專利名稱：高活性濕排粉煤灰摻合料料漿及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑材料類，具體涉及一種高活性摻合料料漿及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，我國電力生產(chǎn)的主要形式來自煤炭的燃燒—火力發(fā)電，其發(fā)電量占總量的80％左右。據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局統(tǒng)計(jì)2004年全國發(fā)電量達(dá)到21870億千瓦時，其中火力發(fā)電量達(dá)到18073億千瓦時?；鹆Πl(fā)電每生產(chǎn)10千瓦時電，將產(chǎn)生1kg左右的粉煤灰廢棄物料。至今我國粉煤灰堆存累積量已達(dá)13多億噸，占地50多萬畝，給我國的生態(tài)環(huán)境造成了很大的危害與負(fù)擔(dān)。同時，全世界目前用于發(fā)電的煤炭占其總量的60％左右，粉煤灰年排放量達(dá)8億多噸，且正以每年5000萬噸的速度遞增。
粉煤灰的收塵工藝主要有干排與濕排2種，大多數(shù)火力發(fā)電廠為了便于貯運(yùn)，一般采取干收濕排或濕收濕排的方法。特別是在冬季施工中，粉煤灰用量隨混凝土生產(chǎn)的用量減少而減少，大部分粉煤灰以濕排方式處理。即用水將粉煤灰沖至儲灰場，導(dǎo)致粉煤灰的水含量偏大，難以直接利用。與干排粉煤灰相比，濕排灰利用率較低，主要因?yàn)闈衽欧勖夯屹|(zhì)量不穩(wěn)定，其含碳量、細(xì)度及化學(xué)組成等波動較大，且難以控制。目前利用濕排粉煤灰的研究已有大量報道主要用于制備水泥混合材、混凝土摻合料、部分耐水要求不高的基礎(chǔ)填充工程等，但是存在濕排粉煤灰利用率低、耗能費(fèi)用高、制品質(zhì)量差等問題。
例如CN88101137A公布的濕排粉煤灰成球、烘干作水泥混合材的方法其主要機(jī)理是在濕排粉煤灰中加入少量膨潤土作粘結(jié)劑成球，而后在中立烘干機(jī)中烘干。料球比原始粉煤灰活性、可塑性和熱爆破性能均提高。料球以10一70％的重量比例作為混合材加入到水泥中。而此種方法一個主要缺陷就在于烘干過程中耗能極大，無法推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種低成本、高利廢率、高活性的濕排粉煤灰摻合料料漿及其制備方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種高活性濕排粉煤灰摻合料料漿，其特征在于它主要由濕排粉煤灰、增鈣溶液和改性劑經(jīng)濕磨磨制而成，其中各組成所占質(zhì)量百分比為濕排粉煤灰固含量55-65、增鈣溶液30-44、改性劑1-5，增鈣溶液包含濕排粉煤灰中水的質(zhì)量，各組成所占質(zhì)量百分比之和為100；所述的增鈣溶液為質(zhì)量濃度1-5％的氫氧化鈣溶液；所述的改性劑由增強(qiáng)劑、表面改性劑及活化劑組成，增強(qiáng)劑、表面改性劑及活化劑各占改性劑質(zhì)量百分比為增強(qiáng)劑10-30、表面改性劑20-40、活化劑30-50。
所述濕排粉煤灰含水率25-35％，游離氧化鈣(f-CaO)含量≤2.5％，三氧化硫(SO3)含量≤3％，含碳量≤12％；勃氏比表面積為350-400m2/Kg。
所述的增強(qiáng)劑為Na2CO3或三乙醇胺(TEA)等；所述的表面改性劑為聚羧酸系或高效萘系減水劑；所述的活化劑為Na2SiO4、硫酸鹽或強(qiáng)堿等。所述的硫酸鹽為Na2SO4。所述的強(qiáng)堿為氫氧化鈉。
