一種以粉煤灰為原料的快凝耐蝕水泥及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種以粉煤灰為原料的快凝耐蝕水泥 及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 水泥作為土木、水利和交通建筑工程用量最大的人造材料，其生產(chǎn)過(guò)程需要消耗 大量石灰石、粘土及燃料和電力，是一種高資源和高能源消耗及高溫室氣體排放的材料，尋 求新的原材料資源和可替代或者可作為補(bǔ)充的新的水泥的制備方法是材料工作者一直致 力于解決的問(wèn)題。隨著建設(shè)開發(fā)的地區(qū)和領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，處于特殊自然環(huán)境的建筑工程 也對(duì)水泥的性能提出了不同的新的要求，具有特殊性能的水泥的需求日益增加。另一方面， 各類工業(yè)廢渣對(duì)環(huán)境的不利影響和有效處置仍是一個(gè)尚未徹底解決的問(wèn)題，其中包括火力 發(fā)電企業(yè)排出的粉煤灰。盡管近年來(lái)電廠干法排出的粉煤灰大一部分已被利用，但歷年濕 法排放的大量粉煤灰，由于其一般粒度較粗，含碳量較高，其物理性質(zhì)和反應(yīng)活性不能滿足 作為水泥混合材和混凝土摻合料的要求，不能直接大量地應(yīng)用于水泥與混凝土和其它建材 制品中，尚未能被有效利用而被長(zhǎng)期堆存。粉煤灰的堆存不僅占用土地，還嚴(yán)重污染周圍環(huán) 境，因此其有效資源化利用是一亟待解決的問(wèn)題。用堆存粉煤灰為主要原料制備水泥，可 以節(jié)省石灰石和粘土等不可再生資源，解放土地用于工商業(yè)開發(fā)和住宅建設(shè)，而且節(jié)能環(huán) 保。但現(xiàn)有用粉煤灰制備水泥的技術(shù)存在粉煤灰用量少、對(duì)粉煤灰品質(zhì)要求高，如生產(chǎn)粉煤 灰硅酸鹽水泥時(shí)粉煤灰最大用量?jī)H為40%，且對(duì)粉煤灰的燒失量和活性都有比較苛刻的要 求，粉煤灰摻量較大時(shí)水泥性能較差的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種以粉煤灰為原料的快凝耐蝕水泥及其制 備方法，該快凝耐蝕水泥可以快速凝固、耐腐蝕性能強(qiáng)。
[0004] 本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0005] -種以粉煤灰為原料的快凝耐蝕水泥，包括重量份計(jì)的合成料75?85份、娃酸鹽 水泥熟料10?20份、石膏5?8份、調(diào)凝劑0. 1?I. 0份和減水劑0. 3?0. 7 ;所述的合 成料的原料包括重量份計(jì)的粉煤灰60?75份、消石灰25?40份、堿性激發(fā)劑0. 5?1. 5、 硫酸鹽激發(fā)劑1?2份和水20?25份。
[0006] 作為優(yōu)選，所述堿性激發(fā)劑為堿金屬氫氧化物或堿金屬碳酸鹽。
[0007] 作為優(yōu)選，所述硫酸鹽激發(fā)劑為芒硝或石膏。
[0008] 作為優(yōu)選，所述石膏為二水石膏、半水石膏、無(wú)水石膏中的至少一種。
[0009] 作為優(yōu)選，調(diào)凝劑為檸檬酸鈉、聚磷酸鈉、葡萄糖酸鈉中的至少一種。
[0010] 作為優(yōu)選，減水劑為亞甲基二甲基二萘磺酸鈉聚合物或木質(zhì)素磺酸鈉。
[0011] 作為優(yōu)選，減水劑為粉末狀。
[0012] 本發(fā)明的快凝耐蝕水泥以粉煤灰為原料，減少環(huán)境污染，而且對(duì)粉煤灰的品質(zhì)要 求不高，充分利用了廢棄原料，節(jié)能環(huán)保。
[0013] 上述以粉煤灰為原料的快凝耐蝕水泥的制備方法，包括以下步驟：
[0014] 第一步：稱取各原料，將粉煤灰、消石灰、堿性激發(fā)劑、硫酸鹽激發(fā)劑混合，粉磨至 80lim篩余小于5%，得到配合料；
[0015] 第二步：將所述配合料和水混合，攪拌均勻，制成直徑為8?12mm的料球；
[0016] 第三步：將所述料球在95?98°C蒸汽養(yǎng)護(hù)10?16小時(shí)得蒸養(yǎng)料；
