一種中性鈉鹽堿激發(fā)低鈣粉煤灰水泥及其使用方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于建筑材料領域，具體涉及一種中性鈉鹽堿激發(fā)低鈣粉煤灰水泥及其使用方法。
【背景技術】
[0002]目前每年生產的普通硅酸鹽水泥(OPC) 33億噸，生產每噸OPC需要1.5噸的原材料。水泥行業(yè)是第3大溫室效應的影響者(占5?8%)，消耗5%全球能源。
[0003]1979年，Davidovits提出了地聚合物水泥，它原材料來源廣泛，制備技術簡單。與OPC相比，地聚合物水泥節(jié)約3/5的能源，CO2排放量減少80%?90%。與普通混凝土相比，采用地聚合物水泥配制的混凝土具有較好的耐久性，包括抗化學腐蝕、抗凍融、低氯離子滲透率、耐磨性，溫度穩(wěn)定性，不會產生堿骨料反應，且具有早期強度高和體積穩(wěn)定好等優(yōu)點。然而，它需要在強堿和高溫下才能激發(fā)出活性。
[0004]粉煤灰分為高鈣與低鈣兩種類型，高鈣粉煤灰其氧化鈣含量大于10%，是一種既含有一定數量水硬性晶體礦物又含有潛在活性物質的材料，因此其具有自硬性，活性較高。低鈣粉煤灰其氧化鈣含量低于10%，不具有自硬性，活性比高鈣粉煤灰的低。目前我國針對中性鈉鹽堿激發(fā)低鈣粉煤灰水泥的專利，只有泛及到采用木質素磺酸鈣、碳酸鈉、氧化鈣等作為復合助磨激發(fā)劑，以提高粉煤灰活性的方法，如專利CN201110160730.4，此方法通過粉磨(機械改性)的方式，改變粉煤灰的表面性質，進而提高粉煤灰的活性。此法缺點在于操作工藝較為復雜(如需將粉煤灰磨細至比表面積高達700m2/kg)，且成本較高。此外對粉煤灰的利用率尚不高，只有30%。涉及堿激發(fā)粉煤灰水泥的專利如CN201010155899.6，該專利涉及一種污泥-高鈣粉煤灰堿激發(fā)水泥及其制備方法，提高了對污泥和高鈣粉煤灰的利用，但成本較高。涉及中性鈉鹽堿激發(fā)低鈣粉煤灰水泥的專利還未查到。國內粉煤灰的中大部分為低鈣粉煤灰，且利用率較低。因此，尋找一種操作工藝簡單，成本較低、能盡可能提高低鈣粉煤灰利用率的方法就顯得尤為緊迫。
[0005]本發(fā)明采用的中性鈉鹽堿激發(fā)低鈣粉煤灰水泥與傳統普通硅酸鹽水泥相比，具有成本低、CO2排放少，生產過程能耗少，能消耗大量工業(yè)廢料等優(yōu)點。能解決中性鈉鹽堿激發(fā)低鈣粉煤灰水泥早期強度低，強度增長慢等問題。在混凝土制品和預制構件生產領域中具有廣闊的應用前景。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種中性鈉鹽堿激發(fā)低鈣粉煤灰水泥及其使用方法，具有低碳環(huán)保、成本低、抗壓強度高等優(yōu)點，社會和環(huán)保效益顯著。
[0007]為實現上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:
一種中性鈉鹽堿激發(fā)低鈣粉煤灰水泥由低鈣粉煤灰、普通硅酸鹽水泥和硫酸鈉組成。
[0008]按重量百分數計，低鈣粉煤灰50?70%、普通硅酸鹽水泥30?50%，二者的重量百分數之和為100%，外加硫酸鈉的重量為低鈣粉煤灰與普通硅酸鹽水泥重量之和的3?5%。
[0009]所述的低鈣粉煤灰中氧化鈣的含量低于1wt.%。
[0010]使用方法:先將低鈣粉煤灰、普通硅酸鹽水泥和硫酸鈉干拌5min，形成中性鈉鹽堿激發(fā)低鈣粉煤灰水泥，然后加入中性鈉鹽堿激發(fā)低鈣粉煤灰水泥重量0.25?0.35%的水，先低速攪拌300s，再高速攪拌90s，得到均勻的中性鈉鹽堿激發(fā)低鈣粉煤灰水泥凈漿；先標準養(yǎng)護I天，然后再采用蒸壓養(yǎng)護。
[0011]本發(fā)明的顯著優(yōu)點在于:
