[发明专利]一种以粉煤灰为原料的快凝耐蚀水泥及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，尤其是涉及一种以粉煤灰为原料的快凝耐蚀水泥及其制备方法。

背景技术

水泥作为土木、水利和交通建筑工程用量最大的人造材料，其生产过程需要消耗大量石灰石、粘土及燃料和电力，是一种高资源和高能源消耗及高温室气体排放的材料，寻求新的原材料资源和可替代或者可作为补充的新的水泥的制备方法是材料工作者一直致力于解决的问题。随着建设开发的地区和领域的不断扩大，处于特殊自然环境的建筑工程也对水泥的性能提出了不同的新的要求，具有特殊性能的水泥的需求日益增加。另一方面，各类工业废渣对环境的不利影响和有效处置仍是一个尚未彻底解决的问题，其中包括火力发电企业排出的粉煤灰。尽管近年来电厂干法排出的粉煤灰大一部分已被利用，但历年湿法排放的大量粉煤灰，由于其一般粒度较粗，含碳量较高，其物理性质和反应活性不能满足作为水泥混合材和混凝土掺合料的要求，不能直接大量地应用于水泥与混凝土和其它建材制品中，尚未能被有效利用而被长期堆存。粉煤灰的堆存不仅占用土地，还严重污染周围环境，因此其有效资源化利用是一亟待解决的问题。用堆存粉煤灰为主要原料制备水泥，可以节省石灰石和粘土等不可再生资源，解放土地用于工商业开发和住宅建设，而且节能环保。但现有用粉煤灰制备水泥的技术存在粉煤灰用量少、对粉煤灰品质要求高，如生产粉煤灰硅酸盐水泥时粉煤灰最大用量仅为40％，且对粉煤灰的烧失量和活性都有比较苛刻的要求，粉煤灰掺量较大时水泥性能较差的问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种以粉煤灰为原料的快凝耐蚀水泥及其制备方法，该快凝耐蚀水泥可以快速凝固、耐腐蚀性能强。

本发明采用以下技术方案：

一种以粉煤灰为原料的快凝耐蚀水泥，包括重量份计的合成料75～85份、硅酸盐水泥熟料10～20份、石膏5～8份、调凝剂0.1～1.0份和减水剂0.3～0.7；所述的合成料的原料包括重量份计的粉煤灰60～75份、消石灰25～40份、碱性激发剂0.5～1.5、硫酸盐激发剂1～2份和水20～25份。

作为优选，所述碱性激发剂为碱金属氢氧化物或碱金属碳酸盐。

作为优选，所述硫酸盐激发剂为芒硝或石膏。

作为优选，所述石膏为二水石膏、半水石膏、无水石膏中的至少一种。

作为优选，调凝剂为柠檬酸钠、聚磷酸钠、葡萄糖酸钠中的至少一种。

作为优选，减水剂为亚甲基二甲基二萘磺酸钠聚合物或木质素磺酸钠。

作为优选，减水剂为粉末状。

本发明的快凝耐蚀水泥以粉煤灰为原料，减少环境污染，而且对粉煤灰的品质要求不高，充分利用了废弃原料，节能环保。

上述以粉煤灰为原料的快凝耐蚀水泥的制备方法，包括以下步骤：

第一步：称取各原料，将粉煤灰、消石灰、碱性激发剂、硫酸盐激发剂混合，粉磨至80μm筛余小于5％，得到配合料；

第二步：将所述配合料和水混合，搅拌均匀，制成直径为8～12mm的料球；

第三步：将所述料球在95～98℃蒸汽养护10～16小时得蒸养料；

第四步：将所述蒸养料在750～1000℃温度下煅烧15～90分钟后，冷却得合成料；

第五步：将所述合成料75～85份、硅酸盐水泥熟料10～20份、石膏5～8份、调凝剂0.2～1.0份、减水剂0.3～0.7份混合，粉磨至80μm筛余小于4％，即可。

作为优选，第四步的冷却为吹空气冷却或风冷。

本发明的基本原理是通过水热处理使得石灰与粉煤灰中活性氧化硅和活性氧化铝反应形成水化硅酸钙和水化铝酸钙，在较低温度下煅烧后形成硅酸二钙和七铝十二钙。其中七铝十二钙有很高的水化活性，硅酸二钙也由于在较低的温度下形成，存在大量结构缺陷，因此也具有很高的水化活性，容易与水反应形成具有高胶凝性的水化产物。

本发明中碱性激发剂可以与粉煤灰中的铝硅酸盐玻璃体反应，破坏玻璃体网络结构，降低玻璃体网络结构的聚合程度，大大提高其中氧化硅和氧化铝与石灰的反应速率及水化硅酸钙和水化铝酸钙的形成率，进而提高胶凝材料中硅酸二钙和七铝十二钙的含量，提高胶凝材料的胶凝性；本发明中硫酸盐激发剂可以在水热反应过程中促使氧化铝与石灰的反应形成水化硫铝酸钙，从而促进玻璃体中铝的溶出。