CN116496032A - 一种低等级粉煤灰地聚合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低等级粉煤灰地聚合物，其特征在于：其由低等级粉煤灰和碱激发剂搅拌均匀而成，碱激发剂与低等级粉煤灰的质量比为0.4~1.2。本发明还公开上述低等级粉煤灰地聚合物的制备方法，具体包括有粉煤灰的活化、配置碱激发剂溶液、制备地聚合物浆体、成型、养护。本发明提供了一种绿色节能环保的无机胶凝材料，有利于降低碳排放，具有推广价值。该材料的应用符合当前社会发展的趋势，具有良好的经济效益和社会效益。
Description
技术领域
本发明属于固体废弃物资源化利用和地聚合物制备技术领域，涉及利用低等级粉煤灰制备环保型地聚合物及其制备方法。
背景技术
水泥作为一种重要的无机胶凝材料，广泛应用于建筑、道路、水利和国防等工程中，为人类发展进步做出重大贡献。但由于其高耗能、高排放的特征，水泥的大量使用，将导致资源能源过度消耗，带来严重环境污染和碳排放问题，对生态环境质量优化和减污降碳造成巨大压力。地聚合物是由富含硅铝质矿物，经碱激发作用后形成的无机胶凝材料。由于地聚合物稳定的空间网络结构，使其在力学性能、耐久性能、节能环保等方面尤为突出。随着人类对健康、安全、环境保护意识的强化和研究工作的不断深入，制备地聚合物的原材料也从天然矿物原料拓宽为工业固体废弃物。粉煤灰是燃煤废弃物，其主要成分为SiO2和Al2O3，适合用作地聚合物制备的原料。粉煤灰用于地聚合物的制备，不仅可以节约成本，还能变废为宝。
粉煤灰是燃煤电厂排出的副产物，随着我国电力消耗的增加，粉煤灰年排放量逐渐增大，并且以每年2亿t的速度增加。其中，Ⅰ级、Ⅱ级粉煤灰产量较少，现已广泛应用于水泥、混凝土等建材产品的生产。低等级粉煤灰由于粒径大、活性差，目前利用率仍较低，大量排放和堆积不仅占用土地资源，而且给自然环境造成严重污染。此外，随着混凝土用量的增加，作为混凝土掺合料的Ⅰ级和Ⅱ级粉煤灰的价格快速上涨，粉煤灰出现供不应求。无论从生态环境改善还是固体废弃物利用出发，采用适当的方法对低等级粉煤灰进行改性，并用于地聚合物的制备，提高低等级粉煤灰的利用率、保护环境具有重要的价值。
发明内容
本发明的发明目的就是针对上述现有技术的不足，提供一种以低等级粉煤灰为主要原料的低等级粉煤灰聚合物，并配套提供了一种制备方法，通过碱激发剂作用，能制备一种应用成本低、使用效果好、环保型的粉煤灰地聚合物。
为了实现以上发明目的，本发明采取的技术方案如下：
一种低等级粉煤灰地聚合物，其特征在于：其由低等级粉煤灰和碱激发剂搅拌均匀而成，碱激发剂与低等级粉煤灰的质量比为0.4~1.2。
所述碱激发剂由氢氧化钠和液体状的水玻璃配制而成，模数为1.6。
所述的低等级粉煤灰的平均粒径大于45μm。
所述的氢氧化钠为白色结晶状固体，纯度≥96%。
本发明提供的制备方法具体技术方案如下：
a、粉煤灰的活化：将烘干的低等级粉煤灰球磨1~3h，制得活性粉煤灰；
b、配置碱激发剂溶液：将氢氧化钠和液体状的水玻璃加入拌合水中，配制模数为1.6，超声、搅拌处理制得分散均匀的碱激发剂溶液；将上述搅拌均匀的碱激发剂溶液取出，杯口封上聚乙烯薄膜，陈化后备用；
c、制备地聚合物浆体：称取上述制备好的活性粉煤灰、碱激发剂溶液，在液固比为0.4~1.2条件下搅拌均匀；
d、成型：将步骤c中制得的地聚合物浆体注入成型模具中，将模具置于振动台上进行密实处理，然后将模具表面刮平；
