專利名稱：一種煤矸石預(yù)拌砂漿及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種煤矸石預(yù)拌砂漿及其制備方法。
背景技術(shù)：
預(yù)拌砂漿是指由專業(yè)化廠家生產(chǎn)的，用于建設(shè)工程中的各種砂漿拌合物，是我國近年發(fā)展起來的一種新型建筑材料。目前，現(xiàn)場拌制砂漿日益顯示出其固有的缺陷，如砂漿質(zhì)量不穩(wěn)定、材料浪費大、砂漿品種單一、文明施工程度低，使建筑工程質(zhì)量難以得到保證，同時對城市環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重污染。因此，建設(shè)部等六部委聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于在部分城市限期禁止現(xiàn)場攪拌砂漿工作的通知》，要求127個城市到2009年7月禁止在施工現(xiàn)場使用水泥攪拌砂漿，并頒布了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。就我國砂漿企業(yè)而言，主要存在生產(chǎn)設(shè)備簡陋，產(chǎn)品價格較高，專業(yè)化水平低、砂漿功能單一等問題，尤其是降低產(chǎn)品價格和提高功能化是勢在必行。煤矸石是夾雜在煤層中的含碳量較低、比煤堅硬的巖石，在選煤和洗煤過程中排 出的固體廢棄物總稱，是我國排放量最大的工業(yè)固體廢棄物之一，每年的煤矸石排放量占當(dāng)年煤炭產(chǎn)量的10%至15%，僅2010年排放量達到3. 8億噸，目前已煤矸石山達1500多座，僅50多億噸，占地I. 3X IO8Cm2以上。大量煤矸石長期堆放不僅占用土地，而且造成環(huán)境污染。減排煤矸石，使其無害化、資源化勢在必行。雖然煤矸石利用率達到70%以上，但是利用附加值很低，如復(fù)墾造田筑路和井下充填，煤矸石磚，低熱值燃料等，在建材行業(yè)中，煤矸石用于制磚占90%以上，其他用于水泥混合材、混凝土摻合料、混凝土骨料等。與其他固體廢物如粉煤灰相比，影響煤矸石在建材行業(yè)有效利用的關(guān)鍵是煤矸石的活性不高，如何提高煤矸石的活性是制約煤矸石利用的瓶頸?，F(xiàn)行主要方式是高溫煅燒和化學(xué)激發(fā)。在利用煤矸石制備預(yù)拌砂漿(或干粉砂漿)方面，在國內(nèi)相關(guān)的專利有200910085856. 2和200810246222. 6，前者是用煤矸石做細(xì)骨料，存在問題利用價值低，后者把煤矸石用做混合材和細(xì)骨料，其中做混合材部分需要經(jīng)過750-850°C煅燒處理，能耗和設(shè)備成本大,使此技術(shù)推廣難度大。因此，如何合理的激發(fā)煤矸石的活性，提高其利用價值和經(jīng)濟效益，使其具有更廣泛的市場應(yīng)用前景，具有更大的實際意義。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提出了一種以煤矸石為原料的煤矸石預(yù)拌砂漿的制備方法，煤矸石預(yù)拌砂漿的強度、稠度、保水性、凝結(jié)時間、拉伸粘結(jié)強度等物理性能指標(biāo)均滿足建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，可以滿足砌筑和墻面抹灰需要。這項發(fā)明不僅有利于解決了煤矸石長期堆積及對環(huán)境的污染等諸多問題，使煤矸石變廢為寶，符合國家節(jié)能、減排、保護環(huán)境的產(chǎn)業(yè)政策，有利于推廣應(yīng)用。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的
一種煤矸石預(yù)拌砂漿，其特征在于，由下列原料按照質(zhì)量百分比組合而成5%-20%煤矸石細(xì)粉、10-30%硅酸鹽水泥熟料、15-60%煤矸石細(xì)骨料、15-60%的標(biāo)準(zhǔn)石英砂、2%硅灰、O.1-1%高效減水劑、O. 01-0. 1%內(nèi)養(yǎng)護劑、O. 5-4. 5%復(fù)合激發(fā)劑、O. 3-1. 5%石膏調(diào)凝劑； 所述的復(fù)合激發(fā)劑由二水硫酸鈣和氫氧化鈣組成；