[0017] 第四步：將所述蒸養(yǎng)料在750?KKKTC溫度下煅燒15?90分鐘后，冷卻得合成 料；
[0018] 第五步：將所述合成料75?85份、硅酸鹽水泥熟料10?20份、石膏5?8份、調(diào) 凝劑0. 2?I. 0份、減水劑0. 3?0. 7份混合，粉磨至80m篩余小于4%，即可。
[0019] 作為優(yōu)選，第四步的冷卻為吹空氣冷卻或風(fēng)冷。
[0020] 本發(fā)明的基本原理是通過(guò)水熱處理使得石灰與粉煤灰中活性氧化硅和活性氧化 鋁反應(yīng)形成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣，在較低溫度下煅燒后形成硅酸二鈣和七鋁十二鈣。 其中七鋁十二鈣有很高的水化活性，硅酸二鈣也由于在較低的溫度下形成，存在大量結(jié)構(gòu) 缺陷，因此也具有很高的水化活性，容易與水反應(yīng)形成具有高膠凝性的水化產(chǎn)物。
[0021] 本發(fā)明中堿性激發(fā)劑可以與粉煤灰中的鋁硅酸鹽玻璃體反應(yīng)，破壞玻璃體網(wǎng)絡(luò)結(jié) 構(gòu)，降低玻璃體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的聚合程度，大大提高其中氧化硅和氧化鋁與石灰的反應(yīng)速率及 水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣的形成率，進(jìn)而提高膠凝材料中硅酸二鈣和七鋁十二鈣的含量， 提高膠凝材料的膠凝性；本發(fā)明中硫酸鹽激發(fā)劑可以在水熱反應(yīng)過(guò)程中促使氧化鋁與石灰 的反應(yīng)形成水化硫鋁酸鈣，從而促進(jìn)玻璃體中鋁的溶出。
[0022] 本發(fā)明中石膏可以與七鋁十二鈣及水反應(yīng)形成膠凝性很高的三硫型水化硫鋁酸 鈣，提高水泥強(qiáng)度；硅酸鹽水泥熟料可以提高早期水泥漿體的Ca2+離子濃度，可以提高水泥 的強(qiáng)度，尤其是早期強(qiáng)度；緩凝劑可以調(diào)節(jié)七鋁十二鈣的反應(yīng)速率從而使得水泥的膠凝材 料的凝結(jié)時(shí)間不至于太短而影響施工，減水劑可以降低水泥的需水量，從而提高水泥石的 強(qiáng)度。
[0023] 本發(fā)明的有益效果為：
[0024] (1)本發(fā)明水泥對(duì)含碳量高的低品質(zhì)粉煤灰的利用率大，可解決粉煤灰對(duì)占用土 地、污染環(huán)境的問(wèn)題。
[0025] (2)本發(fā)明通過(guò)堿性激發(fā)劑和硫酸鹽激發(fā)劑復(fù)合只用，可有效促進(jìn)蒸養(yǎng)過(guò)程料球 中各組分間的反應(yīng)，降低蒸養(yǎng)熱耗，縮短蒸養(yǎng)時(shí)間，提高生產(chǎn)效益和設(shè)備使用效率；
[0026] (3)本發(fā)明水泥的制備方法簡(jiǎn)單，煅燒溫度低，溫室氣體排放量少；
[0027] (4)本發(fā)明水泥具有快凝快硬、強(qiáng)度高、耐硫酸鹽侵蝕性好的特性，特別適用于坑 道、水下、鹽堿地帶和沿海地區(qū)工程。
【附圖說(shuō)明】
[0028] 圖1為本發(fā)明的生產(chǎn)工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 下面通過(guò)實(shí)施例的方式對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍 不局限于所述實(shí)施例。各實(shí)施例中水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量和凝結(jié)時(shí)間按GBT1346-2011測(cè) 定，水泥抗折和抗壓強(qiáng)度按GBT17671-1999測(cè)定，抗硫酸鹽侵蝕系數(shù)按GBI749-2008測(cè)定， 結(jié)果列于附表。實(shí)施例1
[0030] 配合料按質(zhì)量份計(jì)含有以下成分：
