專利名稱：高活性多礦物組分摻合料料漿及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于建筑材料類，具體涉及一種高活性多礦物組分摻合料料漿及其制備方法。
背景技術：
隨著我國社會發(fā)展，城市改造和建筑工業(yè)的發(fā)展速度加快，廢棄物排放量在逐漸增加，特別是含水率高、活性低的工業(yè)廢棄物難以再回收利用，例如廢棄水泥漿體、濕排粉煤灰等。廢棄水泥漿體主要是清洗混凝土攪拌運輸設備時產生的廢棄物，據統計，我國每年混凝土使用量約為20億m3，廢棄水泥漿體排放量約5000萬t左右；粉煤灰的收塵工藝主要有干排與濕排2種，大多數火力發(fā)電廠為了便于貯運，一般采取干收濕排或濕收濕排的方法，至今我國粉煤灰堆存累積量已達13多億噸，占地50多萬畝。此類廢棄物的處理方法大多是運到郊區(qū)填溝平壑或任意堆積，即需要占用大量的空地存放，又嚴重污染著人們賴以生存的自然環(huán)境，成為城市的一大公害，由此引發(fā)的環(huán)境問題十分突出。
一方面廢棄物排放不可避免，另一方面混凝土的可持續(xù)發(fā)展與資源供需的矛盾日益突出，關于再回收利用工業(yè)廢棄物的問題已成為材料工作者關注的焦點。目前，利用濕排粉煤灰的研究已有大量報道主要用于制備水泥混合材、混凝土摻合料、部分耐水要求不高的基礎填充工程等，但是存在濕排粉煤灰利用率低、耗能費用高、制品質量差等問題；但關于高效利用廢棄水泥漿體的技術研究至今未見系統研究報道。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種低成本、高利廢率、高活性的高活性多礦物組分摻合料料漿及其制備方法。
為了實現上述目的，本發(fā)明的技術方案是一種高活性多礦物組分摻合料料漿，其特征在于它主要由廢棄水泥漿體中基質膠凝組分、濕排粉煤灰、改性劑和水經濕磨磨制而成，各組份所占質量份數為基質膠凝組分固含量40-60、濕排粉煤灰固含量40-60、改性劑1-5、水80-100；所述的改性劑由增強劑、表面改性劑及活化劑組成，增強劑、表面改性劑及活化劑各占改性劑質量百分比為增強劑10-30、表面改性劑20-40、活化劑30-50。
所述廢棄水泥漿體含水率30-40％，游離氧化鈣含量≤2.5％，三氧化硫含量≤3％，含砂率≤10％；勃氏比表面積為300-400m2/Kg。
所述濕排粉煤灰含水率25-35％，游離氧化鈣含量≤2.5％，三氧化硫含量≤3％，含碳量≤12％；勃氏比表面積為350-400m2/Kg。
所述的增強劑為Na2CO3或三乙醇胺(TEA)等；所述的表面改性劑為聚羧酸系減水劑或高效萘系減水劑；所述的活化劑為Na2SiO4或Na2SO4等。
上述一種高活性多礦物組分摻合料料漿的制備方法，其特征在于它包括如下步驟1)原料選取a.選取廢棄水泥漿體，測定廢棄水泥漿體實際含水率及含砂率，通過有效的篩分將其中的砂、石分離出來，所得基質膠凝組分陳化備用；所述廢棄水泥漿體含水率30-40％，游離氧化鈣含量≤2.5％，三氧化硫含量≤3％，含砂率≤10％；勃氏比表面積為300-400m2/Kg；b.選取濕排粉煤灰，測定濕排粉煤灰實際含水率及其含碳量，陳化備用；所述濕排粉煤灰含水率25-35％，游離氧化鈣含量≤2.5％，三氧化硫含量≤3％，含碳量≤12％；勃氏比表面積為350-400m2/Kg；2)改性劑配制按增強劑、表面改性劑及活化劑各占改性劑質量百分比為增強劑10-30、表面改性劑20-40、活化劑30-50選取增強劑、表面改性劑及活化劑混合而成，備用；3)按廢棄水泥漿體中基質膠凝組分固含量、濕排粉煤灰固含量、改性劑和水各組成所占質量份數為基質膠凝組分固含量40-60、濕排粉煤灰固含量40-60、改性劑1-5、水80-100，混合經濕磨磨制5-15min，得產品。
