CN113336459A

CN113336459A - 超高韧性的大掺量粉煤水泥基复合材料及其制备方法

Info

Publication number: CN113336459A
Application number: CN202010959477.8A
Authority: CN
Inventors: 陈学友
Original assignee: Chenxi Hongxing New Material Technology Co ltd
Current assignee: Chenxi Hongxing New Material Technology Co ltd
Priority date: 2020-09-14
Filing date: 2020-09-14
Publication date: 2021-09-03

Abstract

本发明公开了超高韧性的大掺量粉煤水泥基复合材料及其制备方法，按重量百分比包括以下组分：硅酸盐水泥熟料20％‑30％份，二水石膏5％‑10％份，粉煤灰30％‑35％份，激发剂2％‑5％份，玻璃纤维5％‑8％份，乳胶粉10％‑12％份和消泡剂12％‑15％份，各组分百分之和为100％。本发明中，首先，通过采用硅酸盐水泥熟料和粉煤灰均为过45μm方形筛余量不大于30％的颗粒和消泡剂的加入，增加了粉煤水泥的强度和耐磨性，其次，通过激发剂的加入加快了粉煤水泥的凝结速度，提高了粉煤水泥的准备效率，最后，玻璃纤维和乳胶粉的加入，实现了对粉煤水泥的韧性改造，提高了粉煤水泥的综合性能，以及粉煤水泥在循环注采过程中结构的完整性。

Description

超高韧性的大掺量粉煤水泥基复合材料及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料与废弃资源化利用技术领域，具体为超高韧性的大掺量粉煤水泥基复合材料及其制备方法。

背景技术

生态建筑材料的主要特征首先是节约资源和能源；其次是减少环境污染，避免全球变暖与臭氧层的破坏；第三是容易回收和循环利用。作为生态环境材料一个重要分支，按其含义，生态建筑材料应指在材料的生产、使用、废弃和再生循环过程中与生态环境相协调，满足最少资源和能源消耗，最小或无环境污染，最佳使用性能，最高循环再利用率要求设计生产的建筑材料。

粉煤灰是燃煤电厂中磨细煤粉在锅炉内燃烧后收集到的细粒粉尘，粉煤灰的大量堆存不仅侵占大量土地，还会对环境造成严重影响，然而粉煤灰作为常见的活性混合材，可与水泥水化后的Ca(OH)2发生反应，被广泛用于水泥行业中，将粉煤灰应用到水泥中去，不仅解决了堆存、污染问题，还可实现其附加值，对保护环境和资源循环利用具有双重意义。然而现有的粉煤水泥仍具有一定的不足之处，一方面，粉煤水泥的韧性较差，在应对各种复杂环境时，容易在交变应力的作用下对水泥的完整性造成破坏，形成微裂缝，从而影响粉煤水泥的使用寿命，另一方面，当粉煤水泥在冷却的过程中，其内部容易生成气泡或者气孔使得粉煤水泥的内部形成间隙，当粉煤水泥在成型使用时，间隙周围容易产生应力集中，大大减少了粉煤水泥在成型使用时的抵抗荷载的实际有效端面，从而使得粉煤水泥的强度下降。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决现实存在粉煤水泥的韧性较差，容易在交变应力的作用下对水泥的完整性造成破坏，形成微裂缝，从而影响粉煤水泥的使用寿命，并且粉煤水泥在冷却的过程中，内部容易形成间隙，使得粉煤水泥的强度下降的技术问题，提供超高韧性的大掺量粉煤水泥基复合材料及其制备方法。

本发明采用的技术方案如下：超高韧性的大掺量粉煤水泥基复合材料及其制备方法，按重量百分比包括以下组分：硅酸盐水泥熟料20％-30％份，二水石膏5％-10％份，粉煤灰30％-35％份，激发剂2％-5％份，玻璃纤维5％-8％份，乳胶粉10％-12％份和消泡剂12％-15％份，各组分百分之和为100％。

