專利名稱：一種復(fù)合激活粉煤灰潛在活性及提升粉煤灰品質(zhì)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，特別涉及一種復(fù)合激活粉煤灰潛在活性及提升粉煤灰品質(zhì)的方法。
背景技術(shù)：
隨著商品混凝土行業(yè)和高性能混凝土技術(shù)的迅猛發(fā)展，作為混凝土摻合料的粉煤灰是得到公認(rèn)的商品混凝土第六組份。在改善新拌混凝土性能，提高混凝土物理力學(xué)性能和耐久性等方面的作用日趨重要?？梢哉f粉煤灰的摻加技術(shù)已經(jīng)成為混凝土外加劑發(fā)明后，對混凝土技術(shù)進(jìn)步影響最大的一項(xiàng)技術(shù)。說到底就是減少水泥用量、改善施工性能、提高物理力學(xué)性能、延長使用壽命、全方位提高混凝土“綠色程度”的綜合技術(shù)措施，對人類土木工程和建筑技術(shù)而言是一項(xiàng)重大突破，現(xiàn)在可以說粉煤灰是現(xiàn)代混凝土不可缺少的重要組成。
但是，這并不是說所有的粉煤灰都適合商品混凝土，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，細(xì)度、需水量比、燒失量、三氧化硫含量等指標(biāo)達(dá)到一級或接近一級粉煤灰的品質(zhì)時(shí)才會(huì)達(dá)到上述摻加目的，品質(zhì)不好的粉煤灰還會(huì)降低混凝土的質(zhì)量。所以說，現(xiàn)代商品混凝土，尤其是高性能混凝土應(yīng)該使用一級或優(yōu)質(zhì)粉煤灰。從電廠的現(xiàn)狀看，一級粉煤灰所占的比例較低，大量排出的是II級及以下低品位粉煤灰，這些低品位粉煤灰不能從質(zhì)量上很好滿足混凝土的需求，因此缺乏競爭力。
南京化工大學(xué)鐘白茜等在《粉煤灰綜合利用》1997，(3)77-80，“粉煤灰活化新措施”一文中提出物理(粉磨)——化學(xué)(采用工業(yè)廢渣、天然礦物、石膏等復(fù)合I、II激發(fā)劑)的粉煤灰復(fù)合激活技術(shù)，能提高強(qiáng)度，降低需水量。但沒有提到對低品質(zhì)粉煤灰在通過工業(yè)廢渣、天然無機(jī)礦物等化學(xué)組分優(yōu)化的基礎(chǔ)上進(jìn)行物理——化學(xué)多元復(fù)合激活，且沒提及該復(fù)合配方是否能使粉煤灰的各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到I級粉煤灰標(biāo)準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是使用粉煤灰復(fù)合激活技術(shù)將低品質(zhì)粉煤灰改性加工為I級或優(yōu)質(zhì)粉煤灰，使其很好的滿足高性能混凝土的需要，具有市場需求。
本發(fā)明的原理
粉煤灰中硅鋁玻璃體是活性的主要來源。這種玻璃質(zhì)顆粒外層均有堅(jiān)硬的外殼所包裹，因此阻礙了粉煤灰火山灰活性的發(fā)揮，如果破壞這層硬殼，粉煤灰的活性就會(huì)大大提高。
破壞粉煤灰顆粒外殼，可以通過粉磨。粉磨能夠使玻璃體中粗顆粒破碎，解除玻璃體間的顆粒粘結(jié)，增大比表面積，使顆粒表面的溶出度增大；粉磨能夠使細(xì)粒微珠表面出現(xiàn)大量刻紋，能夠使水和溶液深入到顆粒內(nèi)部，較大地促進(jìn)火山灰反應(yīng)，從而提高粉煤灰的活性。
但是，粉磨只能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)，為化學(xué)激活創(chuàng)造有利條件。單用磨細(xì)法提高粉煤灰的活性和品質(zhì)是有限的，要使粉煤灰的活性充分發(fā)揮出來，必須采用機(jī)械活化和化學(xué)活化復(fù)合技術(shù)。
利用摻入晶種，降低成核勢壘的方法和成分互補(bǔ)的設(shè)想，摻加其他礦物粉料，從化學(xué)成分上調(diào)整組成結(jié)構(gòu)，適當(dāng)增加CaO、SiO2含量，在水化反應(yīng)早期強(qiáng)度能穩(wěn)定增長，可大大提高粉煤灰化學(xué)活性和膠凝作用。