本發(fā)明高活性多礦物組分摻合料料漿各組分的主要作用為廢棄水泥漿體主要成分是水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣、氫氧化鈣、鈣礬石及部分未水化的水泥熟料，其鈣、硅含量較高。在機械濕磨作用下，硬化水泥漿體被細化，其中未水化顆粒外部水化層被剝離，又可以發(fā)揮水化活性；水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣在機械力作用下處于界穩(wěn)狀態(tài)，具有再次水化的自發(fā)性。
濕排粉煤灰由于其本身含有較高含量的氧化硅和氧化鋁，在采用物理和化學激發(fā)共同作用下，有水化產物水化硅酸鈣和鈣礬石等晶體生成。
增強劑選用Na2CO3、三乙醇胺(TEA)等。一方面可激發(fā)粉煤灰活性，用于提高體系早期強度及早期水化程度；另一方面有助磨作用，可提高濕磨效率及效果。
表面改性劑選用聚羧酸系或高效萘系減水劑等。用于改善料漿物理性能，包括助磨性、料漿流動性、穩(wěn)定性及分散性等。
活化劑選用Na2SiO4或Na2SO4等用于粉煤灰活性激發(fā)，提高料漿的水化程度。
高活性多礦物組分摻合料料漿活性激發(fā)機理分析廢棄水泥漿體中鈣、硅含量高，而濕排粉煤灰中硅、鋁含量高，活性鈣含量偏低，二者的混合為濕排粉煤灰提供了水化發(fā)應時必須的鈣。在機械濕磨作用下，硬化水泥漿體被細化，其中未水化顆粒外部水化層被剝離，又可以繼續(xù)發(fā)揮水化活性；水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣在機械力作用下處于界穩(wěn)狀態(tài)，具有再次水化的自發(fā)性；在濕磨及放置過程中，粉煤灰金屬離子的溶出和Si-O鍵斷裂，粉煤灰粒子表面可形成一層多孔的高硅膜，使得其粒子表面的聚合度降低，有利于加快粉煤灰的二次水化反應。
本發(fā)明具有如下有益效果1、物理和化學雙重激發(fā)有利于促進廢棄水泥漿體和濕排粉煤灰的水化反應，激發(fā)其早期活性，具有高活性，可以較大摻量應用于混凝土拌制生產中；
2、明顯改善新拌混凝土的工作性能，有效控制新拌混凝土坍落度的經時損失；3、可大量利用廢棄水泥漿體和濕排粉煤灰，利廢率高，生產工藝簡單，成本低廉。本發(fā)明將廢棄水泥漿體和濕排粉煤灰混合經濕磨，配制成礦物摻合料料漿，用于替代水泥配制商品混凝土，即能降低成本，減少一次性資源利用量，又資源化利用了固體廢棄物；可以很好地解決目前大量廢棄水泥漿體和濕排粉煤灰無法充分應用的現實，大大減少工業(yè)廢料對環(huán)境的污染，有顯著的社會經濟和環(huán)境效益。


圖1為本發(fā)明的制備流程圖具體實施方式
為了更好地理解本發(fā)明，下面結合實施例進一步闡明本發(fā)明的內容，但本發(fā)明的內容不僅僅局限于下面的實施例，實施例不應視作對本發(fā)明的限定。
