一种提高粉煤灰混凝土掺合料质量的方法

摘要

本发明提供了一种提高粉煤灰混凝土掺合料质量的方法。按重量百分比将50～97％的原状粉煤灰、1～30％的高炉水淬矿渣、1～30％的磁铁石英岩型铁矿的尾矿或石英岩尾矿或大理岩尾矿或花岗岩尾矿或石材加工所废弃的石粉、0.1～1％的三聚氰胺甲醛树脂磺酸钠一起混磨，至0.045mm方孔筛筛余≤12％。按上述方法可使总量80％以上的等外级粉煤灰和III级粉煤灰改进成I级粉煤灰或II级粉煤灰，大幅度提高了劣质粉煤灰的利用价值，具有很好的经济效益，同时可以加大掺量，节约水泥，提高混凝土性能。

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料和环境保护工程与技术领域，特别涉及一种提高粉煤灰混凝土掺合料质量的方法。

背景技术

我国2007年火力发电总量为26980亿千瓦·时，排放粉煤灰3.07亿吨，其中约20％的粉煤灰可达到GB1596-91所规定的用于混凝土掺合料I级和II级粉煤灰的标准，其余的粉煤灰则很难被作为混凝土掺合料而被大量利用，致使大量粉煤灰堆弃处置，污染环境。另一方面，随着能源价格的快速攀升，水泥的价格也随之不断上涨，带动了可作为混凝土高档掺合料的矿渣超细粉和I级粉煤灰的价格快速上涨。无论是从环境保护还是从废弃物资源化利用和经济的角度看，采用适当的加工方法改进粉煤灰的质量，提高粉煤灰的等级都具有重要价值。

发明专利“系列改性粉煤灰及其处理工艺和应用(CN1064256)”公开了改进粉煤灰质量的方法包括3个类型的改进粉煤灰。三种类型的改性粉煤灰可分别用于以立窑熟料为基础的纯硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥，具有改善安定性，减少孰料用量和提高水泥强度的作用。但没有提到作为混凝土的混合材使用；发明专利“一种高钙粉煤灰复合掺合料(CN1425626)”公开了一种高钙粉煤灰复合掺合料，其目的是解决高钙粉煤灰中因游离氧化钙高所引发的混凝土体积膨胀的问题，提供一种安定性良好的高钙粉煤灰掺合料；发明专利“一种粉煤灰活性混合材及其制备方法(CN1636915)”公开了一种在高性能水泥中使用的粉煤灰活性混合材及其制备方法，是将粉煤灰原粉和盐、水共同粉磨一定时间制得；发明专利“高活性粉煤灰混合材(CN1112530)”公开了向粉煤灰中加入适量的CaO、CaSO₄·2H₂O，在自然养护或蒸汽养护条件下，使其与粉煤灰反应生成水化硅酸钙、水化铝酸钙和水化硫铝酸钙等水化产物，制成块状，解决了干粉煤灰运输，储存以及湿粉煤灰不易烘干等难题。

上述技术关于粉煤灰质量或活性的改进都是基于将改进后的粉煤灰用于水泥的活性混合材，并且是和相应的水泥生产过程紧密相关的。因此上述方法都不能直接使作为混凝土掺合料的粉煤灰的质量和产品等级得到提高。例如上述技术中都没有提到在粒度、需水比、烧失量和SO₃含量等方面如何进行控制，同时又能使其具有高活性。而这些指标又都是作为混凝土掺合料用的粉煤灰所必需的。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高粉煤灰混凝土掺合料质量的方法，不仅能把一部分不能作为混凝土掺合料的等外级别的粉煤灰直接改进成为I级或II级粉煤灰混凝土掺合料，同时还能把II级和III级粉煤灰混凝土掺合料改进成I级混凝土掺合料。

本发明所述的方法是按重量百分比将50～97％的原状粉煤灰、1～30％的高炉水淬矿渣、1～30％的磁铁石英岩型铁矿的尾矿或石英岩尾矿或大理岩尾矿或花岗岩尾矿或石材加工所废弃的石粉、0.1～1％的三聚氰胺甲醛树脂磺酸钠一起混磨，至0.045mm方孔筛筛余≤12％。