上述一種高活性濕排粉煤灰摻合料料漿的制備方法，其特征在于它包括如下步驟1)原料選取選取濕排粉煤灰，測定濕排粉煤灰實(shí)際含水率及其含碳量，陳化備用；所述濕排粉煤灰含水率25-35％，游離氧化鈣(f-CaO)含量≤2.5％，三氧化硫(SO3)含量≤3％，含碳量≤12％；勃氏比表面積為350-400m2/Kg；2)改性劑配制按增強(qiáng)劑、表面改性劑及活化劑各占改性劑質(zhì)量百分比為增強(qiáng)劑10-30、表面改性劑20-40、活化劑30-50選取增強(qiáng)劑、表面改性劑及活化劑混合而成，備用；3)按濕排粉煤灰固含量、增鈣溶液和改性劑各組成所占質(zhì)量百分比為濕排粉煤灰固含量55-65、增鈣溶液30-44、改性劑1-5選取濕排粉煤灰、增鈣溶液和改性劑，增鈣溶液包含濕排粉煤灰中水的質(zhì)量，各組成所占質(zhì)量百分比之和為100；所述的增鈣溶液為質(zhì)量濃度1-5％的氫氧化鈣溶液；混合經(jīng)濕磨磨制10-30min，得產(chǎn)品。
本發(fā)明高活性濕排粉煤灰摻合料料漿各組分的主要作用為濕排粉煤灰由于其本身含有較高含量的SiO2和Al2O3，在采用物理和化學(xué)激發(fā)共同作用下，有水化產(chǎn)物水化硅酸鈣和鈣礬石等晶體生成，可以替代部分膠凝材料。
增鈣溶液用于濕排粉煤灰預(yù)處理，克服濕排粉煤灰含鈣量不高的缺陷，激發(fā)濕排粉煤灰早期活性及調(diào)節(jié)料漿流動性。
增強(qiáng)劑選用Na2CO3、三乙醇胺(TEA)等。一方面可激發(fā)粉煤灰活性，用于提高體系早期強(qiáng)度及早期水化程度；另一方面有助磨作用，可提高濕磨效率及效果。
表面改性劑選用聚羧酸系或高效萘系減水劑等。用于改善料漿物理性能，包括助磨性、料漿流動性、穩(wěn)定性及分散性等。
活化劑選用Na2SiO4、強(qiáng)堿、硫酸鹽等用于粉煤灰活性激發(fā)，提高料漿的水化程度。
濕排粉煤灰活性激發(fā)機(jī)理分析物理激發(fā)機(jī)理在濕磨過程中，粉碎作用使硅橋氧鍵被打斷，玻璃體在水中發(fā)生如下反應(yīng)(1)同時，由于水介質(zhì)得存在及攪拌棒的剪切、攪拌作用，粉煤灰玻璃體中的金屬離子擴(kuò)散進(jìn)入水中，玻璃體顆粒表面與水發(fā)生反應(yīng)(2)由上述反應(yīng)得到的OH-又進(jìn)一步與Si-O鍵作用(3)在濕磨及放置過程中，由于金屬離子的溶出和Si-O鍵斷裂，粉煤灰粒子表面可形成一層多孔的高硅膜，使得其粒子表面的聚合度降低，有利于加快粉煤灰的二次水化反應(yīng)。
化學(xué)激發(fā)機(jī)理濕排粉煤灰中的SiO2、Al2O3等具有一定的化學(xué)活性，但這種活性是潛在的，要靠熟料水化產(chǎn)生的Ca(OH)2等堿性物質(zhì)來激發(fā)其活性，使它們進(jìn)行水化反應(yīng)，生成二次水化產(chǎn)物。但是由于熟料水化早期，Ca(OH)2量有限，早期粉煤灰水化緩慢，水化程度低，粉煤灰水泥制品早期強(qiáng)度低，冬季尤其明顯。增強(qiáng)劑和改性劑可使粉煤灰中玻璃體的Si-O、Al-O鍵在水化反應(yīng)中快速斷裂，從而大大提高了粉煤灰的活性。
本發(fā)明具有如下有益效果1、濕排粉煤灰經(jīng)物理化學(xué)雙重激發(fā)后，有利于促進(jìn)二次水化反應(yīng)，激發(fā)其早期活性，具有高活性，可以較大摻量應(yīng)用于混凝土拌制生產(chǎn)中；2、明顯改善新拌混凝土的工作性能，有效控制新拌混凝土坍落度的經(jīng)時損失；3、可大量利用濕排粉煤灰，利廢率高，便于運(yùn)輸，生產(chǎn)工藝簡單，成本低廉。總之，本高活性濕排粉煤灰摻合料料漿可以很好地解決目前大量濕排粉煤灰無法充分應(yīng)用的現(xiàn)實(shí)，大大減少工業(yè)廢料對環(huán)境的污染，有顯著的社會經(jīng)濟(jì)效益。
本產(chǎn)品在濕排粉煤灰應(yīng)用方面打破了烘干-粉磨-激發(fā)的模式，建立濕磨+激發(fā)的新型模式，制備高活性濕排粉煤灰摻合料料漿。不僅具有良好的社會經(jīng)濟(jì)效益，也給工業(yè)廢渣在水泥混凝土生產(chǎn)中的應(yīng)用帶來了新的思維模式。


圖1為本發(fā)明的生產(chǎn)工藝流程2為本發(fā)明實(shí)施例1凈漿實(shí)驗(yàn)合配比及力學(xué)性能測試結(jié)果圖具體實(shí)施方式
為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例，實(shí)施例不應(yīng)視作對本發(fā)明的限定。