所述的石膏調(diào)凝劑為二水硫酸鈣或半水硫酸鈣；
所述的高效減水劑為奈系FDN或聚羧酸系PC，固體粉沫；
所述的內(nèi)養(yǎng)護劑為聚丙烯酰胺或甲基纖維素醚；
所述的標(biāo)準(zhǔn)石英砂為2區(qū)中砂；
所述的硅灰平均粒徑在O. 15-0. 20 μ m，比表面積為15000 20000m2 /kg ；
煤矸石預(yù)拌砂漿，其具體制備方法步驟如下 (1)先將煤矸石在破碎機中破碎成細(xì)粒后分成兩部分，部分I按照2區(qū)砂要求進行分級，作為煤矸石細(xì)骨料；部分II在球磨機中粉磨至要求細(xì)度，比表面積控制在350-450m2/kg ；
(2)硅酸鹽水泥熟料和石膏調(diào)凝劑按用量比例在球磨機中粉磨至要求細(xì)度，比表面積控制在 350-450m2/kg ；
(3)將磨細(xì)的煤矸石細(xì)粉、水泥熟料、復(fù)合激發(fā)劑、高效減水劑、內(nèi)養(yǎng)護劑、煤矸石細(xì)骨料、石英砂按上述比例進行混合，制成煤矸石水泥砂漿。積極有益效果煤矸石細(xì)粉是水泥中一種膠凝材料，具有一定的水化活性，但這種活性需要在激發(fā)劑存在條件下才能表現(xiàn)出來，雖然水泥水化可以提供氫氧化鈣進行激發(fā)，但是這種激發(fā)作用有限，需要再摻入激發(fā)劑，如氫氧化鈣、硫酸鈣等組分，使煤矸石的水化不完全依賴于水泥水化產(chǎn)生氫氧化鈣的數(shù)量和速度。內(nèi)養(yǎng)護劑主要是為了使砂漿在外部水源缺乏或不便于養(yǎng)護時，依靠自身吸收的水分逐漸釋放，保持砂漿內(nèi)部合適的濕度，以免干燥收縮開裂，主要用些吸水量大且失水較慢的一些材料，如聚丙烯醇胺、甲基纖維素醚等，本發(fā)明采用的效果較好的聚丙烯醇胺。高效減水劑主要在保證正常施工性能的前提下，為減小砂漿的加水量，從而提高砂漿的強度和耐久性。目前常用的奈系減水劑和聚羧酸減水劑，本發(fā)明采用效果較好的聚羧酸減水劑。石膏調(diào)凝劑用于調(diào)節(jié)砂漿的凝結(jié)時間。在合適的摻量范圍內(nèi)，可以調(diào)節(jié)水泥和煤矸石的水化速率，從而調(diào)整了煤矸石預(yù)拌砂漿的凝結(jié)時間，一般用二水石膏或半水石膏。由于煤矸石、水泥熟料、激發(fā)劑的硬度不同，達到規(guī)定細(xì)度所需時間不同，要求分開粉磨。本發(fā)明制備的煤矸石預(yù)拌砂漿具有以下優(yōu)勢
(I)采用復(fù)合激發(fā)劑對煤矸石進行活性激發(fā)，使其潛在水硬性得到一定程度的發(fā)揮，但是僅借助化學(xué)激活的方法，煤矸石總體活性偏低。因此，本發(fā)明借助砂漿對于水泥強度要求較低的特點，把煤矸石作為砂漿的活性摻合料使用，避免了因過度追求煤矸石的活性效應(yīng)而帶來的成本增加；同時又利用煤矸石具有較高強度的特點，達到煤矸石充分資源化利用。(2)煤矸石預(yù)拌砂漿的稠度、保水性、凝結(jié)時間、拉伸粘結(jié)強度等物理性能指標(biāo)均滿足JG/T230 - 2007要求。當(dāng)煤矸石細(xì)粉摻量在5-10%時，預(yù)拌砂漿強度等級達到20 ;當(dāng)煤矸石細(xì)粉摻量在10-15%時預(yù)拌砂漿強度等級達到15 ;當(dāng)煤矸石細(xì)粉摻量在15-20%時預(yù)拌砂漿強度等級達到10。(3)不僅煤矸石預(yù)拌砂漿的一般性能滿足要求，而且抗?jié)B性、粘結(jié)性、抗開裂性等良好，可以作為砌筑砂漿、抹灰砂漿、地面砂漿等使用，同時具有質(zhì)量穩(wěn)定、施工簡單、環(huán)境低負(fù)荷的特征，符合我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明作進一步說明
一種煤矸石預(yù)拌砂漿，其特征在于，由下列原料按照質(zhì)量百分比組合而成5%-20%煤矸石細(xì)粉、10-30%硅酸鹽水泥熟料、15-60%煤矸石細(xì)骨料、15-60%的標(biāo)準(zhǔn)石英砂、2%硅灰、
O.1-1%高效減水劑、O. 01-0. 1%內(nèi)養(yǎng)護劑、O. 5-4. 5%復(fù)合激發(fā)劑、O. 3-1. 5%石膏調(diào)凝劑； 所述的復(fù)合激發(fā)劑由二水硫酸鈣和氫氧化鈣組成；