其中，所述硅酸盐水泥熟料和粉煤灰均为过45μm方形筛余量不大于30％的颗粒，且颗粒度满足比表面积≥300㎡/Kg。

其中，所述硅酸盐水泥熟料28d抗压强度≥52.5Mpa。

其中，所述粉煤灰的烧失量≤5％，活性指数≥70％。

其中，所述激发剂按质量百分比包括以下组分：硫酸铝25％-35％、消石灰35％-55％和氢氧化钠25％-55％。

其中，所述二水石膏满足比表面积≥400㎡。

其中，所述超高韧性的大掺量粉煤水泥基的制备方法为：

S1、将硅酸盐水泥熟料与二水石膏混合在一起，并采用搅碎机对混合材料进行粉末搅碎处理；

S2、将粉煤灰和激发剂加入呈粉末状态的硅酸盐水泥熟料与二水石膏的混合材料中；

S3、按比例加入玻璃纤维和乳胶粉，并用搅拌机对加入材料进行混合搅拌；

S4、对混合后的原材料倒入回转窑中进行预热处理，将不需要的化学成分分解出来；

S5、将处理好后的原材料继续通过回转窑进行烧制，直至成为液体状态；

S6、对液体状态的粉煤水泥进行冷却，并在冷却的过程中间歇性的加入消泡剂；

S7、将液体状态的粉煤水泥进行烘干后磨成粉末状，最后用包装袋装好。

其中，所述粉煤灰和激发剂加入混合材料混合均化的时间≥30min。

其中，所述玻璃纤维和乳胶粉加入混合材料混合均化的时间≥20min。

其中，所述消泡剂为每两分钟加入一次，直至达到相应百分比的量。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明中，在对粉煤水泥制备的过程中，采用硅酸盐水泥熟料和粉煤灰均为过45μm方形筛余量不大于30％的颗粒和的加入制备得到的粉煤水泥的在强度和耐磨性上均有显著提升。

2、本发明中，加入了消泡剂的粉煤水泥的内部气泡间隙明显减少，使得粉煤水泥的强度增高，骨料粘结力也随之增大，保障了粉煤水泥在建筑施工中的灌溉质量。

3、本发明中，加入玻璃纤维和乳胶粉后，制备得到的粉煤水泥的弹性模量较普通水泥降低百分之三十以上，二十四小时后的抗压强度大于20Mpa，实现了对粉煤水泥的韧性改造，提高了粉煤水泥的综合性能，以及粉煤水泥在循环注采过程中结构的完整性。

4、本发明中，激发剂的使用加快了粉煤水泥的凝结速度，提高了粉煤水泥的准备效率。

附图说明

图1为本发明中硅酸盐水泥熟料和粉煤灰过45μm方形筛余量与粉煤水泥抗压强度和耐磨强度关系的实验数据表；

图2为本发明中激发剂对粉煤水泥凝结时间影响的实验数据表；

图3为本发明中消泡剂对粉煤水泥抗压强度影响的实验数据表；

图4为本发明中玻璃纤维和乳胶剂对粉煤水泥韧性及强度影响的实验数据表。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明中提供一种技术方案：超高韧性的大掺量粉煤水泥基复合材料及其制备方法，按重量百分比包括以下组分：硅酸盐水泥熟料20％-30％份，二水石膏5％-10％份，粉煤灰30％-35％份，激发剂2％-5％份，玻璃纤维5％-8％份，乳胶粉10％-12％份和消泡剂12％-15％份，各组分百分之和为100％。

实施例一

硅酸盐水泥熟料和粉煤灰均为过45μm方形筛余量不大于30％的颗粒，且颗粒度满足比表面积≥300㎡/Kg，硅酸盐水泥熟料28d抗压强度≥52.5Mpa，粉煤灰的烧失量≤5％，活性指数≥70％，当控制控制硅酸盐水泥熟料和粉煤灰均为过45μm方形筛余量大于30％的颗粒，且颗粒度满足比表面积小于300㎡/Kg时，制备所得到的粉煤水泥成型后，抗压强值和耐磨值均有明显的下降，从而可以得出由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰均为过45μm方形筛余量不大于30％的颗粒，且颗粒度满足比表面积≥300㎡/Kg所制备得到粉煤水泥在强度和耐磨性上均有显著提升。

