CN109305771A - 一种用于混凝土添加剂的高品质粉煤灰及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油渍用于混凝土添加剂的高品质粉煤灰及其制备方法，包括以下步骤：（1）、取粉煤灰，去除粉煤灰里面的杂物，清洗然后过滤；（2）、将步骤（1）处理好的粉煤灰使用烘箱在100‑120℃烘烤1h；（3）、制备改性膨胀石墨；（4）、原料复配。本申请中的粉煤灰经过处理和改性，能够提升粉煤灰的活性，改善粉煤灰的水化速度，提升添加后混凝土的强度发展速度，缩短混凝土的养护时间，同时，通过对混凝土内部孔隙的填充，提升混凝土的抗冻性，也可以显著降低混凝土的成本。
Description
技术领域
本发明属于环保建筑材料领域，具体涉及一种用于混凝土添加剂的高品质粉煤灰及其制备方法。
背景技术
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。我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2等。随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加，成为我国当前排量较大的工业废渣之一。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。但粉煤灰可资源化利用，如作为混凝土的掺合料等。
粉煤灰虽然可以作为混凝土添加剂使用，但是会对混凝土的强度发展造成负面影响，造成混凝土早期强度不够，需要养护时间延长，另一方面，也会造成混凝土的抗冻性降低，因此，为了提升抗冻性，往往需要粉煤灰与引气剂协同使用，造成成本增加。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于混凝土添加剂的高品质粉煤灰及其制备方法，通过对粉煤灰进行处理，提升粉煤灰的综合性能。
本发明通过以下技术方案实现：
一种用于混凝土添加剂的高品质粉煤灰的制备方法，包括以下步骤：
（1）、取粉煤灰，去除粉煤灰里面的杂物，将除杂后的粉煤灰使用蒸馏水浸泡2-3天，然后过滤；
（2）、将步骤（1）处理好的粉煤灰使用烘箱在100-120℃烘烤1h；
（3）、将膨胀石墨与其重量2-3倍的去离子水混合，使用超声波处理30min， 再向膨胀石墨分散液中添加其质量0.02%的三甲基硅醇钾，继续超声波处理1-2h，静置处理1小时，然后进行抽滤，清洗，烘干至恒重，即得改性膨胀石墨；
（4）、将步骤（2）制备好的粉煤灰与二甲基亚砜、蒸馏水按重量比10:1:2的质量比混合搅拌均匀，然后加入粉煤灰重量3-5%的步骤（3）中的改性膨胀石墨，超声波处理30-40min，旋蒸去除溶剂后，使用无水乙醇清洗2-3遍，烘干，得到用于混凝土添加剂的高品质粉煤灰。
所述粉煤灰在步骤（2）烘烤后经过以下方法改性处理：
a、将粉煤灰使用0.8mol/L的草酸溶液浸泡处理2-3min，然后水洗，烘干；
b、将步骤a处理后的粉煤灰在260℃烘烤15-20min，然后，以10℃/min的升温速度升温至380℃，保温处理5min，然后以8℃/min的速度升温至620℃，保温1min，以20℃/min的速度降温至320℃，向粉煤灰中加入粉煤灰重量0.25%的纳米氧化锌，保温3min，再以15℃/min的速度升温至700℃，保温30s，自然降温至室温。
所述在粉煤灰进行改性处理步骤b中在氮气保护下进行。
超声波频率30kHz。
粉煤灰处理前过100目筛。
一种该方法制备的粉煤灰。
本发明中使用膨胀石墨等对粉煤灰进行复配改性，提升了粉煤灰的流动性和分散效果，可以提升粉煤灰的水化速度，使改性后的粉煤灰的水化速度接近水泥熟料，加快混凝土强度提升的速度，粉煤灰改性后，具有较低的水化热，可以有效降低混凝土的温度裂缝；在混凝土中加入粉煤灰后，由于本申请粉煤灰改性后活性较高，具有良好的流动性及填充性能，可以进入水泥颗粒的孔隙中，填充混凝土内部的毛细孔和大孔，并将大毛细孔分割成微细孔，使混凝土中孔隙孔径大大缩小，提升混凝土的抗冻性能。