所述的石膏調(diào)凝劑為二水硫酸鈣或半水硫酸鈣；
所述的高效減水劑為奈系FDN或聚羧酸系PC，固體粉沫；
所述的內(nèi)養(yǎng)護劑為聚丙烯酰胺或甲基纖維素醚；
所述的標(biāo)準(zhǔn)石英砂為2區(qū)中砂；
所述的硅灰平均粒徑在O. 15-0. 20 μ m，比表面積為15000 20000m2 /kg ；
煤矸石預(yù)拌砂漿，其具體制備方法步驟如下
(1)先將煤矸石在破碎機中破碎成細(xì)粒后分成兩部分，部分I按照2區(qū)砂要求進行分級，作為煤矸石細(xì)骨料；部分II在球磨機中粉磨至要求細(xì)度，比表面積控制在350-450m2/kg ；
(2)硅酸鹽水泥熟料和石膏調(diào)凝劑按用量比例在球磨機中粉磨至要求細(xì)度，比表面積控制在 350-450m2/kg ；
(3)將磨細(xì)的煤矸石細(xì)粉、水泥熟料、復(fù)合激發(fā)劑、高效減水劑、內(nèi)養(yǎng)護劑、煤矸石細(xì)骨料、石英砂按上述比例進行混合，制成煤矸石水泥砂漿。實施例I
通過將各種組分按上述方法磨制成細(xì)粉，然后按下列比例質(zhì)量百分比混合而成。煤矸石細(xì)粉5.0%
硅酸鹽水泥熟料30. 4%
石膏調(diào)凝劑I. 0%
復(fù)合激發(fā)劑O. 5%
硅灰2.0%
高效減水劑I. 0%
內(nèi)養(yǎng)護劑O. I %
煤矸石細(xì)骨料45. 0%
石英砂15.0%
測得的主要物理性能指標(biāo)為凝結(jié)時間4h，28天強度26. 6MPa，保水性95%，14天粘結(jié)強度I. 64MPa，抗?jié)B等級為P6，砂漿膨脹率為I. 5X 10_2%。實施例2
通過將各種組分按上述方法磨制成細(xì)粉，然后按下列比例質(zhì)量百分比混合而成。煤矸石細(xì)粉10.0%
硅酸鹽水泥熟料25. 9%硅灰2.0%
石膏調(diào)凝劑I. 0%
復(fù)合激發(fā)劑2. 0%
高效減水劑I. 0%
內(nèi)養(yǎng)護劑O. I %
煤矸石細(xì)骨料45. 0%
石英砂15.0%
測得的主要物理性能指標(biāo)為凝結(jié)時間4h，28天強度20. IMPa，保水性92%，14天粘結(jié)強度I. 20MPa，抗?jié)B等級為P6，膨脹率為I. IX 10_2%。實施例3
通過將各種組分按上述方法磨制成細(xì)粉，然后按下列比例質(zhì)量百分比混合而成。煤矸石細(xì)粉15.0%
硅酸鹽水泥熟料19. 9%
硅灰2.0%
石膏調(diào)凝劑I. 0%
復(fù)合激發(fā)劑3. 0%
高效減水劑I. 0%
內(nèi)養(yǎng)護劑O. I %
煤矸石細(xì)骨料45. 0%
石英砂15.0%
測得的主要物理性能指標(biāo)為凝結(jié)時間4h，28天強度17. 6MPa，保水性90%，14天粘結(jié)強度O. 82MPa，抗?jié)B等級為P6，膨脹率為O. 9X 10_2%。本發(fā)明制備的煤矸石預(yù)拌砂漿具有以下優(yōu)勢
(I)采用復(fù)合激發(fā)劑對煤矸石進行活性激發(fā)，使其潛在水硬性得到一定程度的發(fā)揮，但是僅借助化學(xué)激活的方法，煤矸石總體活性偏低。因此，本發(fā)明借助砂漿對于水泥強度要求較低的特點，把煤矸石作為砂漿的活性摻合料使用，避免了因過度追求煤矸石的活性效應(yīng)而帶來的成本增加；同時又利用煤矸石具有較高強度的特點，達到煤矸石充分資源化利用。(2)煤矸石預(yù)拌砂漿的稠度、保水性、凝結(jié)時間、拉伸粘結(jié)強度等物理性能指標(biāo)均滿足JG/T230 - 2007要求。當(dāng)煤矸石細(xì)粉摻量在5-10%時，預(yù)拌砂漿強度等級達到20 ;當(dāng)煤矸石細(xì)粉摻量在10-15%時預(yù)拌砂漿強度等級達到15 ;當(dāng)煤矸石細(xì)粉摻量在15-20%時預(yù)拌砂漿強度等級達到10。(3)不僅煤矸石預(yù)拌砂漿的一般性能滿足要求，而且抗?jié)B性、粘結(jié)性、抗開裂性等良好，可以作為砌筑砂漿、抹灰砂漿、地面砂漿等使用，同時具有質(zhì)量穩(wěn)定、施工簡單、環(huán)境低負(fù)荷的特征，符合我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。