專利名稱：一種用于制備水泥及混凝土的復(fù)合料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水泥及混凝土工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，具體說是涉及到一種用于制備水泥及混凝土的復(fù)合料。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，一般普通硅酸鹽水泥的制備方法是，由石灰石、粘土和輔助原料配料后組成的生料，經(jīng)過磨細(xì)和高溫煅燒，制備成熟料，再把熟料與粉煤灰或礦渣以及天然石膏石等原料配料后磨細(xì)，最后制備成水泥。通常把用于與生料混合的粉煤灰和礦渣稱為水泥的混合材，而把天然石膏石稱為水泥的緩凝劑。普通混凝土的制備方法則是，把水泥、砂、石、粉煤灰或磨細(xì)礦渣粉以及外加劑等原料加水配料后，經(jīng)過攪拌、澆注成型和養(yǎng)護(hù)，最后制備成混凝土。通常把粉煤灰和磨細(xì)礦渣粉等稱為混凝土的摻合料。
由于礦渣的市場供應(yīng)量不足和磨細(xì)礦渣粉生產(chǎn)成本較高，粉煤灰已成為水泥及其混凝土工業(yè)生產(chǎn)中一種不可或缺的重要原料，粉煤灰的來源是，以煤為燃料的火力發(fā)電廠通常把磨細(xì)的煤粉噴入鍋爐中，煤粉中的可燃組分立即燃燒并產(chǎn)生高溫，煤粉中以粘土礦物為主要成分的無機(jī)組分，經(jīng)過高溫煅燒，隨著煙氣一同進(jìn)入電除塵器中，在高壓靜電的作用下從煙氣中分離出來，形成一種玻璃微珠占70～90％的粉狀物料，稱之為粉煤灰。在粉煤灰的化學(xué)成分中SiO2和Al2O3含量通常較高，CaO含量則隨著煤種不同變化較大并且對于粉煤灰的性能變化具有較大影響。目前國內(nèi)外通常按照CaO含量的不同把粉煤灰劃分成三類燃燒煙煤得到的粉煤灰的CaO含量小于10％，稱之為低鈣粉煤灰；燃燒亞煙煤或褐煤得到的粉煤灰的CaO含量大于20％，稱之為高鈣粉煤灰；混合燃燒煙煤和亞煙煤或褐煤得到的粉煤灰的CaO含量為10～20％，稱之為中鈣粉煤灰。一般來講，隨著粉煤灰的CaO含量升高，粉煤灰中的死燒的f-CaO(游離氧化鈣)含量和CaSO4(無水石膏)含量(一般以SO3含量來代表)也會相應(yīng)地升高，將會嚴(yán)重地影響水泥及其混凝土的安定性。因而需要做出嚴(yán)格的限制，例如，歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN450《Fly Ash for Concrete》規(guī)定粉煤灰中的f-CaO含量應(yīng)不大于1％，SO3含量應(yīng)不大于3％。在以上三種粉煤灰中唯有低鈣粉煤灰符合這一標(biāo)準(zhǔn)要求，因而在國內(nèi)外低鈣灰已被廣泛地用作水泥和混凝土的混合料。但是低鈣粉煤灰僅屬于火山灰活性物質(zhì)，而高鈣粉煤灰和中鈣粉煤灰則屬于十分接近于礦渣的具有潛在的膠凝活性物質(zhì)，故高鈣粉煤灰和中鈣粉煤灰用作水泥和混凝土的混合料時對于水泥及其混凝土的強(qiáng)度的貢獻(xiàn)顯然大于低鈣粉煤灰。但是，高鈣粉煤灰和中鈣粉煤灰的f-CaO含量和SO3含量均已超過上述有關(guān)安定性的標(biāo)準(zhǔn)要求，故不允許用作水泥和混凝土的混合料。因此，有效地消除高鈣粉煤灰和中鈣粉煤灰中的f-CaO和CaSO4對于水泥及其混凝土安定性的不良影響，則成為合理地開發(fā)利用高鈣粉煤灰和中鈣粉煤灰資源的關(guān)鍵性技術(shù)環(huán)節(jié)。
此外，國內(nèi)外的研究表明，由于粉煤灰的化學(xué)成分中Al2O3含量較高，如果所在體系中不僅含有Ca(OH)2而且還含有CaSO4·2H2O，將會增加粉煤灰參加化學(xué)反應(yīng)的能力，生成較多的C-S-H凝膠，并使之一部分轉(zhuǎn)化生成鈣礬石(3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O)晶體，從而有利于提高水泥及其混凝土在28d之前的早期強(qiáng)度、減少混凝土的體積收縮率和提高混凝土的密實(shí)度。然而，在現(xiàn)在的水泥工業(yè)生產(chǎn)中，在水泥中加入的天然石膏石量相當(dāng)于引入的SO3量約3％，即相當(dāng)于引入的CaSO4·2H2O量約6.5％，僅僅是作為水泥的緩凝劑來使用的。