CN111995271A

CN111995271A - 一种大掺量粉煤灰水泥及其制备方法

Info

Publication number: CN111995271A
Application number: CN202010867904.XA
Authority: CN
Inventors: 方立敏
Original assignee: Huzhou Linghu Sanshi Cement Co Ltd
Current assignee: Huzhou Linghu Sanshi Cement Co Ltd
Priority date: 2020-08-25
Filing date: 2020-08-25
Publication date: 2020-11-27

Abstract

本申请涉及建筑材料领域，具体公开了一种大掺量粉煤灰水泥及其制备方法。一种大掺量粉煤灰水泥包括重量份为5‑20份的硅酸盐水泥熟料、50‑70份的粉煤灰、5‑10份的石灰石粉末、1‑8份的调凝剂、0.01‑0.15份的添加剂和10‑20份的矿粉，其中添加剂由聚谷氨酸和十二水合硫酸铝钾按照重量比为（1‑10）：1组成，调凝剂由氟石膏和脱硫石膏按照重量比为（1‑4）：（1‑8）组成；制备方法为：将配方量的原料研磨然后混匀制得。本申请的产品具有在保有较高的早期强度的条件下可以大量掺入粉煤灰，提高粉煤灰的利用率的优点。

Description

一种大掺量粉煤灰水泥及其制备方法

技术领域

本申请涉及建筑材料领域，更具体地说，它涉及一种大掺量粉煤灰水泥及其制备方法。

背景技术

粉煤灰是发电厂燃烧煤粉时得到的一种灰渣，也称飞灰，世界上的粉煤灰产量很大，但是利用率不高，造成了环境污染和资源浪费。粉煤灰作为水泥混合材在我国已有一段历史，一方面可以将粉煤灰变废为宝，化害为利，另一方面可以缓解矿渣资源短缺的矛盾，促进水泥工业的健康发展。

比如公开号为CN102092973A的中国发明专利申请公开了一种粉煤灰水泥及其制备方法，其中粉煤灰掺量的重量比为30％-40％，所制备的粉煤灰水泥3天的抗压强度为19.6-26.9MPa,28天的抗压强度为45.5-52.5MPa。

一方面，目前我国粉煤灰的年产量大于6亿吨，而粉煤灰的利用率在40wt％左右，存在粉煤灰资源过剩的问题；另一方面，由于粉煤灰的结构致密且稳定、内比表面积小、对水的吸附能力小、不易水化的特点，在水泥中的粉煤灰掺量过大时水泥的早强度降低，限制了前述相关技术水泥中的粉煤灰含量进一步提高。

针对上述相关技术，发明人认为存在有粉煤灰资源过剩，粉煤灰水泥中对粉煤灰的利用率较低的缺陷。

发明内容

为了提高粉煤灰的利用率，本申请提供一种大掺量粉煤灰水泥及其制备方法。

第一方面，本申请提供的一种大掺量粉煤灰水泥，采用如下的技术方案：

一种大掺量粉煤灰水泥及其制备方法，由包括以下重量份的原料制成：

所述添加剂由聚谷氨酸和十二水合硫酸铝钾按照重量比为(1-10)：1制成，所述调凝剂由氟石膏和脱硫石膏按照重量比为(1-4)：(1-8)制成。

通过采用上述技术方案，硅酸盐水泥熟料、粉煤灰、石灰石粉末和矿粉为粉煤灰水泥的基础原料，通过添加配方量的由聚谷氨酸和十二水合硫酸铝钾制成的添加剂，和由氟石膏和脱硫石膏制成的调凝剂，可以制得粉煤灰掺量为58wt％-62wt％且早期强度无显著下降的大掺量粉煤灰水泥。

优选的，所述添加剂由聚谷氨酸和十二水合硫酸铝钾按照重量比4:1制成，所述聚谷氨酸的分子量为20000-100000。

通过采用上述技术方案，聚谷氨酸和十二水合硫酸铝钾之间具有协同作用，配合使用可以促进水泥的水化反应，且在重量比为4:1的时候，协同作用较优。

优选的，所述调凝剂中氟石膏和脱硫石膏的重量比为1：2，所述调凝剂中的SO₃含量≥35wt％。

通过采用上述技术方案，氟石膏可以加速粉煤灰水泥的凝固速度，脱硫石膏可以减缓粉煤灰水泥的凝固速度，由氟石膏和脱硫石膏制成的调凝剂在重量比1:2的时候，调凝效果较优。

