CN110092625A - 一种用碱渣制备超细碳酸钙粉配制的水泥混合砂浆 - Google Patents

一种用碱渣制备超细碳酸钙粉配制的水泥混合砂浆 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用碱渣制备超细碳酸钙粉配制的水泥混合砂浆，所述水泥混合砂浆包括如下重量份的组分：砂95~105份，水泥10~20份，水18~22份，超细碳酸钙粉1~3份，粉煤灰1~3份，矿渣微粉1~3份，所述超细碳酸钙粉由碱渣制得。本发明制得水泥混合砂浆的工作性能和力学性能能够满足普通水泥混合砂浆的技术要求，通过掺加碱渣制备超细碳酸钙粉，提高了工业废物碱渣的再利用率，降低了水泥混合砂浆生产成本，经济环保。

Description

一种用碱渣制备超细碳酸钙粉配制的水泥混合砂浆
技术领域
本发明属于建筑材料制备领域，具体涉及一种用碱渣制备超细碳酸钙粉配制的水泥混合砂浆。
技术背景
氨碱法生产纯碱会产生大量的碱渣，目前对于碱渣的处理，通常采取堆积或填海的方式，其堆存和排放已造成严重的资源和环境问题，不仅会影响空气质量，还会危及通航，污染水体，需要一种有效的可再生方法来利用碱渣。文献研究表明，碱渣的固相主要是碳酸钙等，且粒径组成与水泥相似，由于团聚效应，在介质中难以均匀分散，会影响材料的密实度，且碱渣中氯离子含量很高，会导致钢筋锈蚀。
水泥砂浆是主要的建筑材料之一，需求量大。超细碳酸钙在水泥基材料中有加速效应、活性效应和颗粒形貌效应，在水化早期，适当掺量的超细碳酸钙粉可加速水泥的水化。而在后期，超细碳酸钙粉和水泥中的铝相反应生成具有一定胶凝能力的碳铝酸盐复合物，使水泥石结构更加密实，从而提高了水泥石的强度和耐久性。
现有碱渣预处理技术，一般是用洗涤法、离子交换树脂法、电解法和磁分离水洗法去除氯离子，干燥至所需含水率要求，并未考虑氯离子含量对建筑物耐久性的影响以及碱渣的细度对水泥水化的影响。其中洗涤法采用淡水或海水作为洗涤处理剂去除碱渣中的氯离子，用水量大，脱氯时间长。离子交换树脂法成本高，容易造成孔堵塞；而电解法的电极容易腐蚀，目前两种方法仅处于研究阶段。磁分离水洗法需要在处理过程中加入磁性物质，处理后又需将磁性物质去除，工艺较复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种用碱渣制备超细碳酸钙粉配制的水泥混合砂浆，旨在解决碱渣在建材行业的再利用问题，在满足水泥沙砂浆力学强度和工作性能的前提下，有效利用碱渣，实现变废为宝，解决碱渣的环境污染问题，提高碱渣的再利用率，并降低水泥混合砂浆的成本。
本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。
一种用碱渣制备超细碳酸钙粉配制的水泥混合砂浆，各组分包括：砂、胶凝材料和水，其中，所述砂95～105份，水泥10～20份，水18～22份，超细碳酸钙粉1～3份，粉煤灰1～3份，矿渣微粉1～3份。
进一步地，所述砂为河砂中砂。
进一步地，所述砂的细度模数为2.3～3.0。
进一步地，所述水泥为42.5级硅酸盐水泥；所述粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰；所述矿渣微粉为S95粒化高炉矿渣粉。
进一步地，所述超细碳酸钙粉，由碱渣与水混合，加入表面活性剂分散制得浆体，浆体通过胶体磨打磨，再通过压滤机压滤制得试饼，试饼烘干制得。
进一步地，所述超细碳酸钙粉去除原碱渣中70％以上的氯离子，且D90<10μm。
通过扫描电镜观测碱渣颗粒是由细小的颗粒团聚而成，可利用表面活性剂防团聚的作用制备超细碳酸钙并除去氯离子。从而解决碱渣不能在水泥砂浆中应用的问题。利用碱渣制备的超细碳酸钙替代传统水泥砂浆，水泥超细碳酸钙混合砂浆是一种新的砂浆，它既能满足砂浆的力学性能和工作性能要求，又能实现碱渣的再利用，可以降低建筑成本，解决碱渣的环境污染问题，提高经济效益和社会效益。
本发明的突出优点是：将碱渣制备的超细碳酸钙粉作矿物掺合料掺加到水泥混合砂浆中，配合矿物掺合料的使用，保持水泥混合砂浆原有的工作性能和力学性能基本不变，实现了碱渣的综合利用，变废为宝，以水泥价格20％左右的超细碳酸钙粉替代部分水泥，降低了水泥混合砂浆的成本。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
下面各实施例和对比例中所用超细碳酸钙均由下述步骤制备得到：
1)实验材料按碱渣固体与水的质量比为1：3称取，将碱渣和水加入到混凝土搅拌机中进行搅拌，搅拌分为3次，每次1分钟，每两次搅拌之间的间隔将大颗粒的碱渣捏碎；
2)搅拌完成后加入碱渣固体0.11倍质量的表面活性剂EDTA，使用混凝土搅拌机搅拌3分钟；
3)搅拌完成的浆体使用胶体磨磨细浆体1分钟；
4)磨细后的浆体使用压滤机将浆液压滤完全(压滤到机器滴水速度缓慢)，得到超细碳酸钙的试饼。