另外，水泥一水體系是極不穩(wěn)定的體系，粉煤灰越細(xì)，加水后越容易形成絮凝(凝聚)狀態(tài)，部分游離水被包裹，且吸附水增多，需水量比增大。因此，在磨粉時(shí)加入少量的分散劑，能夠在固液界面產(chǎn)生吸附，降低表面能，改善粉煤灰粒子的潤濕性能，獲得分散體的熱力學(xué)穩(wěn)定性，提高粉煤灰凝聚體的分散度。從而使需水量比降低。
技術(shù)方案一種復(fù)合激活粉煤灰潛在活性及提升粉煤灰品質(zhì)的方法，是利用上述原理，在原狀粉煤灰中加入粉煤灰重量的2.0-4.0％石膏、3.0-4.0％明礬石、5.0-10.0％工業(yè)廢渣(如鋼渣、礦渣)、0.5-1％的晶種(廢棄的加氣混凝土砌塊)和0.2-0.3％木質(zhì)素磺酸鈣的分散劑。入球磨機(jī)共同磨細(xì)至通過0.045μm方孔篩篩余小于12％。(磨機(jī)中一倉鋼球尺寸有φ30mm、φ50mm等，二倉鋼鍛尺寸有14×30mm、20×45mm等)。
本發(fā)明對工業(yè)廢渣的成份要求是Al2O310～17Wt.％；SiO230～47Wt.％；MgO 0.01～5.0Wt.％；CaO 35.0～45.0Wt.％；Fe2O30.01～3.0Wt.％；燒失0.1.0～2.0Wt.％，將符合上述成份的工業(yè)廢渣破碎到小于球磨機(jī)磨球1/6的尺寸。對石膏的成份要求是CaSO4·2H2O 80.0～95.0Wt.％，石膏原料應(yīng)為小塊狀，無大于3cm的大塊。對明礬石的成份要求是Al2O320.0～25.0Wt.％；SO310.0～13.0Wt.％；明礬石原料應(yīng)為小塊狀，無大于3cm的大塊。
4、優(yōu)點(diǎn)及積極效果本發(fā)明能將無序狀態(tài)的、質(zhì)量變異的原狀粉煤灰，經(jīng)復(fù)合激活進(jìn)行改性形成相對穩(wěn)定和有序的、具有較高活性的、能改善混凝土耐久性的一級粉煤灰。這一過程是一個(gè)“勻化”“益化”的過程，因?yàn)榉勖夯抑谢蚨嗷蛏俸休^粗的且多孔的碳粒、玻璃狀海綿體、粘連體等顆粒，在激活、改性過程中顆粒形貌和結(jié)構(gòu)上發(fā)生了重要的變化，都能變成變異性較小的微細(xì)顆粒，使粉煤灰質(zhì)量從無序轉(zhuǎn)化到相對有序狀態(tài)。粉煤灰中的玻璃微珠一般是碾不碎的，通過機(jī)械激活僅僅是表面上出現(xiàn)擦痕，再通過化學(xué)激活劑的作用，提高化學(xué)反應(yīng)能力，有利于顆粒界面的結(jié)合和化學(xué)活性的提高。在粉磨是加入少量的分散劑，能夠在固液界面產(chǎn)生吸附，降低表面能，改善粉煤灰粒子的潤濕性能，獲得分散體的熱力學(xué)穩(wěn)定性，提高粉煤灰凝聚體的分散度，使需水量比降低。
表1比較了原狀粉煤灰與本發(fā)明復(fù)合激活提升品質(zhì)后的粉煤灰的性能指標(biāo)。

從表1可以看出，原狀粉煤灰經(jīng)與本發(fā)明復(fù)合激活提升品質(zhì)后，細(xì)度、需水量比大幅度降低，粉煤灰品質(zhì)由三級提升到一級。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1原狀粉煤灰取自北京石景山電廠，其各項(xiàng)指標(biāo)為細(xì)度(0.045μm)為58.6％，需水量比115％，燒矢量1.85％。在原狀粉煤灰中加入粉煤灰重量的4.0％石膏，4.0％明礬石，10.0％鋼渣、1％的晶種和0.3％的分散劑。石膏中CaSO4·2H2O的含量85.0Wt.％，石膏原料應(yīng)為小塊狀，無大于3cm的大塊；明礬石中Al2O3的含量22.0Wt.％，SO3的含量12.0Wt.％；明礬石原料為小塊狀，無大于3cm的大塊；工業(yè)廢渣中各成份分別為Al2O316Wt.％；SiO235Wt.％；MgO 0.3Wt.％；CaO 40.0Wt.％；Fe2O30.5Wt.％；燒失量0.58Wt.％。然后入球磨機(jī)共同磨細(xì)，對通過0.045μm方孔篩的粉煤灰由分選設(shè)備進(jìn)入成品倉，粒徑大于0.045μm方孔篩的粉煤灰再入磨，直至粉煤灰的細(xì)度(0.045μm)小于10％。所得粉煤灰各項(xiàng)指標(biāo)見表2表2 實(shí)施例1中提升品質(zhì)后的粉煤灰的各項(xiàng)性能指標(biāo)的檢驗(yàn)結(jié)果

