CN114634340A - 一种添加超细粉煤灰的水泥基材料及其制备工艺 - Google Patents
一种添加超细粉煤灰的水泥基材料及其制备工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114634340A CN114634340A CN202210303125.6A CN202210303125A CN114634340A CN 114634340 A CN114634340 A CN 114634340A CN 202210303125 A CN202210303125 A CN 202210303125A CN 114634340 A CN114634340 A CN 114634340A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fly ash
- parts
- cement
- ultrafine
- based material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 title claims abstract description 74
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 52
- 239000004568 cement Substances 0.000 title claims abstract description 51
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 31
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 25
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000002518 antifoaming agent Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229920001410 Microfiber Polymers 0.000 claims abstract description 6
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 25
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 22
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 16
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 12
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 12
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 12
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 9
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 claims description 8
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 6
- VQCBHWLJZDBHOS-UHFFFAOYSA-N erbium(iii) oxide Chemical compound O=[Er]O[Er]=O VQCBHWLJZDBHOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 claims description 6
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 6
- VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N titanium(IV) isopropoxide Chemical compound CC(C)O[Ti](OC(C)C)(OC(C)C)OC(C)C VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 4
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims description 4
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 4
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 claims description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 4
- BNGXYYYYKUGPPF-UHFFFAOYSA-M (3-methylphenyl)methyl-triphenylphosphanium;chloride Chemical compound [Cl-].CC1=CC=CC(C[P+](C=2C=CC=CC=2)(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC=CC=2)=C1 BNGXYYYYKUGPPF-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 229920002748 Basalt fiber Polymers 0.000 claims description 3
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 3