(I)中性鈉鹽堿激發(fā)粉煤灰水泥凝結時間較合適，避免了傳統堿激發(fā)水泥凝結時間過快的缺點。
[0012](2)大大降低了成本，若以粉煤灰140元/噸，硫酸鈉600元/噸，42.5普通硅酸鹽水泥480元/噸計算，其材料成本僅需288.5元/噸，大大低于42.5普通硅酸鹽水泥的成本，具有很好的經濟效益。
[0013](3)結合了化學激發(fā)(如中性鈉鹽激發(fā))和熱激發(fā)(如蒸壓養(yǎng)護)的方式，使粉煤灰的活性能夠充分發(fā)揮，在膠凝材料中低鈣粉煤灰的比例占到50%?70%，為低鈣粉煤灰的高效利用提供了途徑。
[0014](4)所需原料(粉煤灰、42.5普通硅酸鹽水泥和硫酸鈉)來源廣泛，且無需對原材料進行額外的加工處理，操作流程簡便，與普通硅酸鹽水泥的使用類似，只需直接將幾種原料混合加水攪拌即可。
[0015](5)采用蒸壓工藝，提高產品的力學性能，縮短養(yǎng)護時間，進而縮短了生產周期，為其工業(yè)化應用提供了可能性，在混凝土制品和預制構件領域具有很廣闊的應用前景。
【具體實施方式】
[0016]—種中性鈉鹽堿激發(fā)低鈣粉煤灰水泥由低鈣粉煤灰、普通硅酸鹽水泥和硫酸鈉組成。
[0017]按重量百分數計，低鈣粉煤灰50?70%、普通硅酸鹽水泥30?50%，二者的重量百分數之和為100%，外加硫酸鈉的重量為低鈣粉煤灰與普通硅酸鹽水泥重量之和的3?5%。
[0018]所述的低鈣粉煤灰中氧化鈣的含量低于1wt.%。
[0019]使用方法:先將低鈣粉煤灰、普通硅酸鹽水泥和硫酸鈉干拌5min，形成中性鈉鹽堿激發(fā)低鈣粉煤灰水泥，然后加入中性鈉鹽堿激發(fā)低鈣粉煤灰水泥重量0.25?0.35%的水，先低速攪拌300s，再高速攪拌90s，得到均勻的中性鈉鹽堿激發(fā)低鈣粉煤灰水泥凈漿；先標準養(yǎng)護I天，然后再采用蒸壓養(yǎng)護。
[0020]為了使本發(fā)明所述的內容更加便于理解，下面結合【具體實施方式】對本發(fā)明所述的技術方案做進一步的說明，但是本發(fā)明不僅限于此。
[0021]實施例1
一種中性鈉鹽堿激發(fā)低鈣粉煤灰水泥由低鈣粉煤灰、普通硅酸鹽水泥和硫酸鈉組成。按照重量百分數，所述低鈣粉煤灰(購自于上海寶田新型建材有限公司)II級灰，摻量為70% ;所述普通硅酸鹽水泥(購自于福建煉石水泥有限公司)型號為P.0 42.5，摻量為30% ;外加所述硫酸鈉(購自于長樂德潤化工有限公司)質量為低鈣粉煤灰與普通硅酸鹽水泥質量之和的5%。
[0022]使用方法步驟為:先將低鈣粉煤灰、普通硅酸鹽水泥和硫酸鈉按比例倒入凈漿攪拌機中干拌5min，然后加入低鈣粉煤灰、普通硅酸鹽水泥及硫酸鈉質量之和0.25倍的水攪拌。先低速攪拌300s，再高速攪拌90s，攪拌成均勻的膠凝材料。將所制硫酸鈉堿激發(fā)低鈣粉煤灰水泥凈漿采用先標準養(yǎng)護I天，然后再采用蒸壓養(yǎng)護(在壓力1.2MPa和溫度180°C高壓釜中養(yǎng)護12h，升溫和降溫時間均為2h)的養(yǎng)護工藝。
[0023]經試驗測試，采用本發(fā)明中性鈉鹽堿激發(fā)低鈣粉煤灰水泥制成的試塊的28天抗壓強度比標準養(yǎng)護下P.0 42.5普通硅酸鹽水泥制成的試塊高9.09%ο
[0024]實施例2
一種中性鈉鹽堿激發(fā)低鈣粉煤灰水泥由低鈣粉煤灰、普通硅酸鹽水泥和硫酸鈉組成。按照重量百分數，所述低鈣粉煤灰(購自于上海寶田新型建材有限公司)II級灰，摻量為60% ;所述普通硅酸鹽水泥(購自于福建煉石水泥有限公司)型號為P.0 42.5，摻量為40% ;外加所述硫酸鈉(購自于長樂德潤化工有限公司)質量為低鈣粉煤灰與普通硅酸鹽水泥質量之和的4%。