實施例1如圖1所示，一種高活性多礦物組分摻合料料漿制備方法，它包括如下步驟1)原料選取a.選取廢棄水泥漿體，測定廢棄水泥漿體實際含水率及含砂率，通過有效的篩分將其中的砂、石分離出來，所得基質膠凝組分陳化備用；所述廢棄水泥漿體含水率30-40％，游離氧化鈣含量≤2.5％，三氧化硫含量≤3％，含砂率≤10％；勃氏比表面積為300-400m2/Kg；b.選取濕排粉煤灰，測定濕排粉煤灰實際含水率及其含碳量，陳化備用；所述濕排粉煤灰含水率25-35％，游離氧化鈣含量≤2.5％，三氧化硫含量≤3％，含碳量≤12％；勃氏比表面積為350-400m2/Kg；2)改性劑配制按表1選取增強劑、表面改性劑及活化劑混合而成，備用；3)按表1的配合比選取廢棄水泥漿體中基質膠凝組分固含量、濕排粉煤灰固含量、改性劑和水；混合經濕磨磨制5-15min，得產品。
一種高活性多礦物組分摻合料料漿配合比見表1。
表1一種高活性多礦物組分摻合料料漿的濕磨配合比/質量份數

高活性多礦物組分摻合料料漿性能見表2。
表2高活性多礦物組分摻合料料漿性能指標


凈漿實驗合配比及力學性能測試結果見表3。
表3凈漿實驗合配比及力學性能測試

如表2所示，所制摻合料料漿粘度低，流動性能良好；通過攪拌裝置可使料漿均化，降低其析水率，滿足使用要求。如表3所示，試件A1、A2、A3分別摻加20％料漿固含量a、b、c，其各齡期強度都接近純水泥試件0，可滿足工業(yè)生產需求，試件A2各齡期強度相對較高；試件A4為摻加30％料漿固含量b，其各齡期強度低于A2，但也可滿足工業(yè)需求。
實施例2一種高活性礦物摻合料料漿的制備方法，它包括如下步驟1)原料選取a.選取廢棄水泥漿體，測定廢棄水泥漿體實際含水率及含砂率，通過有效的篩分將其中的砂、石分離出來，所得基質膠凝組分陳化備用；所述廢棄水泥漿體含水率30-40％，游離氧化鈣含量≤2.5％，三氧化硫含量≤3％，含砂率≤10％；勃氏比表面積為300-400m2/Kg；b.選取濕排粉煤灰，測定濕排粉煤灰實際含水率及其含碳量，陳化備用；所述濕排粉煤灰含水率25-35％，游離氧化鈣含量≤2.5％，三氧化硫含量≤3％，含碳量≤12％；勃氏比表面積為350-400m2/Kg；2)改性劑配制按增強劑、表面改性劑及活化劑各占改性劑質量百分比為增強劑15、表面改性劑35、活化劑50選取增強劑、表面改性劑及活化劑混合而成，備用；所述的增強劑為三乙醇胺，所述的表面改性劑為聚羧酸系減水劑；所述的活化劑為硅酸鈉；3)按基質膠凝組分固含量、濕排粉煤灰固含量、水和改性劑各組成所占質量份數為基質膠凝組分固含量50、改性劑50，水85，改性劑2.4混合經濕磨磨制10min，得產品。
實施例3一種高活性濕排粉煤灰摻合料料漿的制備方法，它包括如下步驟1)原料選取a.選取廢棄水泥漿體，測定廢棄水泥漿體實際含水率及含砂率，通過有效的篩分將其中的砂、石分離出來，所得基質膠凝組分陳化備用；所述廢棄水泥漿體含水率30-40％，游離氧化鈣含量≤2.5％，三氧化硫含量≤3％，含砂率≤10％；勃氏比表面積為300-400m2/Kg；b.選取濕排粉煤灰，測定濕排粉煤灰實際含水率及其含碳量，陳化備用；所述濕排粉煤灰含水率25-35％，游離氧化鈣含量≤2.5％，三氧化硫含量≤3％，含碳量≤12％；勃氏比表面積為350-400m2/Kg；2)改性劑配制按增強劑、表面改性劑及活化劑各占改性劑質量百分比為增強劑29、表面改性劑35、活化劑36選取增強劑、表面改性劑及活化劑混合而成，備用；所述的增強劑為Na2CO3，所述的表面改性劑為高效萘系減水劑；所述的活化劑為硅酸鈉；3)按基質膠凝組分固含量、濕排粉煤灰固含量、水和改性劑各組成所占質量份數為基質膠凝組分固含量60、濕排粉煤灰固含量40、水90、改性劑1，混合經濕磨磨制15min，得產品。