實(shí)施例1如圖1所示，一種高活性濕排粉煤灰摻合料料漿制備方法，它包括如下步驟1)原料選取選取濕排粉煤灰，測定濕排粉煤灰實(shí)際含水率及其含碳量，陳化備用；所述濕排粉煤灰含水率25-35％，游離氧化鈣(f-CaO)含量≤2.5％，三氧化硫(SO3)含量≤3％，含碳量≤12％；勃氏比表面積為350-400m2/Kg；2)按表1選取增強(qiáng)劑、表面改性劑及活化劑混合而成改性劑，備用；3)按表1選取濕排粉煤灰、增鈣溶液和改性劑，增鈣溶液包含濕排粉煤灰中水的質(zhì)量；混合經(jīng)濕磨磨制10-30min，得產(chǎn)品。
一種高活性濕排粉煤灰摻合料料漿配合比見表1。
表1 (一種高活性濕排粉煤灰摻合料料漿的質(zhì)量百分比)


高活性濕排粉煤灰摻合料料漿性能見表2。
表2 高活性濕排粉煤灰料漿性能指標(biāo)

凈漿實(shí)驗(yàn)合配比及力學(xué)性能測試結(jié)果見表3、圖2。
表3凈漿實(shí)驗(yàn)合配比及力學(xué)性能測試

從上述表中我們可以看出試件A1、A2、A3的早期3d強(qiáng)度可達(dá)到28.43MPa，后期28d強(qiáng)度可達(dá)到79.16MPa，效果并不理想；而隨著濕磨時間的延長及化學(xué)外加劑的摻入，試件A4、A5、A6的早期強(qiáng)度及后期強(qiáng)度均有了極大提高，部分試件的強(qiáng)度接近于純水泥凈漿試件0。說明經(jīng)過機(jī)械和化學(xué)雙重激發(fā)的濕排粉煤灰料漿活性高，可達(dá)到實(shí)際工程應(yīng)用要求。
實(shí)施例2一種高活性濕排粉煤灰摻合料料漿的制備方法，它包括如下步驟1)原料選取選取濕排粉煤灰，測定濕排粉煤灰實(shí)際含水率及其含碳量，陳化備用；所述濕排粉煤灰含水率25-35％，游離氧化鈣(f-CaO)含量≤2.5％，三氧化硫(SO3)含量≤3％，含碳量≤12％；勃氏比表面積為350-400m2/Kg；2)改性劑配制按增強(qiáng)劑、表面改性劑及活化劑各占改性劑質(zhì)量百分比為增強(qiáng)劑20、表面改性劑35、活化劑45選取增強(qiáng)劑、表面改性劑及活化劑混合而成，備用；所述的增強(qiáng)劑為Na2CO3，所述的表面改性劑為高效萘系減水劑；所述的活化劑為Na2SO4；3)按濕排粉煤灰固含量、增鈣溶液和改性劑各組成所占質(zhì)量百分比為濕排粉煤灰固含量61、增鈣溶液35、改性劑4選取濕排粉煤灰、增鈣溶液和改性劑，增鈣溶液包含濕排粉煤灰中水的質(zhì)量；所述的增鈣溶液為質(zhì)量濃度4％的氫氧化鈣溶液；混合經(jīng)濕磨磨制10-30min，得產(chǎn)品。
實(shí)施例3一種高活性濕排粉煤灰摻合料料漿的制備方法，它包括如下步驟1)原料選取選取濕排粉煤灰，測定濕排粉煤灰實(shí)際含水率及其含碳量，陳化備用；所述濕排粉煤灰含水率25-35％，游離氧化鈣(f-CaO)含量≤2.5％，三氧化硫(SO3)含量≤3％，含碳量≤12％；勃氏比表面積為350-400m2/Kg；2)改性劑配制按增強(qiáng)劑、表面改性劑及活化劑各占改性劑質(zhì)量百分比為增強(qiáng)劑20、表面改性劑35、活化劑45選取增強(qiáng)劑、表面改性劑及活化劑混合而成，備用；所述的增強(qiáng)劑為Na2CO3，所述的表面改性劑為高效萘系減水劑；所述的活化劑為氫氧化鈉；3)按濕排粉煤灰固含量、增鈣溶液和改性劑各組成所占質(zhì)量百分比為濕排粉煤灰固含量61、增鈣溶液35、改性劑4選取濕排粉煤灰、增鈣溶液和改性劑，增鈣溶液包含濕排粉煤灰中水的質(zhì)量；所述的增鈣溶液為質(zhì)量濃度4％的氫氧化鈣溶液；混合經(jīng)濕磨磨制10-30min，得產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種高活性濕排粉煤灰摻合料料漿，其特征在于它主要由濕排粉煤灰、增鈣溶液和改性劑經(jīng)濕磨磨制而成，其中各組成所占質(zhì)量百分比為濕排粉煤灰固含量55-65、增鈣溶液30-44、改性劑1-5，增鈣溶液包含濕排粉煤灰中水的質(zhì)量，各組成所占質(zhì)量百分比之和為100；所述的增鈣溶液為質(zhì)量濃度1-5％的氫氧化鈣溶液；所述的改性劑由增強(qiáng)劑、表面改性劑及活化劑組成，增強(qiáng)劑、表面改性劑及活化劑各占改性劑質(zhì)量百分比為增強(qiáng)劑10-30、表面改性劑20-40、活化劑30-50。