e、养护：将步骤d中的试样置于标准养护室中养护24h后拆模，将得到的试样继续置于50℃养护箱中进行养护。
上述步骤b中所得碱激发剂陈化时间不少于24h。
所述低等级粉煤灰采用行星式球磨机进行球磨。
通过以上技术方案，相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明所制备的地聚合物以低等级粉煤灰为主要原料，减小了低等级粉煤灰堆积对环境的影响，具有积极的社会和环境效益。充分利用低等级粉煤灰，不但实现了其高附加值利用，且可节约资源，有效降低地聚合物的生产成本，具有明显的经济和社会效益；
本发明中低等级粉煤灰经过活化处理，具有较高的反应活性，在碱激发剂作用下生成无机凝胶相，所制备地聚合物具有较好的力学性能。该粉煤灰地聚合物利用工业固体废弃物—低等级粉煤灰，不仅使废弃物变废为宝，还缓解了环境污染的问题，有利于环境保护。
本发明以低等级粉煤灰为主要原料，采用碱激发剂激发低等级粉煤灰制备地聚合物。低等级粉煤灰是煤炭燃烧后产生的固态废弃物，活性低且堆积量大，合理有效地利用低等级粉煤灰，不仅有利于环境保护，还可以提升其经济价值。低等级粉煤灰中Si、Al元素含量较高，可用于制备粉煤灰地聚合物。地聚合物是一种新型的工业建筑材料，可吸纳低等级粉煤灰作为制备原材料，同时它具有免烧和无熟料的特点，是一种绿色节能环保的无机胶凝材料，有利于降低碳排放，具有推广价值。该材料的应用符合当前社会发展的趋势，具有良好的经济效益和社会效益。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：
本发明下面六个实施例的低等级粉煤灰平均粒径为48μm，碱激发剂由氢氧化钠和液体状的水玻璃配制而成，模数为1.6。
实施例1：
（1）称取低等级粉磨粉煤灰625g，碱激发剂712.5 g，倒入搅拌机中，搅拌均匀，得到混合浆体。
（2）将上述混合浆体注入成型模具中，将模具置于振动台上进行密实处理，然后将模具表面刮平；将试样置于标准养护室中养护24h后拆模，将得到的试样继续置于50℃养护箱中继续养护至7d。
采用本方法得到的地聚合物的7d抗压强度值为1.7MPa，抗折强度值为1.1MPa。
实施例2：
（1）低等级粉煤灰经1h球磨处理，称取粉磨粉煤灰625g，碱激发剂593.8g，倒入搅拌机中，搅拌均匀，得到混合浆体。
（2）将上述混合浆体注入成型模具中，将模具置于振动台上进行密实处理，然后将模具表面刮平；将试样置于标准养护室中养护24h后拆模，将得到的试样继续置于50℃养护箱中继续养护至7d。
采用本方法得到的地聚合物的7d抗压强度值为3.1MPa，抗折强度值为1.6MPa。
实施例3：
（1）低等级粉煤灰经2h球磨处理，称取粉磨粉煤灰625g，碱激发剂412.5g，倒入搅拌机中，搅拌均匀，得到混合浆体。
（2）将上述混合浆体注入成型模具中，将模具置于振动台上进行密实处理，然后将模具表面刮平；将试样置于标准养护室中养护24h后拆模，将得到的试样继续置于50℃养护箱中继续养护至7d。
采用本方法得到的地聚合物的7d抗压强度值为12.1MPa，抗折强度值为2.9MPa。
实施例4：
（1）低等级粉煤灰经3h球磨处理，称取粉磨粉煤灰625g，碱激发剂293.4g，倒入搅拌机中，搅拌均匀，得到混合浆体。