實施例4一種高活性多礦物組分摻合料料漿的制備方法，它包括如下步驟1)原料選取a.選取廢棄水泥漿體，測定廢棄水泥漿體實際含水率及含砂率，通過有效的篩分將其中的砂、石分離出來，所得基質膠凝組分陳化備用；所述廢棄水泥漿體含水率30-40％，游離氧化鈣含量≤2.5％，三氧化硫含量≤3％，含砂率≤10％；勃氏比表面積為300-400m2/Kg；b.選取濕排粉煤灰，測定濕排粉煤灰實際含水率及其含碳量，陳化備用；所述濕排粉煤灰含水率25-35％，游離氧化鈣含量≤2.5％，三氧化硫含量≤3％，含碳量≤12％；勃氏比表面積為350-400m2/Kg；2)改性劑配制按增強劑、表面改性劑及活化劑各占改性劑質量百分比為增強劑10、表面改性劑40、活化劑50選取增強劑、表面改性劑及活化劑混合而成，備用；所述的增強劑為Na2CO3，所述的表面改性劑為萘系減水劑；所述的活化劑為硫酸鈉；3)按廢棄水泥漿體中基質膠凝組分固含量、濕排粉煤灰固含量、改性劑和水各組成所占質量份數為基質膠凝組分固含量40、濕排粉煤灰固含量40、改性劑5、水100，混合經濕磨磨制5min，得產品。
實施例5一種高活性多礦物組分摻合料料漿的制備方法，它包括如下步驟1)原料選取a.選取廢棄水泥漿體，測定廢棄水泥漿體實際含水率及含砂率，通過有效的篩分將其中的砂、石分離出來，所得基質膠凝組分陳化備用；所述廢棄水泥漿體含水率30-40％，游離氧化鈣含量≤2.5％，三氧化硫含量≤3％，含砂率≤10％；勃氏比表面積為300-400m2/Kg；b.選取濕排粉煤灰，測定濕排粉煤灰實際含水率及其含碳量，陳化備用；所述濕排粉煤灰含水率25-35％，游離氧化鈣含量≤2.5％，三氧化硫含量≤3％，含碳量≤12％；勃氏比表面積為350-400m2/Kg；2)改性劑配制按增強劑、表面改性劑及活化劑各占改性劑質量百分比為增強劑30、表面改性劑40、活化劑30選取增強劑、表面改性劑及活化劑混合而成，備用；所述的增強劑為Na2CO3，所述的表面改性劑為萘系減水劑；所述的活化劑為硫酸鈉；3)按廢棄水泥漿體中基質膠凝組分固含量、濕排粉煤灰固含量、改性劑和水各組成所占質量份數為基質膠凝組分固含量60、濕排粉煤灰固含量60、改性劑5、水80，混合經濕磨磨制15min，得產品。
本發(fā)明的廢棄水泥漿體中基質膠凝組分、濕排粉煤灰、改性劑和水原料的上下限取值以及區(qū)間值都能實現本發(fā)明，改性劑的增強劑、表面改性劑、活化劑的上下限取值以及區(qū)間值都能實現本發(fā)明，在此就不一一列舉實施例。
權利要求
1.一種高活性多礦物組分摻合料料漿，其特征在于它主要由廢棄水泥漿體中基質膠凝組分、濕排粉煤灰、改性劑和水經濕磨磨制而成，各組份所占質量份數為基質膠凝組分固含量40-60、濕排粉煤灰固含量40-60、改性劑1-5、水80-100；所述的改性劑由增強劑、表面改性劑及活化劑組成，增強劑、表面改性劑及活化劑各占改性劑質量百分比為增強劑10-30、表面改性劑20-40、活化劑30-50。