优选的，所述硅酸盐水泥熟料3天抗压强度≥28Mpa,28天抗压强度≥54Mpa，f-CaO含量≤1.5wt％。

通过采用上述技术方案，硅酸盐水泥熟料是制作粉煤灰水泥的重要原料，硅酸盐水泥熟料的强度影响粉煤灰水泥的强度，因而采用3天抗压强度≥28Mpa,28天抗压强度≥54Mpa的水泥熟料可以使本申请制备的大掺量粉煤灰水泥具有更高的强度。硅酸盐水泥熟料中f-CaO的含量影响粉煤灰水泥的安定性，因而采用f-CaO含量≤1.5wt％的硅酸盐水泥熟料可以增加所得产品的安定性。

优选的，所述粉煤灰烧失量≤8.0wt％，SO₃含量≤3.5wt％,28天活性指数≥70％。

通过采用上述技术方案，粉煤灰烧失量≤8.0wt％，含碳量低，所制备的混凝土的需水量较小，使水胶比降低，可以使粉煤灰的效用充分发挥；SO₃含量≤3.5wt％时，水泥体积的安定性较好，当粉煤灰水泥的28天活性指数≥70％，粉煤灰水泥的水化效果更好，粉煤灰的粘结性和早强性更好。

优选的，所述矿粉中氧化钙含量≥38wt％，7天活性指数≥75％，28天活性指数≥95％。

通过采用上述技术方案，矿粉中的氧化钙含量≥38wt％，7天活性指数≥75％，28天活性指数≥95％时，所得到的粉煤灰水泥具有良好的水化作用，早强和粘结性较优。

优选的，所述石灰石粉末的目数为325目，所述石灰石粉末中三氧化二铝含量≤2.5wt％、含水率≤3.0wt％。

通过采用上述技术方案，石灰石粉末目数为325目，三氧化二铝含量≤2.5wt％、含水率≤3.0wt％时可提高粉煤灰水泥的早期强度，并且可以改善粉煤灰水泥的易磨性，降低生产成本。

第二方面，本申请提供一种大掺量粉煤灰水泥的制备方法，采用如下技术方案：

一种大掺量粉煤灰水泥制备方法，包括如下步骤：

步骤一：将配方量的硅酸盐水泥熟料、石灰石粉末、粉煤灰和调凝剂混合后研磨，得到研磨料，所述调凝剂由氟石膏和脱硫石膏制成,所述氟石膏和脱硫石膏的重量比为(1-4):(1-8)；

步骤二：往研磨料中加入配方量的矿粉和添加剂，混匀，得初混料，所述添加剂由聚谷氨酸和十二水合硫酸铝钾制成,所述聚谷氨酸和十二水合硫酸铝钾的重量比为(1-10):1；

步骤三：对初混料进行均化，得到大掺量粉煤灰水泥。

通过采用上述技术方案，将配方量的原料通过研磨和混匀得到大掺量粉煤灰水泥。

优选的，所述步骤一中在研磨前加入助磨剂，所述助磨剂的加入量为步骤一中配方量原料0.05wt％。

通过采用上述技术方案，加入0.05wt％重量份的助磨剂可以加速研磨过程，降低生产水泥产生的电耗。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、由于本申请采用了组分为聚谷氨酸和十二水合硫酸铝钾的添加剂，聚谷氨酸和十二水合硫酸铝钾之间具有协同作用，可以促进水泥的水化，具有提高粉煤灰水泥中粉煤灰水泥掺量的效果。

2、本申请中优选采用聚谷氨酸和十二水合硫酸铝钾的重量比为4:1，聚谷氨酸和十二水合硫酸铝钾在重量比为4:1时，协同效果最好，对粉煤灰水泥水化作用的促进效果也最好，在这一配比时，粉煤灰在粉煤灰水泥的掺量也最高。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

