[發明專利]一種中性鈉鹽堿激發低鈣粉煤灰水泥及其使用方法

在審

• 申請號: 201510402506.X
• 申請日: 2015-07-10
• 公開（公告）號: CN105130224A
• 公開（公告）日: 2015-12-09
• 發明（設計）人: 季韜;鄭登登;葉志耿;吳懷中;梁詠寧
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: C04B7/26
• 分類號: C04B7/26
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明屬于建筑材料領域，具體涉及一種中性鈉鹽堿激發低鈣粉煤灰水泥及其使用方法。

背景技術

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。水泥行業是第3大溫室效應的影響者（占5～8%），消耗5%全球能源。

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，溫度穩定性，不會產生堿骨料反應，且具有早期強度高和體積穩定好等優點。然而，它需要在強堿和高溫下才能激發出活性。

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。

本發明采用的中性鈉鹽堿激發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，能消耗大量工業廢料等優點。能解決中性鈉鹽堿激發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。

發明內容

本發明的目的在于提供一種中性鈉鹽堿激發低鈣粉煤灰水泥及其使用方法，具有低碳環保、成本低、抗壓強度高等優點，社會和環保效益顯著。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種中性鈉鹽堿激發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%。

所述的低鈣粉煤灰中氧化鈣的含量低于10wt.%。

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低鈣粉煤灰水泥，然后加入中性鈉鹽堿激發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低鈣粉煤灰水泥凈漿；先標準養護1天，然后再采用蒸壓養護。

本發明的顯著優點在于：

（1）中性鈉鹽堿激發粉煤灰水泥凝結時間較合適，避免了傳統堿激發水泥凝結時間過快的缺點。

（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。

（3）結合了化學激發（如中性鈉鹽激發）和熱激發（如蒸壓養護）的方式，使粉煤灰的活性能夠充分發揮，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。

（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。

（5）采用蒸壓工藝，提高產品的力學性能，縮短養護時間，進而縮短了生產周期，為其工業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

一種中性鈉鹽堿激發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。