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高活性濕排粉煤灰摻合料料漿，其特征在于所述濕排粉煤灰含水率25-35％，游離氧化鈣含量≤2.5％，三氧化硫含量≤3％，含碳量≤12％；勃氏比表面積為350-400m2/Kg。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高活性濕排粉煤灰摻合料料漿，其特征在于所述的增強(qiáng)劑為Na2CO3或三乙醇胺。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高活性濕排粉煤灰摻合料料漿，其特征在于所述的表面改性劑為聚羧酸系或高效萘系減水劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高活性濕排粉煤灰摻合料料漿，其特征在于所述的活化劑為Na2SiO4、硫酸鹽或強(qiáng)堿。
6.如權(quán)利要求1所述的一種高活性濕排粉煤灰摻合料料漿的制備方法，其特征在于它包括如下步驟1)原料選取選取濕排粉煤灰，測定濕排粉煤灰實(shí)際含水率及其含碳量，陳化備用；所述濕排粉煤灰含水率25-35％，游離氧化鈣含量≤2.5％，三氧化硫含量≤3％，含碳量≤12％；勃氏比表面積為350-400m2/Kg；2)改性劑配制按增強(qiáng)劑、表面改性劑及活化劑各占改性劑質(zhì)量百分比為增強(qiáng)劑10-30、表面改性劑20-40、活化劑30-50選取增強(qiáng)劑、表面改性劑及活化劑混合而成，備用；3)按濕排粉煤灰固含量、增鈣溶液和改性劑各組成所占質(zhì)量百分比為濕排粉煤灰固含量55-65、增鈣溶液30-44、改性劑1-5選取濕排粉煤灰、增鈣溶液和改性劑，增鈣溶液包含濕排粉煤灰中水的質(zhì)量，各組成所占質(zhì)量百分比之和為100；所述的增鈣溶液為質(zhì)量濃度1-5％的氫氧化鈣溶液；混合經(jīng)濕磨磨制10-30min，得產(chǎn)品。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種高活性濕排粉煤灰摻合料料漿的制備方法，其特征在于所述的增強(qiáng)劑為Na2CO3或三乙醇胺，所述的表面改性劑為聚羧酸系或高效萘系減水劑，所述的活化劑為Na2SiO4、硫酸鹽或強(qiáng)堿。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高活性摻合料料漿及其制備方法。一種高活性濕排粉煤灰摻合料料漿，其特征在于它主要由濕排粉煤灰、增鈣溶液和改性劑經(jīng)濕磨磨制而成，其中各組成所占質(zhì)量百分比為濕排粉煤灰固含量55－65、增鈣溶液30－44、改性劑1－5，增鈣溶液包含濕排粉煤灰中水的質(zhì)量，各組成所占質(zhì)量百分比之和為100；所述的增鈣溶液為質(zhì)量濃度1－5％的氫氧化鈣溶液；所述的改性劑由增強(qiáng)劑、表面改性劑及活化劑組成，增強(qiáng)劑、表面改性劑及活化劑各占改性劑質(zhì)量百分比為增強(qiáng)劑10－30、表面改性劑20－40、活化劑30－50。本發(fā)明克服了濕排粉煤灰難以利用的問題，并且具有生產(chǎn)工藝簡單，低成本，高利廢率，高活性，所配制混凝土制品質(zhì)量高等特點(diǎn)。
文檔編號C04B22/14GK1884175SQ20061001947
公開日2006年12月27日 申請日期2006年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月27日
發(fā)明者馬保國, 張美香, 蹇守衛(wèi), 羅忠濤, 白建飛 申請人:武漢理工大學(xué)