各种原料混磨前需进行烘干处理，使其吸附水的含量(含水率)≤1％。所述的原状粉煤灰，其烧失量应≤15％。

按上述方法对粉煤灰进行加工后就得到可用于混凝土掺合料的改进型粉煤灰，与原灰相比可提高1-3个等级。同时可以加大掺量，提高混凝土性能。

本发明的有益效果在于：(1)可将占粉煤灰总量80％以上的等外级粉煤灰和III级粉煤灰改进成为I级粉煤灰或II级粉煤灰，把II级和III级粉煤灰混凝土掺合料改进成I级混凝土掺合料，大幅度提高劣质粉煤灰的利用价值，具有很好的经济效益；(2)节约了水泥的使用量，同时提高了混凝土性能，有利于节能减排；(3)可带动尾矿、废石粉等其它废弃物的综合利用。

具体实施方式

实施例1：

原状粉煤灰具有如表1所示的主要性能指标。

表1实施例1中原状粉煤灰主要性能指标

  级别  等外  细度(0.045mm方孔筛筛余)(％)  73  需水比(％)  135  烧失量(％)  7  含水率(％)  0.8

  三氧化硫(％)  2.5  28天抗压强度比(％)  58

按重量百分比将上述等外粉煤灰64.5％与20％高炉水淬矿渣和15％的磁铁石英岩型铁矿的尾矿和0.5％的三聚氰胺甲醛树脂磺酸钠一起进行混磨至0.045mm方孔筛筛余6％，就得到了改进型的粉煤灰混凝土掺合料，其主要性能指标见表2。

表2实施例1中改进后的粉煤灰混凝土掺合料主要指标

  级别  I级  细度(0.045mm方孔筛筛余)(％)  6  需水比(％)  70  烧失量(％)  5  含水率(％)  0.8  三氧化硫(％)  2.1  28天抗压强度比(％)  110

用上述实施例1中的改进粉煤灰及原状粉煤灰配制的混凝土与不掺粉煤灰的基准混凝土性能对比结果如表3所示。

表3用实施例1中的改进粉煤灰及原状粉煤灰配制的混凝土与不掺粉煤灰的基准混凝土性能比较

  混凝  土种  类  胶凝材料及  用量  用水量  (kg/m³)  塌落度  (mm)  3天抗  压强度  (Mpa)  28天抗  压强度  (Mpa)  抗渗  标号  抗冻融  性(次)  基准  混凝  土  42.5普通硅  酸盐水泥  450kg/m³  230  105  12.8  38.7  P8  105  掺原  状粉  煤灰  混凝  土  用150  kg/m³原状  粉煤灰取代  普通硅酸盐  水泥120  kg/m³  280  103  5.6  29.6  P2  30  掺改  进型  粉煤  灰混  凝土  用150  kg/m³改进  型粉煤灰取  代普通硅酸  盐水泥120  kg/m³  189  112  24.6  48.9  P38  250

实施例2：

原状粉煤灰具有如表4所示的主要性能指标。

表4实施例2中原状粉煤灰主要性能指标

  级别  等外  细度(0.045mm方孔筛筛余)(％)  62  需水比(％)  138  烧失量(％)  14  含水率(％)  0.8  三氧化硫(％)  2.5  28天抗压强度比(％)  48

按重量百分比将上述等外粉煤灰50.4％与30％高炉水淬矿渣和19％的磁铁石英岩型铁矿的尾矿和0.6％的三聚氰胺甲醛树脂磺酸钠一起进行混磨至0.045mm方孔筛筛余11％，就得到了改进型的粉煤灰混凝土掺合料，其主要性能指标见表5。

表5实施例2中改进后的粉煤灰混凝土掺合料主要指标

  级别  II级  细度(0.045mm方孔筛筛余)(％)  11  需水比(％)  75  烧失量(％)  7.8  含水率(％)  0.9  三氧化硫(％)  2.3  28天抗压强度比(％)  95

用上述实施例2中的改进粉煤灰及原状粉煤灰配制的混凝土与不掺粉煤灰的基准混凝土性能对比结果如表6所示。

表6用实施例2中的改进粉煤灰及原状粉煤灰配制的混凝土与不掺粉煤灰的基准混凝土性能比较

  混凝土  种类  胶凝材料及  用量  用水量  (kg/m³)  塌落度  (mm)  3天抗  压强度  (Mpa)  28天抗  压强度  (Mpa)  抗渗  标号  抗冻融  性(次)  基准混  凝土  450kg/m³42  .5普通硅酸  盐水泥  230  105  12.8  38.7  P8  105