以上實施例僅用于說明本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但本發(fā)明并不限于上述實施方式，在所述領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替代和改進等，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請求保護的技術(shù)方案范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種煤矸石預(yù)拌砂漿，其特征在于，由下列原料按照質(zhì)量百分比組合而成5%-20%煤矸石細(xì)粉、10-30%硅酸鹽水泥熟料、15-60%煤矸石細(xì)骨料、15-60%的標(biāo)準(zhǔn)石英砂、2%硅灰、O. 1-1%高效減水劑、O. 01-0. 1%內(nèi)養(yǎng)護劑、O. 5-4. 5%復(fù)合激發(fā)劑、O. 3-1. 5%石膏調(diào)凝劑。
2.根據(jù)權(quán)利I要求的煤矸石預(yù)拌砂漿，其特征在于所述的復(fù)合激發(fā)劑由二水硫酸鈣和氫氧化鈣組成。
3.根據(jù)權(quán)利I要求的煤矸石預(yù)拌砂漿，其特征在于所述的石膏調(diào)凝劑為二水硫酸鈣或半水硫酸鈣。
4.根據(jù)權(quán)利I要求的煤矸石預(yù)拌砂漿，其特征在于所述的高效減水劑為奈系FDN或聚羧酸系PC，固體粉沫。
5.根據(jù)權(quán)利I要求的煤矸石預(yù)拌砂漿，其特征在于所述的內(nèi)養(yǎng)護劑為聚丙烯酰胺或甲基纖維素醚。
6.根據(jù)權(quán)利I要求的煤矸石預(yù)拌砂漿，其特征在于所述的標(biāo)準(zhǔn)石英砂為2區(qū)中砂。
7.根據(jù)權(quán)利I要求的煤矸石預(yù)拌砂漿，其特征在于所述的硅灰平均粒徑在O. 15-0. 20 μ m，比表面積為 15000 20000m2 /kg。
8.如權(quán)利要求I所述的煤矸石預(yù)拌砂漿，其具體制備方法步驟如下 (1)先將煤矸石在破碎機中破碎成細(xì)粒后分成兩部分，部分I按照2區(qū)砂要求進行分級，作為煤矸石細(xì)骨料；部分II在球磨機中粉磨至要求細(xì)度，比表面積控制在350-450m2/kg ； (2)硅酸鹽水泥熟料和石膏調(diào)凝劑按用量比例在球磨機中粉磨至要求細(xì)度，比表面積控制在 350-450m2/kg ； (3)將磨細(xì)的煤矸石細(xì)粉、水泥熟料、復(fù)合激發(fā)劑、高效減水劑、內(nèi)養(yǎng)護劑、煤矸石細(xì)骨料、石英砂按上述比例進行混合，制成煤矸石水泥砂漿。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種煤矸石預(yù)拌砂漿及其制備方法，它由煤矸石細(xì)粉、硅酸鹽水泥熟料、硅灰、復(fù)合細(xì)骨料、復(fù)合激發(fā)劑、內(nèi)養(yǎng)護劑和石膏調(diào)凝劑按適當(dāng)?shù)馁|(zhì)量百分比經(jīng)一定的工藝混合而成，其中煤矸石細(xì)粉的含量為5-20%，煤矸石細(xì)骨料為15-60%。本發(fā)明的煤矸石預(yù)拌砂漿的強度、稠度、保水性、凝結(jié)時間、拉伸粘結(jié)強度等物理性能指標(biāo)均滿足建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，可以滿足砌筑和墻面抹灰需要。這項發(fā)明不僅有利于解決了煤矸石長期堆積及對環(huán)境的污染等諸多問題，使煤矸石變廢為寶，符合國家節(jié)能、減排、保護環(huán)境的產(chǎn)業(yè)政策，有利于推廣應(yīng)用。
文檔編號C04B18/12GK102815909SQ20121034179
公開日2012年12月12日 申請日期2012年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月17日
發(fā)明者馬先偉, 牛季收, 張國強, 朱凱, 姚立陽 申請人:河南城建學(xué)院