專利名稱：活化低等粉煤灰復合材料制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于水泥及混凝土中的復合材料制備方法，特別是一種活化低等粉煤灰復合材料制備方法。
背景技術(shù)：
粉煤灰是以煤炭為燃料的火力發(fā)電廠在生產(chǎn)過程中排出的粉狀物質(zhì)。我國每年粉煤灰產(chǎn)量近4億噸，其中只有占總產(chǎn)量不到10%的較高品質(zhì)的I、II級粉煤灰被用作水泥的混合料和混凝土的礦物摻合料，剩余近90%的III級及以下低品位的粉煤灰，因其活性低、細度大，無法滿足混凝土性能的需求而未能在水泥和混凝土中的生產(chǎn)和拌制中得到應(yīng)用，大多被直接排放，或用于路基修筑、粉煤灰磚的制作等。粉煤灰的排放，不僅要耗費巨資以建設(shè)堆放場地，而且還要占用大量土地，在大風天氣時還極易產(chǎn)生揚塵，嚴重污染環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供一種提高廢棄粉煤灰利用率、保護環(huán)境、降低混凝土拌制過程中的水泥用量，提高經(jīng)濟效益和環(huán)保效益的活化低等粉煤灰復合材料制備方法。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的其特征是原料組成及其質(zhì)量百分比如下粉煤灰40 - 70% ;?；郀t礦渣微粉10 — 30% ;赤泥10 — 30% ;石灰石粉5 — 10% ;半水石膏
5- 10% ；
制備方法包括粉磨工藝、稱量配料及混合工藝和應(yīng)用工藝，具體方法過程如下
(1)粉磨工藝將粉煤灰粉磨，解除粉煤灰粗顆粒的絮狀結(jié)構(gòu)，改變粉煤灰的顆粒表面狀態(tài)，并在粉磨的同時添加少量的石膏添加劑，使其達到一級粉煤灰的標準，并能使粉煤灰的活性充分發(fā)揮出來；對于濕排灰可以先烘干再粉磨，也可以濕磨成料漿使用，濕磨粉煤灰料漿和干磨活化粉煤灰具有同樣的活性；
(2)稱量配料及混合工藝按上述原料配方進行稱量配料，然后將上述五種原料放入混 合機中經(jīng)機械攪拌混合均勻后即得用于水泥和混凝土中活化低等粉煤灰復合材料；
(3)應(yīng)用工藝將活化處理后的粉煤灰復合材料和水泥充分混合即形成粉煤灰-水泥基膠凝材料，或者在混凝土制備時直接用活化處理后的粉煤灰對水泥進行部分取代。所述的粉煤灰為以煤為燃料的火力發(fā)電廠排放的III級及以下低品位粉煤灰，粉磨使其達到比表面積彡600m2/kg,粒徑小于30 ii m的粉煤灰顆粒占總質(zhì)量的90%以上；所述的?；郀t礦渣微粉為符合GB/T 18046-2008標準規(guī)定的、經(jīng)磁選除鐵處理、粉磨后制得的比表面積> 600 m2/kg的?；郀t礦渣微粉，其中粒徑小于30 ii m的超細粒化高爐礦渣微粉占總質(zhì)量的90%以上；所述的赤泥為燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁中產(chǎn)生的工業(yè)廢渣，粉磨使其達到比表面積> 600 m2/kg ;所述的石灰石粉為超磨細石灰石粉，比表面積> 1200m2/kg ;所述的半水石膏為P — CaSO4. 1/2H20，系P型半水石膏。有益效果，由于采用了上述方案，所述的活化低等粉煤灰復合材料具有以下有益效果I)高強早強、高替代率
本發(fā)明生產(chǎn)的活化低等粉煤灰復合材料對水泥的替代率可達到20飛0%。本品對粉煤灰活性主體有較好的溶蝕作用，使粉煤灰與水泥進行充分的水化反應(yīng)，和傳統(tǒng)粉煤灰混凝土相比，其早期強度得到較大提高，后期強度和硅酸鹽水泥混凝土相當，克服了粉煤灰早期強度低、7天和28天活性指數(shù)偏低、在混凝土中替代水泥少的缺點。2)生產(chǎn)和使用簡單方便
將活化處理后的粉煤灰復合材料和成品水泥混合可加工成粉煤灰一水泥基膠凝材料。研究表明，在混凝土拌制時可以用本發(fā)明研制的粉煤灰復合材料按一定的比例對水泥進行等量取代。活化粉煤灰的生產(chǎn)流程、工藝過程較為簡單，與水泥產(chǎn)品的混合使用，操作簡單、方便，有利于工業(yè)化生產(chǎn)和推廣應(yīng)用。