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 claims description 3
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 claims description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000002956 ash Substances 0.000 claims description 3
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 claims description 3
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 3
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 claims description 3
- XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L lithium carbonate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C([O-])=O XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 229910052808 lithium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000007885 magnetic separation Methods 0.000 claims description 3
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920005646 polycarboxylate Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 3
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 3
- 239000012295 chemical reaction liquid Substances 0.000 claims description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 5
- 239000004566 building material Substances 0.000 abstract description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 11
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 6
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 4
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 4
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 4
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 4
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 2
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 2
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 2
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 2
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
- C04B28/04—Portland cements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
- C04B14/30—Oxides other than silica
- C04B14/305—Titanium oxide, e.g. titanates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B18/04—Waste materials; Refuse
- C04B18/06—Combustion residues, e.g. purification products of smoke, fumes or exhaust gases
- C04B18/08—Flue dust, i.e. fly ash
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
- C04B28/06—Aluminous cements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00008—Obtaining or using nanotechnology related materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
- C04B2201/20—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the density
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
- C04B2201/50—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Abstract
本发明公开了一种添加超细粉煤灰的水泥基材料及其制备工艺，涉及建筑材料技术领域；为了提供高性能且环保的水泥基材料；该材料，包括以下重量组成分：基体25～45份、超细粉煤灰10～25份、纳米二氧化钛8～15份、砂30～60份、超细纤维8～20份、光转换原料8～15份、减水剂3～10份、消泡剂1～8份、早强剂1～8份。该材料的制备工艺，包括以下步骤：按重量比取各组原料，备用；先将质量比为1∶1～3的纳米二氧化钛和超细粉煤灰混合，得到混料。本发明促进基体的密实度，提高水泥基材料力学性能的同时，在环境净化方面有广泛的应用前景，对人体无害，提高了作业环境中的安全指数，而且制备工艺简单。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种添加超细粉煤灰的水泥基材料及其制备工艺。
背景技术
随着我国火力发电工业的快速发展，以煤基为燃料的发电机组大量投产，由此产生的粉煤灰、炉渣及脱硫石膏逐年增加。将火电生产过程中排放的粉煤灰应用于建材产品的研制，由于其具有活性效应、形态效应和微集料效应等积极作用，故而将其加入到水泥基材料中可以减少水泥用量，降低水化热、减小收缩和增加耐久性，是有效降低其存量，提高其利用率，实现固废资源化利用的最有效途径，不仅可改善水泥的性能，而且对降低水泥的生产成本，节约天然资源等都具有明显的效果。
目前，水泥基材料逐渐向高性能和多功能的方向发展，如保温隔热、轻质高强等，而开发既具有良好的施工操作、力学性能和耐久性能，又能光催化氧化大气中的污染气体、环保的水泥基材料是当前研究的热点。基于此，我们提出了一种添加超细粉煤灰的水泥基材料。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种添加超细粉煤灰的水泥基材料及其制备工艺。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种添加超细粉煤灰的水泥基材料，包括以下重量组成分：基体25～45份、超细粉煤灰10～25份、纳米二氧化钛8～15份、砂30～60份、超细纤维8～20份、光转换原料8～15份、减水剂3～10份、消泡剂1～8份、早强剂1～8份、速凝剂1～8份和水20～60份。
优选地：所述基体为硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥中的一种，基体的细度为45μm方孔筛筛余值为12.5％～14.5％。
优选地：所述超细粉煤灰的生产工艺，包括以下步骤：
A1：将原料粉煤灰放入球磨机中，于转速为1480r/min的环境下研磨20min，得到半成品粉灰；
A2：将半成品粉灰置于选粉机中二次粉磨，得到粉体；
A3：对粉体进行磁选处理，去除掺杂铁质，得到超细粉煤灰成品；
所述原料粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰或Ⅲ级粉煤灰；
所述超细粉煤灰的粒径为0.5～3μm，比表面积为800～900m2/kg，满足R32筛余小于5％。
优选地：所述纳米二氧化钛的生产工艺，包括以下步骤：
B1：将反应液以0.5m/s通入微通道反应器中，在70℃温度下反应15min，获得浊液；
B2：将浊液依次过滤、除杂、90℃干燥8h、650℃煅烧1.5h后粉碎，获得纳米二氧化钛成品；
所述反应液为质量比为2～5：1～2的四氯化钛、异丙醇钛和体积比为0.5：1.5的水与异丙醇；
所述纳米二氧化钛的粒径范围为15～30nm，纯度＞99.5％。
优选地：所述砂为粒径＜1.2mm的石英砂或粒径＜2mm的普通河砂；
所述减水剂为固含量为20％的聚羧酸盐外加剂；
所述消泡剂为有机硅消泡粉；
所述早强剂为氯化钙或碳酸锂中的一种。
优选地：所述光转换原料的生产方法，包括以下内容：
C1：将质量比为1：1的氧化铒、三氧化二钇置于硝酸中，搅拌溶解后加入硝酸铝持续搅拌1～5min，得到混合溶液；
C2：将柠檬酸滴加至混合溶液中，加热至50～80℃得到胶体；
C3：干燥胶体后将之研磨呈粉体，对粉体煅烧得到光转换原料成品。
优选地：所述超细纤维包括聚丙烯纤维、聚酯纤维、聚乙烯醇纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、钢纤维、木质素纤维和碳纤维中的一种或两种组合。
一种添加超细粉煤灰的水泥基材料的制备工艺，包括以下步骤：
S1：按重量比取各组原料，备用；
S2：先将质量比为1∶1～3的纳米二氧化钛和超细粉煤灰混合，得到混料；
S3：将质量比为1∶10～20的光转换原料和混料混合，加热、煅烧后得到光催化剂；
S4：将基体、超细粉煤灰、纳米二氧化钛、砂、减水剂、消泡剂、早强剂混合后，向其中缓慢添加水，搅拌得到浆体；
S5：将超细纤维、光催化剂先后分散加入浆体中，充分搅拌均匀后添加早强剂和速凝剂，得到成品原料；
S6：将成品原料倒入模型中成型，24h后拆模，标准养护或自然养护20～40d。
优选地：所述成型的方式为振动或模压中的一种；
所述搅拌的环境为：温度20±3℃，相对湿度50±5％。
本发明的有益效果为：
1.本发明通过添加纳米二氧化钛和超细粉煤灰等原料至水泥基材料中，促进基体的密实度，提高水泥基材料力学性能的同时，超细粉煤灰可以提高二氧化钛的比表面积，使二氧化钛更好的在水泥中分散，从而提高光催化水泥基材料的光催化效率，能将室内的甲醛、甲苯、二甲苯等彻底分解成无害的CO2和H2O，将室外的氮氧化物氧化为硝酸，在环境净化方面有广泛的应用前景，对人体无害，提高了作业环境中的安全指数，而且制备工艺简单，易于推广。
2.本发明通过将超细粉煤灰掺入颗粒相对较粗的基体内，超细粉煤灰颗粒可以填充在基体颗粒之间，使其结构更加致密，配合掺入的纳米二氧化钛弥补了水泥粒子和粉煤灰填充性能的不足，可以起到填充效应和晶核效应，从而促进基体的密实度，提高其力学性能。
3.本发明添加超细粉煤灰具有减水增强和密实填充效果，因而提高了水泥基材料强度、流动性能等，对减少混凝土的孔隙率，防止氯化物、硫酸盐侵蚀起到有益效果；添加超细纤维抑制了水泥基材料的收缩开裂现象，进一步改善了材料的力学性能和破坏机理，扩大了水泥基材料的应用范围。
