气相沉积法均质改性粉煤灰的方法

摘要

本发明涉及一种气相沉积法均质改性粉煤灰的方法，包括有以下步骤：1)将复合研磨助剂经雾化后自然沉积在粉煤灰表面，混合均匀后研磨；2)将经雾化后的表面改性剂自然沉积在研磨后的粉煤灰表面；3)将缓凝保坍组分与粉煤灰混合即得改性粉煤灰。本发明的优点在于：(1)提升粉煤灰的研磨效率；(2)采用表面改性剂高效分散组分，避免了粉煤灰由于机械活化而引起的需水量增大问题，改善混凝土的工作性；(3)采用表面改性剂增强组分，提高粉煤灰早期强度；(4)保证粉煤灰性能的稳定性。(5)工业固体废弃物磷石膏作为缓凝保坍组分，加入到粉煤灰中，可以大幅度减少混凝土的经时损失。

说明书

技术领域

本发明涉及一种气相沉积法均质改性粉煤灰，经改性后的粉煤灰可应用于商品混凝 土，属于建筑材料领域。

背景技术

粉煤灰是火力发电厂排放的一种工业废渣，其排放量大，而且分布较广。目前，将 粉煤灰作为混凝土掺合料使用，已成为粉煤灰治理的主要途径之一。国内在粉煤灰利用 方面侧重于粉煤灰大掺量直接应用与混凝土中，而大掺量直接利用并不能充分发挥粉煤 灰的潜在水化活性，从而使得粉煤灰利用率较低，附加值较小，倘若粉煤灰掺入过多或 者使用不当，还会使混凝土产生其他弊病。目前存在的粉煤灰的活化改性技术主要分为 机械活化和碱性物质改性：简单的机械粉磨不仅能耗大，而且活性后性能提升有限；碱 性物质改性会导致混凝土中碱含量较高，使得混凝土耐久性能下降。

将粉煤灰粉磨可以改变粉煤灰颗粒表面状态，并且增加粉煤灰的总反应面积，减小 粉煤灰颗粒粒径，以达到机械活化的目的。然而由于粉煤灰比表面积的增大，使得粉煤 灰吸附水量增加，增大粉煤灰的需水量，同时粉煤灰表面状态及形貌的变化，使得粉煤 灰的滚珠效应减弱，多种因素同时作用将会导致粉煤灰掺入到混凝土中时，不能很好的 改善混凝土的工作性能。碱性物质改性，可以激发粉煤灰活性，使得混凝土的早期强度 得以提升，然而碱性物质的引入会导致混凝土的发生碱集料反应，引起混凝土开裂，混 凝土碱含量较高还会产生泛霜现象，并且容易发生软水侵蚀和化学侵蚀，从而导致混凝 土的耐久性能下降。

发明内容

本发明的目的是提供一种气相沉积法均质改性粉煤灰的方法，通过功能化均质改性粉 煤灰，使粉煤灰可替代矿粉应用于商品混凝土中。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：气相沉积法均质改性粉煤灰的方法， 包括有以下步骤：

1)将复合研磨助剂经雾化后自然沉积在粉煤灰表面，混合均匀后研磨，控制粉煤灰研磨 后比表面积为550～700m²/kg；

2)将经雾化后的表面改性剂自然沉积在研磨后的粉煤灰表面，加入量为粉煤灰质量的 1％～3％，所述表面改性剂由下列组分按重量百分比配制而成：水50％，高效分散组分 30％～40％，增强组分10％～20％；

3)将缓凝保坍组分与粉煤灰混合即得改性粉煤灰。

按上述方案，所述的复合研磨助剂由下列组分按重量百分比配制而成：三异丙醇胺 15％～20％，糖蜜5％～15％，水70％～80％，其加入量为粉煤灰质量的0.05％～0.2％。

按上述方案，所述的高效分散组分为粉末状聚羧酸减水剂。

按上述方案，所述的增强组分为三乙醇胺，化学纯试剂。

按上述方案，所述的缓凝保坍组分为磷石膏，其含水率20wt.％～25wt.％，pH为3.5～4.5， 加入量为粉煤灰质量的0.2～0.5％。

本发明利用复合研磨助剂，通过物理与化学综合作用，提高粉煤灰机械活化的效率， 增大粉煤灰比表面积，提高粉煤灰活性。以雾化方式将表面改性剂变为气相，沉积在粉 煤灰表面上，能使粉煤灰的改性效果更均质化。表面改性剂中的高效分散组分，可以减 小经机械活化后的粉煤灰需水量，从而使得粉煤灰应用于混凝土中时，能显著改善混凝 土的工作性能，通过有机的增强组分，一方面避免了碱性物质改性引发的混凝土耐久性 降低的问题，另一方面可以提高粉煤灰的早期活性，充分发挥粉煤灰的潜在活性，使得 功能化均质改性后的粉煤灰应用于商品混凝土中，使得混凝土具有一定的早期强度和良 好的耐久性能。