2.根據權利要求1所述的一種高活性多礦物組分摻合料料漿，其特征在于所述廢棄水泥漿體含水率30-40％，游離氧化鈣含量≤2.5％，三氧化硫含量≤3％，含砂率≤10％；勃氏比表面積為300-400m2/Kg。
3.根據權利要求1所述的一種高活性多礦物組分摻合料料漿，其特征在于所述濕排粉煤灰含水率25-35％，游離氧化鈣含量≤2.5％，三氧化硫含量≤3％，含碳量≤12％；勃氏比表面積為350-400m2/Kg。
4.根據權利要求1所述的一種高活性多礦物組分摻合料料漿，其特征在于所述的增強劑為Na2CO3或三乙醇胺。
5.根據權利要求1所述的一種高活性多礦物組分摻合料料漿，其特征在于所述的表面改性劑為聚羧酸系減水劑或高效萘系減水劑。
6.根據權利要求1所述的一種高活性多礦物組分摻合料料漿，其特征在于所述的活化劑為Na2SiO4或Na2SO4。
7.如權利要求1所述的一種高活性多礦物組分摻合料料漿的制備方法，其特征在于它包括如下步驟1)原料選取a.選取廢棄水泥漿體，測定廢棄水泥漿體實際含水率及含砂率，通過有效的篩分將其中的砂、石分離出來，所得基質膠凝組分陳化備用；所述廢棄水泥漿體含水率30-40％，游離氧化鈣含量≤2.5％，三氧化硫含量≤3％，含砂率≤10％；勃氏比表面積為300-400m2/Kg；b.選取濕排粉煤灰，測定濕排粉煤灰實際含水率及其含碳量，陳化備用；所述濕排粉煤灰含水率25-35％，游離氧化鈣含量≤2.5％，三氧化硫含量≤3％，含碳量≤12％；勃氏比表面積為350-400m2/Kg；2)改性劑配制按增強劑、表面改性劑及活化劑各占改性劑質量百分比為增強劑10-30、表面改性劑20-40、活化劑30-50選取增強劑、表面改性劑及活化劑混合而成，備用；3)按廢棄水泥漿體中基質膠凝組分固含量、濕排粉煤灰固含量、改性劑和水各組成所占質量份數為基質膠凝組分固含量40-60、濕排粉煤灰固含量40-60、改性劑1-5、水80-100，混合經濕磨磨制5-15min，得產品。
8.根據權利要求7所述的一種高活性多礦物組分摻合料料漿的制備方法，其特征在于所述的增強劑為Na2CO3或三乙醇胺；所述的表面改性劑為聚羧酸系減水劑或高效萘系減水劑；所述的活化劑為Na2SiO4或Na2SO4。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高活性多礦物組分摻合料料漿及其制備方法。一種高活性多礦物組分摻合料料漿，其特征在于它主要由廢棄水泥漿體中基質膠凝組分、濕排粉煤灰、改性劑和水經濕磨磨制而成，各組份所占質量份數為基質膠凝組分固含量40－60、濕排粉煤灰固含量40－60、改性劑1－5、水80－100；所述的改性劑由增強劑、表面改性劑及活化劑組成，增強劑、表面改性劑及活化劑各占改性劑質量百分比為增強劑10－30、表面改性劑20－40、活化劑30－50。本發(fā)明同時利用了廢棄水泥漿體、濕排粉煤灰2種工業(yè)廢渣，利廢率高，并且具有生產工藝簡單，成本低，活性高，所配制混凝土制品質量高等特點。
文檔編號C04B18/08GK1931776SQ20061012472
公開日2007年3月21日 申請日期2006年10月10日 優(yōu)先權日2006年10月10日
發(fā)明者馬保國, 張美香, 張武權, 羅忠濤, 鄢佳佳 申請人:武漢理工大學