4.本发明制得的纳米二氧化钛收率较高，制备工艺简单，可在短时间内获得稳定均匀的纳米二氧化钛，且制备过程未引入其他盐类物质，因此不会产生新的含盐废水，对环境友好，有利于推广。
附图说明
图1为本发明提出的一种添加超细粉煤灰的水泥基材料的制备工艺的流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。
实施例1：
一种添加超细粉煤灰的水泥基材料，包括以下重量组成分：基体40份、超细粉煤灰20份、纳米二氧化钛10份、砂55份、超细纤维10份、光转换原料9份、减水剂5份、消泡剂3份、早强剂3份、速凝剂2份和水60份。
所述基体为硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥中的一种，优选的，所述基体的细度为45μm方孔筛筛余值为12.5％～14.5％。
所述超细粉煤灰的生产工艺，包括以下步骤：
A1：将原料粉煤灰放入球磨机中，于转速为1480r/min的环境下研磨20min，得到半成品粉灰；
A2：将半成品粉灰置于选粉机中二次粉磨，得到粉体；
A3：对粉体进行磁选处理，去除掺杂铁质，得到超细粉煤灰成品。
优选的，所述原料粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰或Ⅲ级粉煤灰；
优选的，所述超细粉煤灰的粒径为0.5～3μm，比表面积为800～900m2/kg，满足R32筛余小于5％；先经球磨机打磨、再经选粉机筛选，保证粉煤灰达到超细化标准。
所述纳米二氧化钛的生产工艺，包括以下步骤：
B1：将反应液以0.5m/s通入微通道反应器中，在70℃温度下反应15min，获得浊液；
B2：将浊液依次过滤、除杂、90℃干燥8h、650℃煅烧1.5h后粉碎，获得纳米二氧化钛成品；
优选的，所述反应液为质量比为2～5：1～2的四氯化钛、异丙醇钛和体积比为0.5：1.5的水与异丙醇。
进一步的，所述纳米二氧化钛的粒径范围为15～30nm，纯度＞99.5％，制得的纳米二氧化钛收率不低于99％，制备工艺简单，可在短时间内获得稳定均匀的纳米二氧化钛，且制备过程未引入其他盐类物质，因此不会产生新的含盐废水，对环境友好，有利于推广。
所述砂为粒径＜1.2mm的石英砂或粒径＜2mm的普通河砂。
所述光转换原料的生产方法，包括以下内容：
C1：将质量比为1：1的氧化铒、三氧化二钇置于硝酸中，搅拌溶解后加入硝酸铝持续搅拌1～5min，得到混合溶液；
C2：将柠檬酸滴加至混合溶液中，加热至50～80℃得到胶体；
C3：干燥胶体后将之研磨呈粉体，对粉体煅烧得到光转换原料成品，可将可见光转换成紫外光。
所述减水剂为固含量为20％的聚羧酸盐外加剂。
所述消泡剂为有机硅消泡粉。
所述超细纤维包括聚丙烯纤维、聚酯纤维、聚乙烯醇纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、钢纤维、木质素纤维和碳纤维等中的一种或两种组合，优选的，本实施例中，超细纤维为钢纤维和聚丙烯纤维。
所述早强剂为氯化钙或碳酸锂中的一种。
本实施例在使用时，通过将超细粉煤灰掺入颗粒相对较粗的基体内，超细粉煤灰颗粒可以填充在基体颗粒之间，使其结构更加致密，有减水增强和密实填充效果，因而提高了水泥基材料强度、流动性能等，对减少混凝土的孔隙率，防止氯化物、硫酸盐侵蚀起到有益效果。
掺入纳米二氧化钛弥补了水泥粒子和粉煤灰填充性能的不足，可以起到填充效应和晶核效应，从而促进基体的密实度，提高其力学性能，而且纳米二氧化钛在紫外光的照射下能将室内的甲醛、甲苯、二甲苯等彻底分解成无害的CO2和H2O，将室外的氮氧化物氧化为硝酸，在环境净化方面有广泛的应用前景，对人体无害，提高了作业环境中的安全指数。添加超细纤维抑制了水泥基材料的收缩开裂现象，进一步改善了材料的力学性能和破坏机理，扩大了水泥基材料的应用范围。
本发明制得的水泥基材料，表观密度可低至90kg/m3，配方简单，成本低，工作性能好，稳泡时间长，导热系数低，且较为环保。
实施例2：
一种添加超细粉煤灰的水泥基材料，包括以下重量组成分：基体35份、超细粉煤灰25份、纳米二氧化钛15份、砂40份、超细纤维15份、光转换原料12份、减水剂3份、消泡剂2份、早强剂3份、速凝剂2份和水55份。
本发明制得的水泥基材料，表观密度可低至80kg/m3，配方简单，成本低，工作性能好，稳泡时间长，导热系数低，且较为环保。
以下为实施例1-2对市面水泥基材料的各项参数对比：
实施例3：
一种添加超细粉煤灰的实施例1和2所述水泥基材料的制备工艺，如图1所示，包括以下步骤：
S1：按重量比取各组原料，备用；
S2：先将纳米二氧化钛和超细粉煤灰混合，得到混料；
S3：将光转换原料和混料混合，加热、煅烧后得到光催化剂；
S4：将基体、超细粉煤灰、纳米二氧化钛、砂、减水剂、消泡剂、早强剂混合后，向其中缓慢添加水，搅拌得到浆体；
S5：将超细纤维、光催化剂先后分散加入浆体中，充分搅拌均匀后添加早强剂和速凝剂，得到成品原料；
S6：将成品原料倒入模型中成型，24h后拆模，标准养护或自然养护20～40d。
优选的，所述成型方式为振动或模压中的一种。
优选的，所述搅拌的环境为：温度20±3℃，相对湿度50±5％。
本实施例在使用时，超细粉煤灰可以提高二氧化钛的比表面积，使二氧化钛更好的在水泥中分散，从而提高光催化水泥基材料的光催化效率，而且对氮氧化物、苯、甲醛等物质的分解率在80％以上，在简单成型工艺和养护条件下成功制备出易于施工操作、抗压强度120MPa～180MPa、抗折强度25MPa～40MPa的水泥基材料，工艺简单，操作方便，适于大规模推广应用。
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 (9)
1.一种添加超细粉煤灰的水泥基材料，其特征在于，包括以下重量组成分：基体25～45份、超细粉煤灰10～25份、纳米二氧化钛8～15份、砂30～60份、超细纤维8～20份、光转换原料8～15份、减水剂3～10份、消泡剂1～8份、早强剂1～8份、速凝剂1～8份和水20～60份。