本发明的有益效果：本申请的高品质粉煤灰活性高，加入混凝土后，能够提升混凝土拌合料的易和性，降低混凝土凝结过程中水化热，避免由于温度变化造成裂缝，也能有效提升混凝土的耐久性，这是由于二次水化作用，使混凝土的密实度提高，改善了混凝土的界面结构，同时，由于二次反应使得易腐蚀的氢氧化钙的数量降低，可以提升混凝土的抗渗性等。
本申请中的粉煤灰经过处理和改性，能够提升粉煤灰的活性，改善粉煤灰的水化速度，提升添加后混凝土的强度发展速度，缩短混凝土的养护时间，同时，通过对混凝土内部孔隙的填充，提升混凝土的抗冻性，也可以显著降低混凝土的成本。
具体实施方式
实施例1
一种用于混凝土添加剂的高品质粉煤灰的制备方法，包括以下步骤：
（1）、取粉煤灰，去除粉煤灰里面的杂物，将除杂后的粉煤灰使用蒸馏水浸泡2天，然后过滤；
（2）、将步骤（1）处理好的粉煤灰使用烘箱在100℃烘烤1h；
（3）、将膨胀石墨与其重量2.5倍的去离子水混合，使用超声波处理30min， 再向膨胀石墨分散液中添加其质量0.02%的三甲基硅醇钾，继续超声波处理1-2h，静置处理1小时，然后进行抽滤，清洗，烘干至恒重，即得改性膨胀石墨；
（4）、将步骤（2）制备好的粉煤灰与二甲基亚砜、蒸馏水按重量比10:1:2的质量比混合搅拌均匀，然后加入粉煤灰重量4%的步骤（3）中的改性膨胀石墨，超声波处理30-40min，旋蒸去除溶剂后，使用无水乙醇清洗2-3遍，烘干，得到用于混凝土添加剂的高品质粉煤灰。
所述粉煤灰在步骤（2）烘烤后经过以下方法改性处理：
a、将粉煤灰使用0.8mol/L的草酸溶液浸泡处理2min，然后水洗，烘干；
b、将步骤a处理后的粉煤灰在260℃烘烤15min，然后，以10℃/min的升温速度升温至380℃，保温处理5min，然后以8℃/min的速度升温至620℃，保温1min，以20℃/min的速度降温至320℃，向粉煤灰中加入粉煤灰重量0.25%的纳米氧化锌，保温3min，再以15℃/min的速度升温至700℃，保温30s，自然降温至室温。
所述在粉煤灰进行改性处理步骤b中在氮气保护下进行。
超声波频率30kHz。
粉煤灰处理前过100目筛。
实施例2
一种用于混凝土添加剂的高品质粉煤灰的制备方法，包括以下步骤：
（1）、取粉煤灰，去除粉煤灰里面的杂物，将除杂后的粉煤灰使用蒸馏水浸泡3天，然后过滤；
（2）、将步骤（1）处理好的粉煤灰使用烘箱在100℃烘烤1h；
（3）、将膨胀石墨与其重量2-3倍的去离子水混合，使用超声波处理30min， 再向膨胀石墨分散液中添加其质量0.02%的三甲基硅醇钾，继续超声波处理2h，静置处理1小时，然后进行抽滤，清洗，烘干至恒重，即得改性膨胀石墨；
（4）、将步骤（2）制备好的粉煤灰与二甲基亚砜、蒸馏水按重量比10:1:2的质量比混合搅拌均匀，然后加入粉煤灰重量4.5%的步骤（3）中的改性膨胀石墨，超声波处理30-40min，旋蒸去除溶剂后，使用无水乙醇清洗2-3遍，烘干，得到用于混凝土添加剂的高品质粉煤灰。
所述粉煤灰在步骤（2）烘烤后经过以下方法改性处理：
a、将粉煤灰使用0.8mol/L的草酸溶液浸泡处理2-3min，然后水洗，烘干；
b、将步骤a处理后的粉煤灰在260℃烘烤15-20min，然后，以10℃/min的升温速度升温至380℃，保温处理5min，然后以8℃/min的速度升温至620℃，保温1min，以20℃/min的速度降温至320℃，向粉煤灰中加入粉煤灰重量0.25%的纳米氧化锌，保温3min，再以15℃/min的速度升温至700℃，保温30s，自然降温至室温。
所述在粉煤灰进行改性处理步骤b中在氮气保护下进行。