3)增塑效果明顯
在相同水泥用量及水灰比情況下，加入推薦摻量的本發(fā)明方法制備的產(chǎn)品，可明顯改善混凝土和易性，并增加混凝土的密實度。4 )廣泛的適應(yīng)性
可很好適應(yīng)各種水泥，且低堿不會對混凝土造成堿集料反應(yīng)，亦可根據(jù)需要與符合國家及行業(yè)標準的外加劑配合使用。適應(yīng)水泥如硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥等。5)無毒副作用
本發(fā)明生產(chǎn)的活化低等粉煤灰復合材料無毒、無臭、不燃，對鋼筋無銹蝕作用。與優(yōu)質(zhì)混凝土材料(水泥、粗細骨料、外加劑)復合應(yīng)用可大幅度提高混凝土抗化學腐蝕性，增強耐久性。6)顯著的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益
采用工業(yè)廢棄物粉煤灰等為主要原料，不僅可以減緩水泥制造對石灰石原材料的過快消耗，而且可以變廢為寶，逐步消除廢棄粉煤灰?guī)淼姆N種環(huán)境污染問題，按拌制每立方混凝土替代30%的水泥計算，可節(jié)約成本50元，如果每年有2 3億噸的粉煤灰被活化用于水泥替代，所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益將無法估量。優(yōu)點本發(fā)明通過一定的活化措施將低等級粉煤灰的潛在活性充分激發(fā)出來，使其達到甚至超過I級粉煤灰的性能。大大提高了粉煤灰在水泥和混凝土中的摻量，用其生產(chǎn)的粉煤灰一水泥基膠凝材料的物理力學性能和純水泥相當。大量替代水泥的膠凝材料而應(yīng)用于混凝土拌合料的制作，能夠減緩水泥制造對石灰石原材料的過快消耗，變廢為寶，逐步消除廢棄粉煤灰?guī)淼姆N種環(huán)境污染問題，提高廢棄粉煤灰利用率、保護環(huán)境、降低混凝土拌制過程中的水泥用量，具有顯著的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益。
具體實施例方式實施例I :原料組成及其質(zhì)量百分比如下粉煤灰40% ;?；郀t礦渣微粉20% ；赤泥20% ;石灰石粉10% ;半水石膏10% ；
制備方法包括粉磨工藝、稱量配料及混合工藝和應(yīng)用工藝，具體方法過程如下
(I)粉磨工藝將粉煤灰粉磨，解除粉煤灰粗顆粒的絮狀結(jié)構(gòu)，改變粉煤灰的顆粒表面狀態(tài)，并在粉磨的同時添加少量的石膏添加劑，使其達到一級粉煤灰的標準，并能使粉煤灰的活性充分發(fā)揮出來；對于濕排灰可以先烘干再粉磨，也可以濕磨成料漿使用，濕磨粉煤灰料漿和干磨活化粉煤灰具有同樣的活性；
(2)稱量配料及混合工藝按上述原料配方進行稱量配料，然后將上述五種原料放入混合機中經(jīng)機械攪拌混合均勻后即得用于水泥和混凝土中活化低等粉煤灰復合材料；
(3)應(yīng)用工藝將活化處理后的粉煤灰復合材料和水泥充分混合即形成粉煤灰-水泥基膠凝材料，或者在混凝土制備時直接用活化處理后的粉煤灰對水泥進行部分取代。所述的粉煤灰為以煤為燃料的火力發(fā)電廠排放的III級及以下低品位粉煤灰，粉磨使其達到比表面積彡600m2/kg,粒徑小于30 y m的粉煤灰顆粒占總質(zhì)量的90%以上；所述的?；郀t礦渣微粉為符合GB/T 18046-2008標準規(guī)定的、經(jīng)磁選除鐵處理后粉磨制得的比表面積> 600 m2/kg的?；郀t礦渣微粉，其中粒徑小于30 ii m的超細粒化高爐礦渣微粉占總質(zhì)量的90%以上；所述的赤泥為燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁中產(chǎn)生的工業(yè)廢渣，粉磨使其達到比表面積彡600 m2/kg ；所述的石灰石粉為超磨細石灰石粉，比表面積彡1200m2/kg ;所述的半水石骨為P —CaSO4. 