2.根据权利要求1所述的一种添加超细粉煤灰的水泥基材料，其特征在于，所述基体为硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥中的一种，基体的细度为45μm方孔筛筛余值为12.5％～14.5％。
3.根据权利要求1所述的一种添加超细粉煤灰的水泥基材料，其特征在于，所述超细粉煤灰的生产工艺，包括以下步骤：
A1：将原料粉煤灰放入球磨机中，于转速为1480r/min的环境下研磨20min，得到半成品粉灰；
A2：将半成品粉灰置于选粉机中二次粉磨，得到粉体；
A3：对粉体进行磁选处理，去除掺杂铁质，得到超细粉煤灰成品；
所述原料粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰或Ⅲ级粉煤灰；
所述超细粉煤灰的粒径为0.5～3μm，比表面积为800～900m2/kg，满足R32筛余小于5％。
4.根据权利要求1所述的一种添加超细粉煤灰的水泥基材料，其特征在于，所述纳米二氧化钛的生产工艺，包括以下步骤：
B1：将反应液以0.5m/s通入微通道反应器中，在70℃温度下反应15min，获得浊液；
B2：将浊液依次过滤、除杂、90℃干燥8h、650℃煅烧1.5h后粉碎，获得纳米二氧化钛成品；
所述反应液为质量比为2～5：1～2的四氯化钛、异丙醇钛和体积比为0.5：1.5的水与异丙醇；
所述纳米二氧化钛的粒径范围为15～30nm，纯度＞99.5％。
5.根据权利要求2所述的一种添加超细粉煤灰的水泥基材料，其特征在于，所述砂为粒径＜1.2mm的石英砂或粒径＜2mm的普通河砂；
所述减水剂为固含量为20％的聚羧酸盐外加剂；
所述消泡剂为有机硅消泡粉；
所述早强剂为氯化钙或碳酸锂中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种添加超细粉煤灰的水泥基材料，其特征在于，所述光转换原料的生产方法，包括以下内容：
C1：将质量比为1：1的氧化铒、三氧化二钇置于硝酸中，搅拌溶解后加入硝酸铝持续搅拌1～5min，得到混合溶液；
C2：将柠檬酸滴加至混合溶液中，加热至50～80℃得到胶体；
C3：干燥胶体后将之研磨呈粉体，对粉体煅烧得到光转换原料成品。
7.根据权利要求5所述的一种添加超细粉煤灰的水泥基材料，其特征在于，所述超细纤维包括聚丙烯纤维、聚酯纤维、聚乙烯醇纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、钢纤维、木质素纤维和碳纤维中的一种或两种组合。
8.一种添加超细粉煤灰的水泥基材料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：按重量比取各组原料，备用；
S2：先将质量比为1∶1～3的纳米二氧化钛和超细粉煤灰混合，得到混料；
S3：将质量比为1∶10～20的光转换原料和混料混合，加热、煅烧后得到光催化剂；
S4：将基体、超细粉煤灰、纳米二氧化钛、砂、减水剂、消泡剂、早强剂混合后，向其中缓慢添加水，搅拌得到浆体；
S5：将超细纤维、光催化剂先后分散加入浆体中，充分搅拌均匀后添加早强剂和速凝剂，得到成品原料；
S6：将成品原料倒入模型中成型，24h后拆模，标准养护或自然养护20～40d。
9.根据权利要求8所述的一种添加超细粉煤灰的水泥基材料的制备工艺，其特征在于，所述成型的方式为振动或模压中的一种；
所述搅拌的环境为：温度20±3℃，相对湿度50±5％。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210303125.6A CN114634340A (zh) | 2022-03-24 | 2022-03-24 | 一种添加超细粉煤灰的水泥基材料及其制备工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210303125.6A CN114634340A (zh) | 2022-03-24 | 2022-03-24 | 一种添加超细粉煤灰的水泥基材料及其制备工艺 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114634340A true CN114634340A (zh) | 2022-06-17 |
Family
ID=81949494
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210303125.6A Pending CN114634340A (zh) | 2022-03-24 | 2022-03-24 | 一种添加超细粉煤灰的水泥基材料及其制备工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114634340A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115849822A (zh) * | 2022-12-13 | 2023-03-28 | 佛山巧鸾科技有限公司 | 一种含有煤基碳纳米多形晶的水泥基复合材料及其制备方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102153318A (zh) * | 2010-12-10 | 2011-08-17 | 山东宏艺科技股份有限公司 | 光催化水泥基材料的制备方法和光催化剂的制备方法 |
| CN102219458A (zh) * | 2011-04-02 | 2011-10-19 | 河海大学 | 一种生态混凝土及其制备方法 |
| CN102351452A (zh) * | 2011-07-14 | 2012-02-15 | 淮南市永科新型建材有限公司 | 超细粉煤灰的生产工艺 |
