專利名稱：一種利用垃圾焚燒飛灰制備混凝土增強劑的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于建筑材料領域，尤其涉及一種利用垃圾焚燒飛灰制備混凝土增強劑的方法。
背景技術：
現(xiàn)代建筑物越來越向高層化、大跨化、輕量化方向發(fā)展，對混凝土的質量要求越來越高，高強度、高耐久性、高泵送性是混凝土材料的發(fā)展方向。高強/超高強混凝土作為一種新的建筑材料，以其抗壓強度高、抗變形能力強、耐久性能好的特點，在高層建筑結構、大跨度橋梁結構以及眾多特種結構中得到廣泛應用。高強/超高強混凝土水泥用量大，導致成本較高，主要靠添加增強劑來減少水泥用量。目前混凝土增強劑種類眾多，但多數(shù)只能提高普通混凝土的強度，且其本身價格較高、生產(chǎn)能耗嚴重，對環(huán)境易造成二次污染。因此環(huán)保型高強/超高強混凝土增強劑的研究已經(jīng)成為了混凝土行業(yè)的熱點，也非常符合循環(huán)經(jīng)濟和可持續(xù)發(fā)展的社會要求。垃圾焚燒飛灰指從垃圾焚燒爐的煙氣凈化系統(tǒng)收集而得的殘余物，由于飛灰中含有很多水泥類物質(Si、Ca、Al是飛灰的最主要成分)，因此可部分代替混凝土中的水泥。將垃圾焚燒飛灰作為高強/超高強混凝土增強劑，取代等重量水泥，在節(jié)省水泥的同時，能夠提高混凝土強度，并在較大程度上改善混凝土和易性及耐久性能，使混凝土既經(jīng)濟又環(huán)保。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術中存在的不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種利用垃圾焚燒飛灰制備混凝土增強劑的方法。該方法用垃圾焚燒飛灰來制備混凝土增強劑，制備原料廉價，產(chǎn)品增強效果明顯，同時能改善混凝土的工作性及耐久性能，生產(chǎn)成本低，對環(huán)境無害。本發(fā)明的再一目的在于提供上述方法制備的混凝土增強劑。本發(fā)明的又一目的在于提供上述混凝土增強劑在制備混凝土中的應用。本發(fā)明的目的通過下述技術方案實現(xiàn)一種利用垃圾焚燒飛灰制備混凝土增強劑的方法，該方法包括以下步驟將垃圾焚燒飛灰粉磨至粒徑小于100目，得到混凝土增強劑。所述垃圾焚燒飛灰包括以下按質量百分比計的組分
3CaO17.31-23.50SiO219.47-25.60Al2O31.46-7.60K2O2.98-8.8Na2O1.26-7.30重金屬氧化物<1%LOI (燒失量)20.2~26.00o為了更好地實現(xiàn)本發(fā)明，所述垃圾焚燒飛灰包括以下按質量百分比計的組分
CaO20.31SiO222.47Al2O34.46K2O5.98Na2O4.26重金屬氧化物<1%LOI (燒失量)23.2ο一種混凝土增強劑就是通過上述方法制備的。上述利用垃圾焚燒飛灰制備的混凝土增強劑在制備混凝土中的應用，其應用按照以下方法將混凝土增強劑取代占膠凝材料總質量的 20%的水泥，然后配制C60至 C90等級的混凝土和ClOO等級的混凝土。我國用符號C與立方體抗壓強度標準值(以N/mm2或MPa計)表示混凝土抗壓強度等級，采用邊長為150mm的立方體作為混凝土抗壓強度的標準尺寸試件，在(20士》°C的溫度和相對濕度在90%以上的潮濕空氣或水中中養(yǎng)護觀山依照標準實驗方法測得的具有 95%保證率的抗壓強度作為混凝土強度等級。一般C60至C90強度等級為高強度混凝土， ClOO以上稱超高強混凝土。本發(fā)明的原理是CaO、SiO2和Al2O3是飛灰中的主要礦物組成，與水泥相似，因此可以與水泥等膠凝材料一起發(fā)生水化反應，從而對混凝土的硬化強度產(chǎn)生影響，同時飛灰中含有K2O和Na2O等堿性組分，該飛灰中兩者的總質量含量不超過12%，它們也會參與對混凝土中礦物材料的反應過程，并影響混凝土的最終強度。同時，飛灰粉磨后顆粒細小，摻入后可改善混凝土中水泥石與集料間的界面結構，充分發(fā)揮其物理的密實作用，提高密實度， 從而提高硬化混凝土的強度。以上因素使該增加劑摻入混凝土后，使水泥石微觀結構更密實，利于強度的增長。此外，飛灰中含有的As、Cd、Pb、Ni、Cu、Zn、Co、Cr等重金屬元素，隨飛灰加入混凝土后，混凝土會對重金屬進行固化，使混凝土浸出液中重金屬的浸出量降低至符合國家標準，在有效利用垃圾焚燒飛灰的同時防止飛灰中的重金屬對環(huán)境造成污染。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點和有益效果本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術具有如下的優(yōu)點和有益效果