[0031]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種以粉煤灰為原料的快凝耐蝕水泥，其特征在于，包括重量份計(jì)的合成料75~85 份、硅酸鹽水泥熟料10~20份、石膏5~8份、調(diào)凝劑0. 1~1. O份和減水劑0. 3~0. 7 ;所述的合 成料的原料包括重量份計(jì)的粉煤灰60?75份、消石灰25?40份、堿性激發(fā)劑0. 5~1. 5、 硫酸鹽激發(fā)劑1~2份和水20~25份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以粉煤灰為原料的快凝耐蝕水泥，其特征在于，所述堿 性激發(fā)劑為堿金屬氫氧化物或堿金屬碳酸鹽。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以粉煤灰為原料的快凝耐蝕水泥，其特征在于，所述硫 酸鹽激發(fā)劑為芒硝或石膏。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以粉煤灰為原料的快凝耐蝕水泥，其特征在于，所述石 膏為二水石膏、半水石膏、無(wú)水石膏中的至少一種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以粉煤灰為原料的快凝耐蝕水泥，其特征在于，調(diào)凝劑 為檸檬酸鈉、聚磷酸鈉、葡萄糖酸鈉中的至少一種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以粉煤灰為原料的快凝耐蝕水泥，其特征在于，減水劑 為亞甲基二甲基二萘磺酸鈉聚合物或木質(zhì)素磺酸鈉。
7. 基于權(quán)利要求1所述的一種以粉煤灰為原料的快凝耐蝕水泥的制備方法，其特征在 于，包括以下步驟： 第一步：稱取各原料，將粉煤灰、消石灰、堿性激發(fā)劑、硫酸鹽激發(fā)劑混合，粉磨至 80 μ m篩余小于5%，得到配合料； 第二步：將所述配合料和水混合，攪拌均勻，制成直徑為8~12mm的料球； 第三步：將所述料球在95~98°C蒸汽養(yǎng)護(hù)10?16小時(shí)得蒸養(yǎng)料； 第四步：將所述蒸養(yǎng)料在750~1000°C溫度下煅燒15~90分鐘后，冷卻得合成料； 第五步：將所述合成料75~85份、硅酸鹽水泥熟料10~20份、石膏5~8份、調(diào)凝劑 0. 2~1. 0份、減水劑0. 3~0. 7份混合，粉磨至80 μ m篩余小于4%，即可。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種以粉煤灰為原料的快凝耐蝕水泥的制備方法，其特征在 于，第四步的冷卻為在空氣中冷卻或風(fēng)冷。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用粉煤灰制備的快凝耐蝕水泥及其制備方法，該快凝耐蝕水泥是由如下組成和方法制得：將按質(zhì)量份計(jì)，粉煤灰60～75份、消石灰25~40份、堿性激發(fā)劑0.5~1.5份、硫酸鹽激發(fā)劑1~2份共同粉磨成80μm篩余小于5%的配合料、加水20~25份攪拌均勻制備成生料球，將生料球在95~98℃水熱處理10~16小時(shí)得蒸養(yǎng)料，將蒸養(yǎng)料在750~900℃煅燒15~90分鐘后冷卻得合成料；將合成料75~85份、硅酸鹽水泥熟料10~20份與石膏5~8份、調(diào)凝劑0.2~1.0份、減水劑0.3~0.7份共同粉磨至80μm篩余小于4%。該水泥煅燒溫度和熱耗低、粉煤灰利用率高、快凝快硬、強(qiáng)度高、耐硫酸鹽侵蝕性好。
【IPC分類】C04B18-08, C04B28-04, C04B22-14
【公開號(hào)】CN104556909
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510017523
【發(fā)明人】方永浩, 龔泳帆, 王亞楠, 朱晨輝, 顧亞敏, 韋華, 游多, 繆新河, 顧沖時(shí), 蘇懷智
【申請(qǐng)人】河海大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2015年1月13日