CN108751917A - 一种利用低品质粉煤灰制备高强度砂浆和混凝土的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种利用低品质粉煤灰制备高性能砂浆和混凝土的方法。其特征在于将低品质粉煤灰预处理进行活化处理，提高低品质粉煤灰的活性，该方法是是将粉煤灰与氢氧化钠或碳酸钠混合均匀后，在700‑900℃煅烧2‑6 h处理，快速冷却。将冷却后的原料添加一定量助磨剂，球磨至45um筛余不大于12%。预处理后低品质粉煤灰作为制备砂浆或混凝土原料，与砂或砂石、水、水玻璃混合搅拌、浇注或压制成型、养护，制得砂浆或混凝土制品。该方法通过对低品质粉煤灰的前期预处理工艺，大大提高了粉煤灰的活性，砂浆和混凝土制品的早期和后期强度均有大幅度提高。低品质粉煤灰的利用率100%，无二次副产品，利废环保。

Description

一种利用低品质粉煤灰制备高强度砂浆和混凝土的方法

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种利用低品质粉煤灰制备高强度砂浆和混凝土制品的方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展、人口的不断增加及对矿物资源的日益消耗，固体废弃物的排放不断积累，环境污染不断加剧，对经济技术发展的限制日益突出，成为制约我国国民经济发展的突出问题。近年来，随着环境保护意识的增强，资源消耗、环境恶化带来的社会问题，利用工业固体废弃物，充分挖掘固体废弃物的利用价值已经成为大家的共识。

粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物是我国当前排量较大的工业废渣之一。随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加，1995年粉煤灰排放量达1.25 亿吨，2000年约为1.5 亿吨，目前年排放达到3亿吨，大量的粉煤灰不加处理，就会产生扬尘，污染大气；若排入水系会造成河流淤塞，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。目前粉煤灰可以用作水泥掺合料、混凝土掺合料以及制备免烧砖、砌块制品等。但是早期的粉煤灰由于没有脱硫处理和燃煤利用率低等问题，粉煤灰活性不够，品质较低，大都采用堆积填埋等方式处理。同时我国煤种来源也不同，煤质有很大的差异，因而排出的粉煤灰品质不仅粗细不同，烧失量、需水量、颜色等的性质也不同。因此对早期低品质粉煤灰的一直没有有效的利用。

粉煤灰组分主要由SiO₂和Al₂O₃组成，另外还有少量CaO、Fe₂O_3、MgO、MnO等其它组分。粉煤灰的产地不同，组分含量也有较大差别。目前粉煤灰在建筑材料上的利用主要是作为掺合料，用于水泥、混凝土及其制品，但低品质的粉煤灰不适用此类应用。还有的利用粉煤灰制备无熟料水泥，在专利“一种增强型地质聚合物及其制备方法”（ZL201610141817.X），采用磷酸盐和或多聚磷酸盐、偏高领土、粉煤灰、水玻璃、碱性化合物、二氧化硅、水等原料制备地质聚合物产品，抗压强度达到150MPa以上，满足建筑材料、高温涂层的使用要求。专利“一种用于混凝土的高早强矿物外加剂CN102329096A”利用矿粉、粉煤灰、硅灰、偏高岭土制备高早强矿物外加剂，可用于混凝土预制构件、灌浆材料、修补材料等。但从报道的文献资料看，粉煤灰存在凝结时间和强度发展慢的不足，在其中的添加量低，而且需要添加其它活性材料或蒸热养护来弥补（专利：高强无熟料粉煤灰矿渣水泥（98112668.5）、专利：无熟料免烧粉煤灰水泥（96118276.8）等）。特别是在利用低品质粉煤灰制备高性能砂浆或混凝土材料方面，没有详细的资料报导。

因此实现低品质粉煤灰作为胶结料用于制备高性能砂浆或混凝土，可实现低品质粉煤灰在建筑材料中的利用，为低品质粉煤灰的利用提供了一条有效途径，有效解决低品质粉煤灰的大量存积问题。

发明内容

本发明是利用低品质粉煤灰制备高强度砂浆和混凝土的方法。该方法的使用可以保证以低品质粉煤灰为主要原材料，采用常规制备和成型工艺、自然条件养护的条件下即可制备高强度砂浆或混凝土制品，实现了对低品质粉煤灰的高效利用。

该方法是将粉煤灰与氢氧化钠或碳酸钠混合均匀后在700-900℃煅烧2-6 h处理，快速冷却。将冷却后的原料添加一定量助磨剂，球磨至45um筛余不大于12%。预处理后低品质粉煤灰作为制备砂浆或混凝土原料，与砂或石子、水、水玻璃混合搅拌、浇注或压制成型、养护制得砂浆或混凝土制品。

该方法除了前期预处理工艺外，后续的制备砂浆或混凝土的方法与常规制备砂浆或混凝土的一致。即常规的砂浆或混凝土的制备工艺完全可以用于低品质粉煤灰砂浆或混凝土的生产。

该方法所用原料质量分数分别为：低品质粉煤灰100份、氢氧化钠或碳酸钠5-10份、助磨剂1-1.5份、水玻璃20-30份；水10-25份。所述氢氧化钠为固体粒状，碳酸钠固体粉状，均为工业级一级品，纯度> 96%；水玻璃为工业级一等品，模数为2.2-2.5，密度1.38 g/mL；助磨剂为粉状FDN。所述的细砂为中砂，石子为连续级配。