如果實(shí)際需要在水泥及其混凝土中摻入較大量的粉煤灰時，則僅僅由水泥中的天然石膏石引入的CaSO4·2H2O量則顯然是不足的，將不利于促進(jìn)粉煤灰參加化學(xué)反應(yīng)，并可能使一部分已生成的鈣礬石轉(zhuǎn)化生成低硫的硫鋁酸鹽(3CaO·Al2O3·CaSO4·10H2O)，從而對于水泥及其混凝土的強(qiáng)度產(chǎn)生十分不利的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是充分利用高鈣粉煤灰和中鈣粉煤灰制備水泥及混凝土的復(fù)合料，有利于提高水泥及混凝土的安定性和強(qiáng)度，同時降低水泥及混凝土的制備成本。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種用于制備水泥及混凝土的混合料，其特點(diǎn)是以高鈣粉煤灰或/和中鈣粉煤灰及脫硫石膏為主要成分，加入建筑石灰、三乙醇胺次要成分以及外加水混合后強(qiáng)制攪拌，在保溫倉中靜置2-5小時，制成干粉狀的水泥及混凝土的復(fù)合料，其中各原料成分配方范圍如下，均以重量百分比計高鈣粉煤灰或/和中鈣粉煤灰 55-90％脫硫石膏10-35％建筑石灰0-10％三乙醇胺0-0.5％上面所述高鈣粉煤灰是的細(xì)度應(yīng)達(dá)到II級灰標(biāo)準(zhǔn)(0.045mm方孔篩篩余不大于20％)，其化學(xué)成分中CaO含量為20-30％，其中f-CaO含量大于1％，SO3含量大于3％。
上面所述的中鈣粉煤灰的細(xì)度應(yīng)達(dá)到II級灰標(biāo)準(zhǔn)(0.045方孔篩篩余不大于20％)，其化學(xué)成分中CaO含量為10～20％，其中f-CaO含量大于1％，SO3含量小于3％。
上面所述脫硫石膏是發(fā)電廠燃燒煤的煙氣在脫硫過程中產(chǎn)生的一種潮濕的粉狀物料，其細(xì)度應(yīng)達(dá)到II級灰標(biāo)準(zhǔn)(0.045mm方孔篩篩余不大于20％)，CaSO4·2H2O含量不低于85％，自由水含量不高于15％。
上面所述的建筑石灰也稱為生石灰粉，是天然石灰石經(jīng)過煅燒和磨細(xì)而制成粉狀物料，其f-CaO含量不低于70％，MgO含量不高于5％。
本發(fā)明制備水泥及混凝土的復(fù)合料的原理是這樣的，由于脫硫石膏是燃煤火力發(fā)電廠燃燒煤粉時對煙氣進(jìn)行脫硫處理產(chǎn)生的工業(yè)廢料，其細(xì)度已達(dá)到II級灰標(biāo)準(zhǔn)(0.045mm方孔篩篩余不大于20％)，其CaSO4·2H2O含量一般不低于85％，自由水含量一般不高于15％，因此，脫硫石膏是一種在水泥及其混凝土中代替天然石膏石引入CaSO4·2H2O的十分理想的工業(yè)廢料資源。因此，當(dāng)準(zhǔn)備在水泥及其混凝土中摻入較大量的粉煤灰時，為確保水泥及其混凝土的早期強(qiáng)度，本發(fā)明采用脫硫石膏來引入CaSO4·2H2O，但是，如果不除去脫硫石膏中的自由水就把它直接與水泥熟料一同加入磨機(jī)進(jìn)行研磨，則會降低水泥和混凝土的強(qiáng)度，如預(yù)先采用烘干的方法除去脫硫石膏中的自由水，不僅能耗較高，而且還可能使一部分物料過燒，轉(zhuǎn)變成半水石膏(CaSO4·1/2H2O)，將會引起水泥假凝，故也是不允許的，當(dāng)高鈣粉煤灰或/和中鈣粉煤灰、脫硫石膏、生石灰和外加水配料后，在混料機(jī)中進(jìn)行強(qiáng)制攪拌，并且在保溫料倉中存放2～5小時后，脫硫石膏中的自由水和外加水將首先引起建筑石灰中輕燒的f-CaO水化放熱，提高物料的溫度，從而促進(jìn)高鈣粉煤灰或中鈣粉煤灰中的死燒的f-CaO和CaSO4完成水化反應(yīng)，轉(zhuǎn)化生成對于安定性無害的Ca(OH)2和CaSO4·2H2O。這樣既可以有效地消除掉高鈣粉煤灰或中鈣粉煤灰中的f-CaO和CaSO4對于水泥及其混凝土安定性的不良影響，又可以自動地吸附掉脫硫石膏中的自由水，從而達(dá)到一舉兩得的效果。高鈣粉煤灰或中鈣粉煤灰中的f-CaO和CaSO4以及建筑石灰中的f-CaO在完成水化反應(yīng)時的總需水量的大部分由脫硫石膏含有的自由水量來滿足，不足部分則由外加水來滿足；脫硫石膏的是作用是引人CaSO4·2H2O，可以增加粉煤灰參加化學(xué)反應(yīng)和生成鈣礬石的能力，從而提高水泥及其混凝土的強(qiáng)度。