  掺原状  粉煤灰  混凝土  用150  kg/m³原状  粉煤灰取代  普通硅酸盐  水泥120  kg/m³  290  105  4.8  28.7  P2  28  掺改进  型粉煤  灰混凝  土  用150  kg/m³改进  型粉煤灰取  代普通硅酸  盐水泥120  kg/m³  187  115  21.7  45.6  P36  208

实施例3：

原状粉煤灰具有如表7所示的主要性能指标。

表7实施例3中原状粉煤灰主要性能指标

  级别  等外  细度(0.045mm方孔筛筛余)(％)  53  需水比(％)  125  烧失量(％)  5  含水率(％)  0.8  三氧化硫(％)  2.8  28天抗压强度比(％)  55

按重量百分比将上述等外粉煤灰84.6％与10％高炉水淬矿渣和5％石英岩的尾矿和0.4％的三聚氰胺甲醛树脂磺酸钠一起进行混磨至0.045mm方孔筛筛余9％，就得到了改进型的粉煤灰混凝土掺合料，其主要性能指标见表8。

表8实施例3中改进后的粉煤灰混凝土掺合料主要指标

  级别  I级  细度(0.045mm方孔筛筛余)(％)  9  需水比(％)  75  烧失量(％)  4.3  含水率(％)  0.8  三氧化硫(％)  2.7  28天抗压强度比(％)  105

用上述实施例3中的改进粉煤灰及原状粉煤灰配制的混凝土与不掺粉煤灰的基准混凝土性能对比结果如表9所示。

表9用实施例3中的改进粉煤灰及原状粉煤灰配制的混凝土与不掺粉煤灰的基准混凝土性能比较

  混凝土  种类  胶凝材料  及用量  用水量  (kg/m³)  塌落度  (mm)  3天抗  压强度  (Mpa)  28天抗  压强度  (Mpa)  抗渗  标号  抗冻融  性(次)  基准混  凝土  450kg/m³  42.5普通  硅酸盐水  泥  230  105  12.8  38.7  P8  105  掺原状  粉煤灰  混凝土  用150  kg/m³原  状粉煤灰  取代普通  硅酸盐水  泥120  kg/m³  270  101  7.6  31.6  P4  40  掺改进  型粉煤  灰混凝  土  用150  kg/m³改  进型粉煤  灰取代普  通硅酸盐  水泥120  kg/m³  191  113  27.6  49.8  P38  240

实施例4：

原状粉煤灰具有如表10所示的主要性能指标。

表10实施例4中原状粉煤灰主要性能指标

  级别  III  细度(0.045mm方孔筛筛余)(％)  33  需水比(％)  110  烧失量(％)  9  含水率(％)  0.9  三氧化硫(％)  1.9  28天抗压强度比(％)  59

按重量百分比将上述III级粉煤灰50.7％与29％高炉水淬矿渣和20％石英岩的尾矿和0.3％的三聚氰胺甲醛树脂磺酸钠一起进行混磨至0.045mm方孔筛筛余8％，就得到了改进型的粉煤灰混凝土掺合料，其主要性能指标见表11。

表11实施例1中改进后的粉煤灰混凝土掺合料主要指标

  级别  I级  细度(0.045mm方孔筛筛余)(％)  8  需水比(％)  71  烧失量(％)  4.8  含水率(％)  0.7  三氧化硫(％)  1.8  28天抗压强度比(％)  93

用上述实施例4中的改进粉煤灰及原状粉煤灰配制的混凝土与不掺粉煤灰的基准混凝土性能对比结果如表12所示。

表12用实施例4中的改进粉煤灰及原状粉煤灰配制的混凝土与不掺粉煤灰的基准混凝土性能比较

  混凝土  种类  胶凝材料  及用量  用水量  (kg/m³)  塌落度  (mm)  3天抗  压强度  (Mpa)  28天抗  压强度  (Mpa)  抗渗  标号  抗冻融  性(次)  基准混  凝土  450kg/m³  42.5普通  硅酸盐水  泥  230  105  12.8  38.7  P8  105  掺原状  粉煤灰  混凝土  用150  kg/m³原  状粉煤灰  取代普通  硅酸盐水  泥120  kg/m³  268  107  4.6  28.6  P2  28  掺改进  型粉煤  灰混凝  土  用150  kg/m³改  进型粉煤  灰取代普  通硅酸盐  水泥120  kg/m³  181  113  26.8  45.8  P38  260