1/2H20,系0型半水石骨。 實施例2 :原料組成及其質(zhì)量百分比如下粉煤灰55% ;?；郀t礦渣微粉15% ；赤泥15% ;石灰石粉7. 5% ;半水石膏7. 5%。其他同實施例I。實施例3 :原料組成及其質(zhì)量百分比如下粉煤灰70% ;?；郀t礦渣微粉10% ；赤泥10% ;石灰石粉5% ;半水石膏5% ;其他同實施例I。實施例4 :原料組成及其質(zhì)量百分比如下粉煤灰40% ;?；郀t礦渣微粉20% ；赤泥30% ;石灰石粉5% ;半水石膏5% ;其他同實施例I。實施例5 :原料組成及其質(zhì)量百分比如下粉煤灰40% ;?；郀t礦渣微粉30% ；赤泥20% ;石灰石粉5% ;半水石膏5% ;其他同實施例I。
權(quán)利要求
1.一種活化低等粉煤灰復合材料制備方法，其特征是原料組成及其質(zhì)量百分比如下粉煤灰40 — 70% ;?；郀t礦渣微粉10 - 30% ;赤泥10 - 30% ;石灰石粉5 — 10% ;半水石骨5 — 10% ； 制備方法包括粉磨工藝、稱量配料及混合工藝和應(yīng)用工藝，具體方法過程如下 (1)粉磨工藝將粉煤灰粉磨，解除粉煤灰粗顆粒的絮狀結(jié)構(gòu)，改變粉煤灰的顆粒表面狀態(tài)，并在粉磨的同時添加少量的石膏添加劑，使其達到一級粉煤灰的標準，并能使粉煤灰的活性充分發(fā)揮出來；對于濕排灰可以先烘干再粉磨，也可以濕磨成料漿使用，濕磨粉煤灰料漿和干磨活化粉煤灰具有同樣的活性； (2)稱量配料及混合工藝按上述原料配方進行稱量配料，然后將上述五種原料放入混合機中經(jīng)機械攪拌混合均勻后即得用于水泥和混凝土中活化低等粉煤灰復合材料； (3)應(yīng)用工藝將活化處理后的粉煤灰復合材料和水泥充分混合即形成粉煤灰-水泥基膠凝材料，或者在混凝土制備時直接用活化處理后的粉煤灰對水泥進行部分取代。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種活化低等粉煤灰復合材料制備方法，其特征是所述的粉煤灰為以煤為燃料的火力發(fā)電廠排放的III級及以下低品位粉煤灰，粉磨使其達到比表面積彡600m2/kg,粒徑小于30 ii m的粉煤灰顆粒占總質(zhì)量的90%以上；所述的?；郀t礦渣微粉為符合GB/T 18046-2008標準規(guī)定的、經(jīng)磁選除鐵處理后粉磨制得的比表面積>600 m2/kg的?；郀t礦渣微粉，其中粒徑小于30 ii m的超細?；郀t礦渣微粉占總質(zhì)量的90%以上；所述的赤泥為燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁中產(chǎn)生的工業(yè)廢渣，粉磨使其達到比表面積> 600 m2/kg;所述的石灰石粉為超磨細石灰石粉，比表面積> 1200m2/kg;所述的半水石膏為@ -CaSO4. 1/2H20，系^型半水石膏。
全文摘要
一種活化低等粉煤灰復合材料制備方法，屬于應(yīng)用于水泥及混凝土中的復合材料制備方法。以低等粉煤灰為主要原料，輔以礦渣、赤泥等工業(yè)廢渣及石灰石粉和半水石膏，經(jīng)物理磨細活化及化學激發(fā)共同作用后，得到活化低等粉煤灰復合材料。在拌制混凝土材料的過程中，按照30％的重量比以本發(fā)明制備的活化粉煤灰復合材料取代PO52.5，或PO42.5，或PO32.5硅酸鹽水泥，在其他拌制材料不變的情況下，拌制每立方米混凝土可至少節(jié)省成本50元，所拌制的混凝土各齡期強度均相當或高于對比混凝土強度，且新拌混凝土具有和易性好，坍落度損失小，水化熱低，后期強度遞延性好，抗硫酸鹽侵蝕，抗化學侵蝕性強，耐久性好等特點，所添加的粉煤灰復合料對混凝土性能無不利影響。
文檔編號C04B11/28GK102718423SQ20121023685
公開日2012年10月10日 申請日期2012年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月10日
發(fā)明者姬永生, 田建勝 申請人:中國礦業(yè)大學