(1)生產(chǎn)工藝簡單，只需經(jīng)過破碎、磨細即可；增強效果明顯，能使混凝土各齡期強度增長10%以上，特別是早期強度增長更加明顯，可達到20% ；(2)本發(fā)明的增強劑具有多種功能，除增強功能，還能夠改善水泥安定性、工作性及耐久性；(3)原料廉價，將飛灰變廢為寶，既緩解了飛灰對環(huán)境的壓力，又促進了高強/超高強混凝土的發(fā)展，符合可持續(xù)發(fā)展的需要。
具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。實施例1混凝土增強劑的制備過程如下將垃圾焚燒飛灰粉磨后，得到粒徑小于100目的飛灰，即得混凝土增強劑，記為WSMI。所用垃圾焚燒飛灰的組成見表1。表1垃圾焚燒飛灰的主要組成(％ )
組
CaO SiO2 Al2O^1 Fe2O^ K2O Na2O SO3 CdO Cr2O3 PbO CuO ZnO LOT
分
含
量 20.31 22.47 4.46 0.94 5.98 4.26 9.25 0.07 0.09 0.16 0.07 0.52 23.2 %注L0I為燒失量。將以上制備的WSMI用于制備C60高強混凝土，用質量為膠凝材料質量的5%的 WSMI代替水泥；水泥為廣州市越堡水泥有限公司的金羊牌PII 42. 5R硅酸鹽水泥；磨細礦渣粉(FS)為廣東韶鋼嘉羊新型材料有限公司生產(chǎn)的S95磨細礦渣粉；細骨料為花都區(qū)碳步鎮(zhèn)新都砂石廠北江河砂，細度模數(shù)Mx = 2. 84，含泥量0. 9% ；石子為增城石場產(chǎn)5-10mm瓜米石和大亞灣石場產(chǎn)5-20mm碎石，兩級粗集料配合成5-20mm連續(xù)級配骨料；減水劑為廣州柯杰外加劑科技有限公司生產(chǎn)的KJ-JS型高效減水劑。該混凝土的配合比見表2，與未使用WSMI的混凝土對比。制備的混凝土的工作性能及抗壓強度見表3，混凝土的重金屬浸出量見表4。表2 C60混凝土配合比
權利要求
1.一種利用垃圾焚燒飛灰制備混凝土增強劑的方法，其特征在于包括以下步驟將垃圾焚燒飛灰粉磨至粒徑小于100目，得到混凝土增強劑。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種利用垃圾焚燒飛灰制備混凝土增強劑的方法，其特征在于所述垃圾焚燒飛灰包括以下按質量百分比計的組分CaO17.31-23.50SiO219.47-25.60Al2O31.46-7.60K2O2.98-8.8Na2O1.26-7.30重金屬氧化物<1%LOI20.2~26.00o
3.根據(jù)權利要求1所述的一種利用垃圾焚燒飛灰制備混凝土增強劑的方法，其特征在于所述垃圾焚燒飛灰包括以下按質量百分比計的組分CaO20.31SiO222.47Al2O34.46K2O5.98Na2O4.26重金屬氧化物<1%LOI23.2ο
4.一種根據(jù)權利要求1所述方法制備得到的混凝土增強劑。
5.根據(jù)權利要求4所述的混凝土增強劑在制備混凝土中的應用。
6.根據(jù)權利要求5所述的應用，其特征在于所述應用按照以下方法將混凝土增強劑取代占膠凝材料總質量的1 % 20%的水泥，然后配制C60至C90等級的混凝土和ClOO等級的混凝土。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用垃圾焚燒飛灰制備混凝土增強劑的方法，是將垃圾焚燒飛灰粉磨至小于100目制得，原料來自煙氣凈化裝置收集的殘留物，含有CaO、SiO2、K2O、Na2O及少量重金屬元素。增強劑中飛灰顆粒細小，摻入后可改善水泥石與集料間的界面結構，發(fā)揮物理密實作用，提高硬化混凝土強度，同時重金屬元素得到有效固化。將混凝土增強劑置換占膠凝材料總質量的1～20％的水泥后，制備C60等級以上的混凝土，可使混凝土各齡期強度增長10％以上，3d抗壓強度增長可達20％，同時可以改善混凝土的工作性能。本發(fā)明基于資源的綜合利用及保護環(huán)境的觀念，將飛灰應用到高強混凝土中，變廢為寶，并減少水泥用量，經(jīng)濟效益顯著。
文檔編號C04B7/26GK102390938SQ20111021415
公開日2012年3月28日 申請日期2011年7月28日 優(yōu)先權日2011年7月28日
發(fā)明者歐陽東 申請人:暨南大學