實(shí)施例2原狀粉煤灰取自北京張家口電廠，其各項(xiàng)指標(biāo)為細(xì)度(0.045μm)為43.2％，需水量比108％，燒矢量2.98％。在原狀粉煤灰中加入粉煤灰重量的2.0％石膏，3.0％明礬石，5.0％鋼渣、0.5％的晶種和0.25％的分散劑。石膏中CaSO4·2H2O的含量91.0Wt.％，石膏原料應(yīng)為小塊狀，無大于3cm的大塊；明礬石中Al2O3的含量24.0Wt.％，SO3的含量10.5Wt.％；明礬石原料應(yīng)為小塊狀，無大于3cm的大塊；工業(yè)廢渣中各成份分別為Al2O311Wt.％；SiO244Wt.％；MgO 2.0Wt.％；CaO 32Wt.％；Fe2O31.0Wt.％；燒失1.80Wt.％。然后入球磨機(jī)共同磨細(xì)，對通過0.045μm方孔篩的粉煤灰由分選設(shè)備進(jìn)入成品倉，粒徑大于0.045μm方孔篩的粉煤灰再入磨，直至粉煤灰的細(xì)度(0.045μm)小于10％。所得粉煤灰各項(xiàng)指標(biāo)見表3表3 實(shí)施例2中提升品質(zhì)后的粉煤灰的各項(xiàng)性能指標(biāo)的檢驗(yàn)結(jié)果

權(quán)利要求
1.一種復(fù)合激活粉煤灰潛在活性及提升粉煤灰品質(zhì)的方法，其特征在于以II、III級粉煤灰為原料，加入粉煤灰重量的2.0-4.0％石膏，3.0-4.0％明礬石，5.0-10.0％鋼渣或礦渣類工業(yè)廢渣、0.5-1％的廢棄的加氣混凝土砌塊為晶種和0.2-O.3％木質(zhì)素磺酸鈣的分散劑；入球磨機(jī)共同磨細(xì)至通過O.045μm方孔篩篩余小于12％；對工業(yè)廢渣的成份要求是Al2O310～17Wt.％；SiO230～47Wt.％；MgO 0.01～5.0Wt.％；CaO 35.0～45.0Wt.％；Fe2O30.01～3.0Wt.％；燒失0.1.0～2.0Wt.％，將符合上述成份的工業(yè)廢渣破碎到小于球磨機(jī)磨球1/6的尺寸；對石膏的成份要求是CaSO4·2H2O 80.0～95.0Wt.％，石膏原料應(yīng)為小塊狀，無大于3cm的大塊；對明礬石的成份要求是Al2O320.0～25.0Wt.％；SO310.0～13.0Wt.％；明礬石原料為小塊狀，無大于3cm的大塊。
2.如權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合激活粉煤灰潛在活性及提升粉煤灰品質(zhì)的方法，其特征在于其制備過程為a.用破碎機(jī)將原料破碎至直徑為小于3cm的小塊；b.將石膏、明礬石、鋼渣、晶種和分散劑混合，按成分要求的比例與原狀粉煤灰一起進(jìn)入球磨機(jī)共同磨細(xì)，對通過0.045μm方孔篩的粉煤灰由分選設(shè)備進(jìn)入成品倉，粒徑大于0.045μm方孔篩的粉煤灰再入磨，直至粉煤灰的細(xì)度大于0.045μm的少于10％。
全文摘要
一種復(fù)合激活粉煤灰潛在活性及提升粉煤灰品質(zhì)的方法，屬于建筑材料領(lǐng)域。其特征在于以II、III級粉煤灰為原料，加入粉煤灰重量的2.0－4.0％石膏，3.0－4.0％明礬石，5.0－10.0％工業(yè)廢渣(如鋼渣、礦渣)、1－2％的晶種和少量的分散劑。按一定的比例與原狀粉煤灰一起進(jìn)入球磨機(jī)共同磨細(xì)，對通過0.045μm方孔篩的粉煤灰由分選設(shè)備進(jìn)入成品倉，粒徑大于0.045μm方孔篩的粉煤灰再入磨，直至粉煤灰的細(xì)度(0.045μm)小于10％。此方法可使低品質(zhì)粉煤灰改性為I級或優(yōu)質(zhì)粉煤灰，使其很好的滿足高性能混凝土的需要，具有市場需求。具有廣闊的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)C04B24/00GK1837127SQ20061001174
公開日2006年9月27日 申請日期2006年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月19日
發(fā)明者劉娟紅, 宋少民, 李政, 倪文, 李建平 申請人:北京科技大學(xué)