实施例二

激发剂对粉煤水泥进行制备，激发剂按质量百分比包括以下组分：硫酸铝25％-35％、消石灰35％-55％和氢氧化钠25％-55％，二水石膏满足比表面积≥400㎡，当取消使用激发剂对粉煤水泥进行制备时，制备得到粉煤水泥的凝结时间要明显慢于激发剂制备的粉煤水泥，从而可知激发剂的使用加快了粉煤水泥的凝结速度，提高了粉煤水泥的准备效率。

实施例三

超高韧性的大掺量粉煤水泥基的制备方法为：

在该制备方法中，取消使用玻璃纤维和乳胶粉对粉煤水泥进行制备，通过测定其抗压强度与加入玻璃纤维和乳胶粉的粉煤水泥进行比较，可以得出在加入玻璃纤维和乳胶粉后，制备得到的粉煤水泥的弹性模量较普通水泥降低百分之三十以上，二十四小时后的抗压强度大于20Mpa，实现了对粉煤水泥的韧性改造，提高了粉煤水泥的综合性能，以及粉煤水泥在循环注采过程中结构的完整性。

在该制备方法中，取消称液体状态的粉煤水泥在冷却过程中对消泡剂的加入，并在后期对该粉煤水泥进行强度测试，测试结果发现，加入了消泡剂的粉煤水泥的内部气泡间隙明显减少，使得粉煤水泥的强度增高，骨料粘结力也随之增大，保障了粉煤水泥在建筑施工中的灌溉质量。

综上实施例可知：本发明中，首先在对粉煤水泥制备的过程中，通过采用硅酸盐水泥熟料和粉煤灰均为过45μm方形筛余量不大于30％的颗粒和消泡剂的加入，增加了粉煤水泥的强度和耐磨性，保障粉煤水泥在建筑施工中的灌溉质量；其次，通过激发剂的加入加快了粉煤水泥的凝结速度，提高了粉煤水泥的准备效率；最后，在粉煤水泥制备的过程中加入了玻璃纤维和乳胶粉，实现了对粉煤水泥的韧性改造，提高了粉煤水泥的综合性能，以及粉煤水泥在循环注采过程中结构的完整性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.超高韧性的大掺量粉煤水泥基复合材料及其制备方法，其特征在于，按重量百分比包括以下组分：硅酸盐水泥熟料20％-30％份，二水石膏5％-10％份，粉煤灰30％-35％份，激发剂2％-5％份，玻璃纤维5％-8％份，乳胶粉10％-12％份和消泡剂12％-15％份，各组分百分之和为100％。

2.如权利要求1所述的超高韧性的大掺量粉煤水泥基复合材料及其制备方法，其特征在于：所述硅酸盐水泥熟料和粉煤灰均为过45μm方形筛余量不大于30％的颗粒，且颗粒度满足比表面积≥300㎡/Kg。

3.如权利要求2所述的超高韧性的大掺量粉煤水泥基复合材料及其制备方法，其特征在于，所述硅酸盐水泥熟料28d抗压强度≥52.5Mpa。

4.如权利要求3所述的超高韧性的大掺量粉煤水泥基复合材料及其制备方法，其特征在于，所述粉煤灰的烧失量≤5％，活性指数≥70％。

5.如权利要求1所述的超高韧性的大掺量粉煤水泥基复合材料及其制备方法，其特征在于，所述激发剂按质量百分比包括以下组分：硫酸铝25％-35％、消石灰35％-55％和氢氧化钠25％-55％。

6.如权利要求1所述的超高韧性的大掺量粉煤水泥基复合材料及其制备方法，其特征在于，所述二水石膏满足比表面积≥400㎡。

7.如权利要求1所述的超高韧性的大掺量粉煤水泥基复合材料及其制备方法，其特征在于，所述超高韧性的大掺量粉煤水泥基的制备方法为：

8.如权利要求6所述的超高韧性的大掺量粉煤水泥基复合材料及其制备方法，其特征在于：所述粉煤灰和激发剂加入混合材料混合均化的时间≥30min。

9.如权利要求6所述的超高韧性的大掺量粉煤水泥基复合材料及其制备方法，其特征在于：所述玻璃纤维和乳胶粉加入混合材料混合均化的时间≥20min。

10.如权利要求6所述的超高韧性的大掺量粉煤水泥基复合材料及其制备方法，其特征在于：所述消泡剂为每两分钟加入一次，直至达到相应百分比的量。