超声波频率30kHz。
粉煤灰处理前过100目筛。
实施例3
与实施例1相比，粉煤灰在烘烤后不经过本申请中的改性处理。
为了验证本申请中粉煤灰添加后对混凝土性能的影响，本申请中设置了以下对照实验对本申请中粉煤灰处理后的效果进行验证。
对比例1
与实施例1相比，粉煤灰处理过程中不添加改性膨胀石墨。
对比例2
与实施例1相比，膨胀石墨不经过改性处理。
对比例3
直接使用市场上的I类粉煤灰。
实验1：
为了验证本申请中制备的粉煤灰对混凝土抗冻效果的影响，将各组粉煤灰加入混凝土中，粉煤灰掺量为15%，将不掺杂粉煤灰的组别的对照组，测试各组慢冻法融冻50次和100次相对动弹性模量和重量损失率，使用强度等级C30的混凝土实验，结果如表1：
表1
由表1可知，本申请中实施例制备的粉煤灰添加的混凝土具有更好抗冻效果，在融冻100次后，相对动弹性模的保持率明显高于使用普通的I类粉煤灰添加的混凝土或者不使用粉煤灰添加的混凝土，混凝土的重量损失率也明显提升。
实验2
为了验证本申请中粉煤灰对混凝土强度提升速度的影响，本申请将各组粉煤灰加入到混凝土中，粉煤灰掺量为15%，不掺杂粉煤灰的作为对照组，使用《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T50081-2002）制备试件，试件尺寸为150mm*150mm*150mm不添加其他助剂，并对混凝土3、7、24d周期的试件进行强度测试，结果如表2：
表2
由表2可知，使用本发明方法制备的粉煤灰可以提升粉煤灰加入后混凝土的强度提升速度，缩短混凝土需要养护的时间，同时，也提升了混凝土的强度。
Claims (6)
1.一种用于混凝土添加剂的高品质粉煤灰的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、取粉煤灰，去除粉煤灰里面的杂物，将除杂后的粉煤灰使用蒸馏水浸泡2-3天，然后过滤；
（2）、将步骤（1）处理好的粉煤灰使用烘箱在100-120℃烘烤1h；
（3）、将膨胀石墨与其重量2-3倍的去离子水混合，使用超声波处理30min， 再向膨胀石墨分散液中添加其质量0.02%的三甲基硅醇钾，继续超声波处理1-2h，静置处理1小时，然后进行抽滤，清洗，烘干至恒重，即得改性膨胀石墨；
（4）、将步骤（2）制备好的粉煤灰与二甲基亚砜、蒸馏水按重量比10:1:2的质量比混合搅拌均匀，然后加入粉煤灰重量3-5%的步骤（3）中的改性膨胀石墨，超声波处理30-40min，旋蒸去除溶剂后，使用无水乙醇清洗2-3遍，烘干，得到用于混凝土添加剂的高品质粉煤灰。
2.根据权利要求1所述的一种用于混凝土添加剂的高品质粉煤灰的制备方法，其特征在于，所述粉煤灰在步骤（2）烘烤后经过以下方法改性处理：
a、将粉煤灰使用0.8mol/L的草酸溶液浸泡处理2-3min，然后水洗，烘干；
b、将步骤a处理后的粉煤灰在260℃烘烤15-20min，然后，以10℃/min的升温速度升温至380℃，保温处理5min，然后以8℃/min的速度升温至620℃，保温1min，以20℃/min的速度降温至320℃，向粉煤灰中加入粉煤灰重量0.25%的纳米氧化锌，保温3min，再以15℃/min的速度升温至700℃，保温30s，自然降温至室温。
3.根据权利要求2所述的一种用于混凝土添加剂的高品质粉煤灰的制备方法，其特征在于，所述在粉煤灰进行改性处理步骤b中在氮气保护下进行。
4.根据权利要求1所述的一种用于混凝土添加剂的高品质粉煤灰的制备方法，其特征在于，超声波频率30kHz。
5.根据权利要求1所述的一种用于混凝土添加剂的高品质粉煤灰的制备方法，其特征在于，粉煤灰处理前过100目筛。
6.一种权利要求1-5之一方法制备的粉煤灰。
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