三乙醇胺[N(CH2CH2OH)3]是一種陽離子型表面活性劑，在水泥及混凝土混合料的制備過程中摻入它有利于物料分散均勻并且也有利于物料在以后制成的混凝土拌合料中快速地分散均勻，為保證三乙醇胺在制備過程中均勻地混入物料中，要求把三乙醇胺預(yù)先摻入外加水中和在物料攪拌過程中摻入物料之中。
由于采用了上述技術(shù)方案及原料配方，使得本發(fā)明制備出來的水泥及混凝土的復(fù)合料可有利于提高水泥及混凝土的安定性及強(qiáng)度，還降低了水泥及混凝土的制備成本，同時也解決了燃煤發(fā)電廠廢料環(huán)境污染的問題。
具體實(shí)施例方式
以下通過具體實(shí)施例來詳述本專利實(shí)施例1將中鈣粉煤灰、脫硫石膏、建筑石灰、三乙醇胺和水按以下的原料配合比(重量百分比)配料、強(qiáng)制攪拌后，在成品倉中存放2～5小時，制備成水泥的混合料中鈣粉煤灰 70％脫硫石膏25％建筑石灰4.7％三乙醇胺0.3％實(shí)施例2方法同于實(shí)施例1，將中鈣粉煤灰換為高鈣粉煤灰高鈣粉煤灰 70％脫硫石膏29.8％三乙醇胺0.2％
實(shí)施例3方法同于實(shí)施例1制備混凝土混合料的原料配合比(重量百分比)中鈣粉煤灰 75％脫硫石膏 15％建筑石灰 9.8％三乙醇胺 0.2％實(shí)施例4方法同于實(shí)施例1高鈣粉煤灰 35％中鈣粉煤灰 40％脫硫石膏 15％建筑石灰 9.8％三乙醇胺 0.2％在以上實(shí)施例中脫硫石膏是采用干基進(jìn)行配料，外加水按實(shí)際需求的比例添加。
權(quán)利要求
1.一種用于制備水泥及混凝土的混合料，其特征在于以高鈣粉煤灰或/和中鈣粉煤灰及脫硫石膏為主要成分，加入建筑石灰、三乙醇胺次要成分以及外加水混合后強(qiáng)制攪拌，在保溫倉中靜置2-5小時，制成干粉狀的水泥及混凝土的復(fù)合料，其中各原料成分配方范圍如下，均以重量百分比計高鈣粉煤灰或/和中鈣粉煤灰55-90％脫硫石膏 10-35％建筑石灰 0-10％三乙醇胺 0-0.5％上述各原料成分之和為100％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制備水泥及混凝土的復(fù)合料，其特征在于所述高鈣粉煤灰的細(xì)度為0.045mm方孔篩篩余不大于20％，其化學(xué)成分中的CaO含量為20～30％，其中f-CaO含量大于1％，SO3含量大于3％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制備水泥及混凝土的復(fù)合料，其特征在于所述中鈣粉煤灰的細(xì)度為0.045mm方孔篩篩余不大于20％，其化學(xué)成分中CaO含量為10～20％，其中f-CaO含量大于1％，SO3含量小于3％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于制備水泥及混凝土的復(fù)合料，其特征在于所述脫硫石膏為粉狀物料，其細(xì)度應(yīng)為0.045mm方孔篩篩余不大于20％，其中CaSO4·2H2O含量不低于85％，自由水含量不高于15％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于制備水泥及混凝土的復(fù)合料，其特征在于所述的建筑石灰，是石灰石經(jīng)過煅燒和磨細(xì)而制成粉狀物料，其中f-CaO含量不低于70％，MgO含量不高于5％。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于制備水泥及混凝土的混合料，以高鈣粉煤灰或/和中鈣粉煤灰和脫硫石膏為主要成分，按比例加入建筑石灰、三乙醇胺次要成分以及外加水混合后強(qiáng)制攪拌，室溫靜置2－5小時，制成干粉狀的水泥及混凝土的復(fù)合料，使用水泥及混凝土的復(fù)合料制備水泥或混凝土，可以使水泥及混凝土有較好的安定性及教高的強(qiáng)度，還降低了水泥及混凝土的制備成本，同時也解決了燃煤發(fā)電廠產(chǎn)生廢料環(huán)境污染的問題。
文檔編號C04B18/04GK1699246SQ200510080030
公開日2005年11月23日 申請日期2005年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月28日
發(fā)明者徐爾昌, 余健源 申請人:徐爾昌