5)压滤得到的试饼放入105(±1)℃烘箱中烘干至恒重。
6)烘干后的碳酸钙块放入小钢磨中磨细60s制得超细碳酸钙粉，所得到的超细碳酸钙粉去除了原碱渣中70％以上的氯离子，且D90<10μm。
对比例
M07.5水泥砂浆，包括如下重量份的组份：细度模数为2.3的河砂中砂100份，42.5级硅酸盐水泥20份，水20份。
将所有原料加入搅拌机搅拌210s，得到水泥砂浆拌合物。
实施例1
一种用碱渣制备超细碳酸钙粉配制的M7.5水泥混合砂浆，包括如下重量份的组份：细度模数为2.3的河砂中砂100份，42.5级硅酸盐水泥17份，水20份，超细碳酸钙粉(D90<10μm)1份，粉煤灰1份，矿渣微粉1份。
将所有原料加入搅拌机搅拌210s，得到水泥混合砂浆拌合物。
实施例2
一种用碱渣制备超细碳酸钙粉配制的M7.5水泥混合砂浆，包括如下重量份的组份：细度模数为2.3的河砂中砂100份，42.5级硅酸盐水泥14份，水20份，超细碳酸钙粉(D90<10μm)2份，粉煤灰2份，矿渣微粉2份。
将所有原料加入搅拌机搅拌210s，得到水泥混合砂浆拌合物。
实施例3
一种用碱渣制备超细碳酸钙粉配制的M7.5水泥混合砂浆，包括如下重量份的组份：细度模数为2.3的河砂中砂100份，42.5级硅酸盐水泥11份，水20份，超细碳酸钙粉(D90<10μm)3份，粉煤灰3份，矿渣微粉3份。
将所有原料加入搅拌机搅拌210s，得到水泥混合砂浆拌合物。
实施例4
一种用碱渣制备超细碳酸钙粉配制的M7.5水泥混合砂浆，包括如下重量份的组份：细度模数为2.7的河砂中砂104份，42.5级硅酸盐水泥15份，水18份，超细碳酸钙粉(D90<10μm)1份，粉煤灰1份，矿渣微粉1份。
将所有原料加入搅拌机搅拌210s，得到水泥混合砂浆拌合物。
实施例5
一种用碱渣制备超细碳酸钙粉配制的M7.5水泥混合砂浆，包括如下重量份的组份：细度模数为2.7的河砂中砂96份，42.5级硅酸盐水泥16份，水22份，超细碳酸钙粉(D90<10μm)2份，粉煤灰2份，矿渣微粉2份。
将所有原料加入搅拌机搅拌210s，得到水泥混合砂浆拌合物。
将空白样和实施例1～4制备的水泥混合砂浆采用《建筑砂浆基本性能试验方法标准》(JGJ/T70-2009)中的规定进行工作性能和力学性能测试，测试结果见下表。
表1 M7.5砂浆工作性能和力学性能结果
对比例 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
稠度/mm 42 38 41 53 44 40
表观密度/kg·m<sup>-3</sup> 1980 1990 1990 2010 2000 1980
保水性/％ 89.4 86.5 87.2 86.6 86.9 86.8
可溶Cl<sup>-</sup>(7d)/％ 0.017 0.022 0.028 0.033 0.018 0.028
抗压强度(3d)/MPa 7.1 6.3 5.9 4.1 5.3 5.1
抗压强度(7d)/MPa 9.4 8.3 8.2 6.0 6.9 6.9
抗压强度(28d)/MPa 11.4 10.1 10.2 9.3 9.7 11.3
上述结果显示：碱渣制备超细碳酸钙粉配制的水泥混合砂浆，其可溶氯离子含量较低，工作性能和抗压强度均满足普通水泥混合砂浆的要求。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用碱渣制备超细碳酸钙粉配制的水泥混合砂浆，其特征在于，包括如下重量份的组分：砂95~105份，水泥10~20份，水18~22份，超细碳酸钙粉1~3份，粉煤灰1~3份，矿渣微粉1~3份，所述超细碳酸钙粉由碱渣制得。
2.根据权利要求1所述的用碱渣制备超细碳酸钙粉配制的水泥混合砂浆，其特征在于，所述砂为河砂中砂。
3.根据权利要求2所述的用碱渣制备超细碳酸钙粉配制的水泥混合砂浆，其特征在于，所述砂的细度模数为2.3~3.0。
4.根据权利要求1所述的用碱渣制备超细碳酸钙粉配制的水泥混合砂浆，其特征在于，所述水泥为42.5级硅酸盐水泥。
5.根据权利要求1所述的用碱渣制备超细碳酸钙粉配制的水泥混合砂浆，其特征在于，所述粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰。
6.根据权利要求1所述的用碱渣制备超细碳酸钙粉配制的水泥混合砂浆，其特征在于，所述矿渣微粉为S95粒化高炉矿渣粉。
7.根据权利要求1所述的用碱渣制备超细碳酸钙粉配制的水泥混合砂浆，其特征在于，所述超细碳酸钙粉，由碱渣与水混合，加入表面活性剂分散制得浆体，浆体通过胶体磨打磨，再通过压滤机压滤制得试饼，试饼烘干后研磨制得。
8.根据权利要求1所述的用碱渣制备超细碳酸钙粉配制的水泥混合砂浆，其特征在于，所述超细碳酸钙粉去除原碱渣中70%以上的氯离子，且D90<10μm。
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