[0025]使用方法步驟為:先將低鈣粉煤灰、普通硅酸鹽水泥和硫酸鈉按比例倒入凈漿攪拌機中干拌5min，然后加入低鈣粉煤灰、普通硅酸鹽水泥及硫酸鈉質量之和0.3倍的水攪拌。先低速攪拌300s，再高速攪拌90s，攪拌成均勻的膠凝材料。將所制硫酸鈉堿激發(fā)低鈣粉煤灰水泥凈漿采用先標準養(yǎng)護I天，然后再采用蒸壓養(yǎng)護(在壓力1.2MPa和溫度180°C高壓釜中養(yǎng)護12h，升溫和降溫時間均為2h)的養(yǎng)護工藝。
[0026]經試驗測試，采用本發(fā)明中性鈉鹽堿激發(fā)低鈣粉煤灰水泥制成的試塊的28天抗壓強度比標準養(yǎng)護下P.0 42.5普通硅酸鹽水泥制成的試塊高11.17%。
[0027]實施例3
一種中性鈉鹽堿激發(fā)低鈣粉煤灰水泥由低鈣粉煤灰、普通硅酸鹽水泥和硫酸鈉組成。按照重量百分數，所述低鈣粉煤灰(購自于上海寶田新型建材有限公司)II級灰，摻量為50% ;所述普通硅酸鹽水泥(購自于福建煉石水泥有限公司)型號為P.0 42.5，摻量為50% ;外加所述硫酸鈉(購自于長樂德潤化工有限公司)質量為低鈣粉煤灰與普通硅酸鹽水泥質量之和的3%。
[0028]使用方法步驟為:先將低鈣粉煤灰、普通硅酸鹽水泥和硫酸鈉按比例倒入凈漿攪拌機中干拌5min，然后加入低鈣粉煤灰、普通硅酸鹽水泥及硫酸鈉質量之和0.35倍的水攪拌。先低速攪拌300s，再高速攪拌90s，攪拌成均勻的膠凝材料。將所制硫酸鈉堿激發(fā)低鈣粉煤灰水泥凈漿采用先標準養(yǎng)護I天，然后再采用蒸壓養(yǎng)護(在壓力1.2MPa和溫度180°C高壓釜中養(yǎng)護12h，升溫和降溫時間均為2h)的養(yǎng)護工藝。
[0029]經試驗測試，采用本發(fā)明中性鈉鹽堿激發(fā)低鈣粉煤灰水泥制成的試塊的28天抗壓強度比標準養(yǎng)護下P.0 42.5普通硅酸鹽水泥制成的試塊高8.11%。
[0030]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【主權項】
1.一種中性鈉鹽堿激發(fā)低鈣粉煤灰水泥，其特征在于:由低鈣粉煤灰、普通硅酸鹽水泥和硫酸鈉組成。2.根據權利要求1所述的中性鈉鹽堿激發(fā)低鈣粉煤灰水泥，其特征在于:按重量百分數計，低鈣粉煤灰50?70%、普通硅酸鹽水泥30?50%，二者的重量百分數之和為100%，夕卜加硫酸鈉的重量為低鈣粉煤灰與普通硅酸鹽水泥重量之和的3?5%。3.根據權利要求1所述的中性鈉鹽堿激發(fā)低鈣粉煤灰水泥，其特征在于:所述的低鈣粉煤灰中氧化鈣的含量低于1wt.%。4.一種如權利要求1所述的中性鈉鹽堿激發(fā)低鈣粉煤灰水泥的使用方法，其特征在于:先將低鈣粉煤灰、普通硅酸鹽水泥和硫酸鈉干拌5min，形成中性鈉鹽堿激發(fā)低鈣粉煤灰水泥，然后加入中性鈉鹽堿激發(fā)低鈣粉煤灰水泥重量0.25?0.35%的水，先低速攪拌300s，再高速攪拌90s，得到均勻的中性鈉鹽堿激發(fā)低鈣粉煤灰水泥凈漿；先標準養(yǎng)護I天，然后再采用蒸壓養(yǎng)護。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種中性鈉鹽堿激發(fā)低鈣粉煤灰水泥及其使用方法，由低鈣粉煤灰、普通硅酸鹽水泥作為主要原料，摻入中性鈉鹽作為激發(fā)劑，加水攪拌形成中性鈉鹽堿激發(fā)低鈣粉煤灰水泥凈漿，采用先標準養(yǎng)護一天再蒸壓養(yǎng)護的養(yǎng)護工藝。該中性鈉鹽堿激發(fā)低鈣粉煤灰水泥具有低碳環(huán)保、成本低、抗壓強度高等特點，具有非常好的經濟、社會和環(huán)保效益，適合于在混凝土制品和預制構件領域中大規(guī)模推廣應用。
【IPC分類】C04B7/26
【公開號】CN105130224
【申請?zhí)枴緾N201510402506
【發(fā)明人】季韜, 鄭登登, 葉志耿, 吳懷中, 梁詠寧
【申請人】福州大學
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年7月10日