[發明專利]粉煤灰活性激發方法及其大摻量高鈣粉煤灰水泥

在審

• 申請號: 202110054606.3
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112811877A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 張延年;陳昊;顧曉薇;宋巖升
• 申請（專利權）人: 沈陽建筑大學
• 主分類號: C04B28/10
• 分類號: C04B28/10;C04B20/04
• 代理公司: 沈陽之華益專利事務所有限公司 21218
• 代理人: 黃英華

本發明屬于建筑材料技術領域，涉及了一種粉煤灰活性激發方法及其大摻量高鈣粉煤灰水泥。以兩種鈣含量不同的粉煤灰為原料，由以下重量配比進行制作：高鈣粉煤灰25?30%、低鈣粉煤灰15?20%、火山灰質材料4%?8%、消石灰4%?8%、普通硅酸鹽水泥30?40%、活性激發劑4%?6%，活性激發劑由水玻璃、焦磷酸鈉、磷酸氫鈣、助磨劑、減水劑組成；通過煅燒、球磨、過濾、烘干、攪拌等步驟，可大幅度激發粉煤灰的活性，并有效的解決了游離氧化鈣所引起的體積安定性問題，實現粉煤灰的大摻量。

技術領域

本發明涉及了一種粉煤灰活性激發方法及其大摻量高鈣粉煤灰水泥，本屬于建筑材料技術領域。

背景技術

粉煤灰是指燃煤電廠中磨細煤粉在鍋爐中燃燒后從煙道排出被收塵器收集的粉狀灰粒，國外把它叫做“飛灰”或者“磨細燃料灰”。粉煤灰是一種灰褐色，通常呈酸性的，比表面積在2500~7000 cm2/g，尺寸從幾百微米(10~6 米)到幾微米，通常為球狀的顆粒。粉煤灰的主要氧化物為 SiO₂、Al₂O₃和 Fe₂O₃，三者總和一般均超過 70 %。對于普通低鈣粉煤灰(又稱 F 級灰)，CaO 含量不超過 10 %，一般少于 5 %，高鈣粉煤灰是指氧化鈣含量大于10%的粉煤灰，含有大量的富鈣、富鐵玻璃體以及較多的氧化鈣結晶體。粉煤灰是一種產量巨大的工業廢物，特別是在我國這種煤資源豐富的情況下，我國的粉煤灰利用率很低，大量的粉煤灰未利用會造成嚴重的環境污染和資源浪費，如何把粉煤灰大量的使用是一個值得關注的問題，

我國在利用粉煤灰作為建筑基材、水泥、混凝土等，以及道路建設方面的應用比較廣闊，但是也在實際的工程應用過程中出現了一些問題，因我國的粉煤灰90%以上都是Ⅲ級粉煤灰，品質較低，活性較低，大量摻入水泥或混凝土中，會造成早期強度較低的問題，粉煤灰具有潛在的火山灰活性，如何充分有效的激發粉煤灰的潛在活性是長期以來人們所關注的。高鈣型粉煤灰和普通粉煤灰相比，活性指數更高，但是含有更多的游離氧化鈣，在混凝土后期強度增長過程中，游離氧化鈣會水化生成氫氧化鈣，體積膨脹，引起體積安定性問題。

發明內容

為解決上述存在的技術問題，本發明提供涉及了一種粉煤灰活性激發方法，并用其制備低成本水泥。主要用兩種不同鈣含量的粉煤灰代替部分水泥熟料的使用，通過物理和化學方法，有效解決了游離氧化鈣引起的體積不安定性，提高了粉煤灰的活性，避免了大部分的資源浪費，提高固廢的利用。

本發明技術方案：

以兩種鈣含量不同的粉煤灰為原料，由以下重量比進行制作：高鈣粉煤灰25-30%、低鈣粉煤灰15-20%、火山灰質材料4%-8%、消石灰4%-8%、普通硅酸鹽水泥30-40%、活性激發劑4%-6%，活性激發劑由水玻璃、焦磷酸鈉、磷酸氫鈣、助磨劑、減水劑組成。

進一步的，活性激發劑的組成，由以下重量比進行制作：

水玻璃：焦磷酸鈉：磷酸氫鈣：助磨劑：減水劑=15：2：2：2：4

進一步的，改性粉煤灰的方法，包括以下步驟：

S1：將25-30重量份高鈣粉煤灰、4-8重量份火山灰質材料、4-8重量份消石灰、3-5重量份活性激發劑加入到球磨機中，研磨至比表面積≥600m³/Kg；將7-10重量份低鈣粉煤灰加入到球磨機中，研磨至比表面積≥450m³/Kg； 另外7-10重量份低鈣粉煤灰不做球磨處理；S2：將S1得到的混合料加入到磁力攪拌機中進行攪拌，轉速調節為500-800r/min，攪拌結束后出料，晾干；

S3：將攪拌后的混合料添加到電阻爐中，在300-320℃下煅燒20min，降至室溫冷卻10min，再升溫至600-620℃煅燒20min，冷卻至室溫，即可得到改性粉煤灰；

進一步的，將改性后的粉煤灰和普通硅酸鹽水泥按照6：4重量比例均勻摻在一起，便制得大摻量高鈣粉煤灰水泥；