（2）将上述混合浆体注入成型模具中，将模具置于振动台上进行密实处理，然后将模具表面刮平；将试样置于标准养护室中养护24h后拆模，将得到的试样继续置于50℃养护箱中继续养护至7d。
采用本方法得到的地聚合物的7d抗压强度值为45.5MPa，抗折强度值为5.4MPa。
实施例5：
（1）低等级粉煤灰经3h球磨处理，称取粉磨粉煤灰625g，碱激发剂249.6g，倒入搅拌机中，搅拌均匀，得到混合浆体。
（2）将上述混合浆体注入成型模具中，将模具置于振动台上进行密实处理，然后将模具表面刮平；将试样置于标准养护室中养护24h后拆模，将得到的试样继续置于50℃养护箱中继续养护至7d。
采用本方法得到的地聚合物的7d抗压强度值为49.6MPa，抗折强度值为6.1MPa。
实施例6：
（1）低等级粉煤灰经3h球磨处理，称取粉磨粉煤灰625g，碱激发剂750g，倒入搅拌机中，搅拌均匀，得到混合浆体。
（2）将上述混合浆体注入成型模具中，将模具置于振动台上进行密实处理，然后将模具表面刮平；将试样置于标准养护室中养护24h后拆模，将得到的试样继续置于50℃养护箱中继续养护至7d。
采用本方法得到的地聚合物的7d抗压强度值为32.2MPa，抗折强度值为4.2MPa。
通过将低等级粉煤灰活化处理，并经碱激发剂作用后制备力学性能优异的地聚合物，并能大量处置低等级粉煤灰，减少固体废弃物堆存所占用的土地资源，有效解决低等级粉煤灰带来的环境问题。
本发明涉及的其它未说明部分与现有技术相同。
Claims (7)
1.一种低等级粉煤灰地聚合物，其特征在于：其由低等级粉煤灰和碱激发剂搅拌均匀而成，碱激发剂与低等级粉煤灰的质量比为0.4~1.2。
2.根据权利要求1所述的一种低等级粉煤灰地聚合物，其特征在于，所述碱激发剂由氢氧化钠和液体状的水玻璃配制而成，模数为1.6。
3.根据权利要求1所述的一种低等级粉煤灰地聚合物，其特征在于，所述的低等级粉煤灰的平均粒径大于45μm。
4.根据权利要求2所述的一种低等级粉煤灰地聚合物，其特征在于，所述的氢氧化钠为白色结晶状固体，纯度≥96%。
5.一种根据权利要求1-4任一所述的低等级粉煤灰地聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
a、粉煤灰的活化：将烘干的低等级粉煤灰球磨1~3h，制得活性粉煤灰；
b、配置碱激发剂溶液：将氢氧化钠和液体状的水玻璃加入拌合水中，配制模数为1.6，超声、搅拌处理制得分散均匀的碱激发剂溶液；将上述搅拌均匀的碱激发剂溶液取出，杯口封上聚乙烯薄膜，陈化后备用；
c、制备地聚合物浆体：称取上述制备好的活性粉煤灰、碱激发剂溶液，在液固比为0.4~1.2条件下搅拌均匀；
d、成型：将步骤c中制得的地聚合物浆体注入成型模具中，将模具置于振动台上进行密实处理，然后将模具表面刮平；
e、养护：将步骤d中的试样置于标准养护室中养护24h后拆模，将得到的试样继续置于50℃养护箱中进行养护。
6.根据权利要求5所述的低等级粉煤灰地聚合物的制备方法，其特征在于：步骤b中所得碱激发剂陈化时间不少于24h。
7.根据权利要求5所述的低等级粉煤灰地聚合物的制备方法，其特征在于：所述低等级粉煤灰采用行星式球磨机进行球磨。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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