，芽孢杆菌：光合细菌、巴斯德芽孢八叠球菌=2： 3：1。巴斯德芽孢八叠球菌是欧洲ECO-CEMENT研发团队成功筛选出的耐恶劣环境的菌株。

生产方法同实施例四。

本实施例生产的硅酸盐水泥其物理性能详见表一。

下表一为实施例1至实施例8水泥的物理性能实验数据

表一：

Claims (2)

1.一种不易开裂的生物灰硅酸盐水泥，其特征在于，包括下述重量百分比组分配制而成：普通硅酸盐水泥熟料55%～75%、脱硫石膏4%～8%、腐殖土4.5%～10.0%、生物灰7～15%、聚乙烯醇1-3%、碎石粉5-10%、沸石粉5%～8%、生物菌外加剂0.2%～1.0%，前述各组分之和为100%；所述生物菌外加剂为芽孢杆菌、光合细菌和巴斯德芽孢八叠球菌的混合外加剂，按重量计，芽孢杆菌：光合细菌：巴斯德芽孢八叠球菌=1～2：3～2：1。

2.根据权利要求1所述的不易开裂的生物灰硅酸盐水泥的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）制备水泥基材料：按配方比重将普通硅酸盐水泥熟料、脱硫石膏、腐殖土、生物灰、碎石粉、沸石粉通过微机控制送入水泥磨中，磨制出通用硅酸盐水泥浆；

（2）接种：将芽孢杆菌、光合细菌和巴斯德芽孢八叠球菌分别接种至各自的培养基中，在恒温培养箱振荡培养；

（3）离心：将步骤（2）生长至稳定期的菌株分别离心6～10min,离心转速为3000～6000rpm；

（4）混合：将离心后所得浓度分别为1.0×10⁶～1.0×10⁸cell/ml、1.0×10⁶～1.0×10⁸cell/ml、1.0×10⁶～1.0×10⁸cell/ml的芽孢杆菌液、光合细菌液和巴斯德芽孢八叠球菌液一起加入到步骤（1）的通用硅酸盐水泥浆中，然后加入聚乙烯醇，搅拌混合，从而制得。