本申请各实施例所用原料的来源见表1，

表1：各实施例所用的原料和规格

实施例

实施例1-13

实施例1-13涉及的一种大掺量粉煤灰水泥，均以硅酸盐水泥熟料、粉煤灰、氟石膏、脱硫石膏、聚谷氨酸、十二水合硫酸铝钾和矿粉为原料制成。

实施例1-13的原料配比如表2所示。

表2：各实施例1-13中大掺量粉煤灰水泥的原料配比：

实施例1-13的制备方法相似，以下仅以实施例1为例进行说明。

实施例1的制备方法如下：

步骤一：将配方量的硅酸盐水泥熟料、石灰石粉末、粉煤灰、氟石膏和脱硫石膏研磨，得到研磨料；

步骤二：往研磨料中加入配方量的矿粉、聚谷氨酸和十二水合硫酸铝钾，混匀，得初混料；

步骤三：对初混料进行均化，得到大掺量粉煤灰水泥。

对比例

对比例1-12，均以实施例3为基础，对比例1-12与实施例3的制备方法相同，区别仅在于原料配比不同，具体如表3所示。

表3：各对比例1-12的原料配比：

性能检测试验

检测方法

按照以上各实施例和对比例的配方和方法所制备的粉煤灰水泥的性能由以下方法测试。

抗折强度：参照GB/T175-2007《通用硅酸盐水泥》的规定进行。

抗压强度：参照GB/T175-2007《通用硅酸盐水泥》的规定进行。

测试结果如表4所示。

表4：各实施例和对比例的性能测试结果表。

根据GB/T175-2007《通用硅酸盐水泥》的规定，325水泥的3天抗压强度≥10MPa,28天抗压强度≥32.5MPa，3天抗折强度≥3.5MPa，28天抗折强度≥5.5MPa。

结合实施例1-3可以看出，采用重量份为5-20份的硅酸盐水泥熟料、50-70份的粉煤灰、5-10份的石灰石粉末、1-8份的调凝剂、0.01-0.15份的添加剂和10-20份的矿粉所制备的大掺量粉煤灰水泥满足325水泥的强度要求。

结合实施例4-8和对比例9-12可以看出，调凝剂中氟石膏和脱硫石膏的重量比在(1-4):(1-8)的范围内时，对粉煤灰水泥的早期强度产生有益影响，且当氟石膏和脱硫石膏的重量比为1：2时，所制得的粉煤灰水泥的早强性能较好。

结合实施例9-13和对比例5-8可以看出，添加剂中聚谷氨酸和十二水合硫酸铝钾的重量比在(1-10):1的范围内时，对粉煤灰水泥的早期强度产生有益影响，且当聚谷氨酸和十二水合硫酸铝钾的重量比为4：1时，所制得的粉煤灰水泥的早强性能较好。

结合对比例1-3和实施例3可以看出，在满足325水泥的强度要求下，不添加添加剂时，所制备的粉煤灰水泥的最大掺量在41％左右，添加添加剂后粉煤灰的水泥掺量可以达到62％。

结合对比例3-4和实施例3可以看出，添加剂和调凝剂之间有协同作用。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims

1.一种大掺量粉煤灰水泥，其特征在于，由包含以下重量份的原料制成:

硅酸盐水泥熟料 5-20份；

粉煤灰 50-70份；

石灰石粉末 5-10份；

调凝剂 1-8份；

添加剂 0.01-0.15份；

矿粉 10-20份；

所述添加剂由聚谷氨酸和十二水合硫酸铝钾按照重量比为（1-10）：1组成，所述调凝剂由氟石膏和脱硫石膏按照重量比为（1-4）：（1-8）组成。

2.根据权利要求1所述的大掺量粉煤灰水泥，其特征在于：所述添加剂由聚谷氨酸和十二水合硫酸铝钾按照重量比4：1组成，所述聚谷氨酸的分子量为20000-100000。

3.根据权利要求1所述的一种大掺量粉煤灰水泥，其特征在于：所述调凝剂中氟石膏和脱硫石膏的重量比为1：2，所述调凝剂中SO₃的含量≥35wt%。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种大掺量粉煤灰水泥，其特征在于：所述硅酸盐水泥熟料的3天抗压强度≥28Mpa,28天抗压强度≥54Mpa，f-CaO含量≤1.5wt%。

5.根据权利要求4所述的一种大掺量粉煤灰水泥，其特征在于：所述粉煤灰烧失量≤8.0wt%，SO₃含量≤3.5wt%,28天活性指数≥70%。

6.根据权利要求5所述的一种大掺量粉煤灰水泥，其特征在于：所述矿粉中氧化钙的≥38wt%，7天活性指数≥75%，28天活性指数≥95%。

7.根据权利要求6所述的一种大掺量粉煤灰水泥，其特征在于：所述石灰石粉末的目数为325目，所述石灰石粉末中三氧化二铝含量≤2.5wt%、含水率≤3.0wt%。

8.权利要求1-7任一项所述的一种大掺量的粉煤灰水泥的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤三：对初混料进行均化，得到大掺量粉煤灰水泥。

9.根据权利要求8所述的一种大掺量粉煤灰水泥的制备方法，其特征在于：所述步骤一中在研磨前加入助磨剂，所述助磨剂的加入量为步骤一中配方量粉煤灰的0.05wt%。