本发明的有益效果是：

利用低品质粉煤灰制备高强度砂浆和混凝土制品的方法，与其它制备砂浆或混凝土的方法相比，该方法具有以下明显优点：

（1）该方法通过对低品质粉煤灰的预处理，提高了粉煤灰的活性和利用效率。粉煤灰的利用率为100%，在制品中的添加量不低于80%，不产生二次副产品，利废环保。

（2）该方法大大提高了以粉煤灰为主制品的早期强度和后期强度，浇注制品3 h可以拆模，压制样品可以立即出模；28 d强度可达到30-45 MPa，大大缩短制品的制备周期。

（3）该方法可采用浇注或压制方式制备砂浆或混凝土制品，无特殊工艺要求，采用目前相关产品的生产设备即可生产。

研究表明，由于粉煤灰的活性低，所以强度发展慢，凝结时间长。在很多情况下，粉煤灰没有完全分解就已经硬化，没有发挥出粉煤灰的潜在作用。通过对粉煤灰的预处理，改变了矿物组成，提高了玻璃相的含量，有利于粉煤灰的分解及聚合，从而达到高效利用低品质粉煤灰的目的。

下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明，以便本领域的技术人员更了解本发明，但并不因此限制本发明。

实施例1

一种利用低品质粉煤灰制备高强度砂浆和混凝土的方法。将100份粉煤灰与7.5份氢氧化钠混合均匀后在800℃煅烧5 h处理，快速冷却。将冷却后的原料添加1份助磨剂，球磨至45um筛余不大于12%。预处理后低品质粉煤灰作为原料，与200份砂、10份水、20份水玻璃混合搅拌、在10-15 MPa压力下成型，脱模后标准养护3 d，然后保湿条件下养护28d，制得砂浆制品的性能指标：抗压强度为40MPa，抗折强度5.2 MPa，干燥收缩0.35 %。

实施例2

一种利用低品质粉煤灰制备高强度砂浆和混凝土的方法。将100份粉煤灰与7.5份碳酸钠混合均匀后在900℃煅烧2 h处理，快速冷却。将冷却后的原料添加1.25份助磨剂，球磨至45um筛余不大于12%。预处理后低品质粉煤灰作为原料，与200份砂、15份水、25份水玻璃混合搅拌、浇注振动成型，3 h后拆模，标准养护1 d后，保湿条件下养护28 d。制得砂浆制品的性能指标：抗压强度为45.0MPa，抗折强度6.2 MPa，干燥收缩0.25%。

实施例3

一种利用低品质粉煤灰制备高强度砂浆和混凝土的方法。将100份粉煤灰与10份氢氧化钠混合均匀后在850℃煅烧2.5 h处理，快速冷却。将冷却后的原料添加1.5份助磨剂，球磨至45um筛余不大于12%。预处理后低品质粉煤灰作为原料，与200份砂、330份石子、15份水、28份水玻璃混合搅拌、在10-20 MPa压力下成型，脱模后标准养护3 d，然后保湿条件下养护28d。制得混凝土制品的性能指标：抗压强度为32.0 MPa。

实施例4

一种利用低品质粉煤灰制备高强度砂浆和混凝土的方法。将100份粉煤灰与10份碳酸钠混合均匀后在900℃煅烧2 h处理，快速冷却。将冷却后的原料添加1.5份助磨剂，球磨至45um筛余不大于12%。预处理后低品质粉煤灰作为原料，与200份砂、330份石子、20份水、28份水玻璃混合搅拌、浇注振动成型，3 h后拆模，标准养护1 d后，保湿条件下养护28 d。制得混凝土制品的性能指标：抗压强度为37.4MPa。

上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (3)

1.一种利用低品质粉煤灰制备高强度砂浆和混凝土的方法，其特征在于，该方法是将粉煤灰与氢氧化钠或碳酸钠混合均匀后在700-900℃煅烧2-6 h处理，快速冷却；将冷却后的原料添加一定量助磨剂，球磨至45um筛余不高于12%；预处理后低品质粉煤灰作为制备砂浆或混凝土原料，与砂或石子、水、水玻璃混合搅拌、浇注或压制成型、养护，制得砂浆或混凝土制品。

2.根据权利要求1所述的一种利用低品质粉煤灰制备高强度砂浆和混凝土的方法，其特征在于，所用原料质量分数分别为：低品质粉煤灰100份、氢氧化钠或碳酸钠5-10份、助磨剂1-1.5份、水玻璃20-30份；水10-25份；所述氢氧化钠或碳酸钠为固体，工业级一级品，纯度> 96%；水玻璃为工业级一等品，模数为2.2-2.5，密度1.38 g/mL；助磨剂为粉状FDN；所述的砂为中砂，石子为5-25 mm连续级配。

3.根据权利要求1所述的一种利用低品质粉煤灰制备高强度砂浆和混凝土的方法，其特征在于，通过调整水的量，可以通过浇注成型或压制成型制备砂浆或混凝土制品；浇注成型制品3 h拆模，标准养护1 d后，保湿条件下养护28 d；压制成型制品直接脱模，脱模后标准养护3 d，然后保湿条件下养护28d。