| US20170334781A1 (en) * | 2014-11-03 | 2017-11-23 | Nanyang Technological University | Engineered self-cleaning cementitious composites |
| CN107640942A (zh) * | 2017-10-16 | 2018-01-30 | 东南大学 | 一种大掺量粉煤灰高强水泥基复合材料及其制备方法 |
| CN112645384A (zh) * | 2021-01-13 | 2021-04-13 | 北京化工大学 | 一种纳米二氧化钛的制备方法及纳米二氧化钛 |
-
2022
- 2022-03-24 CN CN202210303125.6A patent/CN114634340A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102153318A (zh) * | 2010-12-10 | 2011-08-17 | 山东宏艺科技股份有限公司 | 光催化水泥基材料的制备方法和光催化剂的制备方法 |
| CN102219458A (zh) * | 2011-04-02 | 2011-10-19 | 河海大学 | 一种生态混凝土及其制备方法 |
| CN102351452A (zh) * | 2011-07-14 | 2012-02-15 | 淮南市永科新型建材有限公司 | 超细粉煤灰的生产工艺 |
| US20170334781A1 (en) * | 2014-11-03 | 2017-11-23 | Nanyang Technological University | Engineered self-cleaning cementitious composites |
| CN107640942A (zh) * | 2017-10-16 | 2018-01-30 | 东南大学 | 一种大掺量粉煤灰高强水泥基复合材料及其制备方法 |
| CN112645384A (zh) * | 2021-01-13 | 2021-04-13 | 北京化工大学 | 一种纳米二氧化钛的制备方法及纳米二氧化钛 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115849822A (zh) * | 2022-12-13 | 2023-03-28 | 佛山巧鸾科技有限公司 | 一种含有煤基碳纳米多形晶的水泥基复合材料及其制备方法 |
| CN115849822B (zh) * | 2022-12-13 | 2023-11-07 | 佛山巧鸾科技有限公司 | 一种含有煤基碳纳米多形晶的水泥基复合材料及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10737238B2 (en) | Ceramsite produced by using river/lake/sea sludge and seashell powder as raw materials and preparation method thereof | |
| CN103833285B (zh) | 高强度光催化水泥基复合浆料及其产品的制备方法 | |
| CN112608043B (zh) | 一种高强度镍渣基固废胶凝材料及制备方法 | |
| CN111072331B (zh) | 一种用片麻岩尾矿和废弃光伏板制备混凝土的方法 | |
| CN113213789B (zh) | 基于生活垃圾焚烧飞灰制备的路面砖及其制备方法 | |
| CN102180606A (zh) | 一种类地聚合物水泥及其制备方法 | |
| CN114315184A (zh) | 一种固废基复合锂渣超微细掺合料及其制备方法与应用 | |
| Fan et al. | Synthesis and microstructure analysis of autoclaved aerated concrete with carbide slag addition | |
| CN113248164A (zh) | 一种利用多源煤基固废制备活性粉体技术 | |
| CN114988791A (zh) | 一种掺富硫锂渣的烟道灌浆料及其制备方法和应用 | |
| CN115385593A (zh) | 全固废纳米水化硅酸钙凝胶早强剂及其制备方法和应用 | |
| CN114634340A (zh) | 一种添加超细粉煤灰的水泥基材料及其制备工艺 | |
| CN110937830A (zh) | 一种利用镍渣生产新型矿粉及其制备的方法 | |
| CN115724640A (zh) | 一种石膏矿渣水泥混凝土及其制备方法 | |
| CN102643107B (zh) | 一种免煅烧脱硫石膏基陶粒混凝土多孔砖 | |
| CN112358220A (zh) | 一种减水型钢渣改性剂及其制备方法和应用 | |
| CN113087543A (zh) | 一种高钛高炉渣高强轻集料及制备方法 | |
| CN115448659B (zh) | 一种基于早期碳化和早期干湿循环耦合作用的固废不锈钢渣再生混凝土及其制备方法 | |
| CN113024182A (zh) | 一种高韧高粘结性c80强度的纤维混凝土及其制备方法 | |
| CN116462437A (zh) | 一种改性再生骨料及其制备方法和应用 | |
| CN111732396A (zh) | 一种碱激发垂直防渗材料及制备方法 | |
| CN114262209A (zh) | 一种轻质防静电陶瓷砖及其制备方法 | |
| CN113735545A (zh) | 一种含磷石膏粉煤灰水泥的混凝土制品及其制备方法 | |
| CN113248191A (zh) | 一种惰性混凝土废浆固化体材料及其制备方法 | |
| CN112358255A (zh) | 一种环保透水砖及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220617 |