使用时，将本发明所制备的粉煤灰按一定量掺入混凝土中，和水泥、集料同时投入 混凝土拌和机中按正常的混凝土搅拌工艺搅拌即可。

本发明的优点在于：(1)采用复合研磨助剂，提升粉煤灰的研磨效率，同时该复合研 磨助剂在水泥混凝土中应用时，具有一定能够的早强功能；(2)采用表面改性剂高效分 散组分，避免了粉煤灰由于机械活化而引起的需水量增大问题，改善混凝土的工作性；(3) 采用表面改性剂增强组分，提高粉煤灰早期强度，避免了由于粉煤灰掺入而引发的早期 强度降低的问题；(4)采用雾化方式处理复合研磨助剂与表面改性剂，使得复合研磨助剂 在粉磨过程中与粉煤灰作用更充分，同时使得表面改性剂更均质的吸附在粉煤灰颗粒表 面，从而保证粉煤灰性能的稳定性。(5)工业固体废弃物磷石膏作为缓凝保坍组分，加 入到粉煤灰中，可以大幅度减少混凝土的经时损失，保证混凝土的工作性能。

具体实施方式

以下结合具体实例对本发明做进一步说明。

实施例1：

以制备100kg功能化均质改性粉煤灰为例。称取各原料：粉煤灰100kg，复合研磨助 剂三异丙醇胺0.02kg，复合研磨助剂糖蜜0.01kg，将两种助磨剂溶于0.07kg水中，经雾 化后自然沉积在粉煤灰表面，用球磨机研磨15min至比表面积为550～700m²/kg。称取高 效分散组分0.75kg、增强组分0.25kg，均匀溶解在1kg水中，装入雾化喷雾器中，经雾 化后自然沉积在经过粉磨处理的粉煤灰上，然后称取缓凝保坍组分0.2kg加入到表面改性 后的粉煤灰中，用混料机混合均匀。

所述的高效分散组分为粉状聚羧酸系高效减水剂；所述的增强组分为三乙醇胺的化 学纯试剂；所述缓凝保坍组分为磷石膏，其含水率20wt.％～25wt.％，pH为3.5～4.5；所用 粉磨设备为球磨机。

使用时，将本发明所制备的粉煤灰按一定量加入混凝土中，和水泥、集料同时投入 混凝土拌和机中按正常的混凝土搅拌工艺搅拌即可。

实施例2：

以制备100kg功能化均质改性粉煤灰为例。称取各原料：粉煤灰100kg，复合研磨助 剂三异丙醇胺0.02kg，复合研磨助剂糖蜜0.01kg，将两种助磨剂溶于0.07kg水中，经雾 化后自然沉积在粉煤灰表面，用球磨机研磨15min至比表面积为550～700m²/kg。称取高 效分散组分1kg、增强组分0.5kg，均匀溶解在1.5kg水中，装入雾化喷雾器中，经雾化 后自然沉积在经过粉磨处理的粉煤灰上，然后称取缓凝保坍组分0.2kg加入到表面改性后 的粉煤灰中，用混料机混合均匀。

所述的高效分散组分为粉状聚羧酸系高效减水剂；所述的增强组分为三乙醇胺的化 学纯试剂；所述缓凝保坍组分为磷石膏，其含水率20wt.％～25wt.％，pH为3.5～4.5；所用 粉磨设备为球磨机。

使用时，将本发明所制备的粉煤灰按一定量加入混凝土中，和水泥、集料同时投入 混凝土拌和机中按正常的混凝土搅拌工艺搅拌即可。

实施例3：

以制备100kg功能化均质改性粉煤灰为例。称取各原料：粉煤灰100kg，复合研磨助 剂三异丙醇胺0.04kg，复合研磨助剂糖蜜0.02kg，将两种助磨剂溶于0.14kg水中，经雾 化后自然沉积在粉煤灰表面，用球磨机研磨15min至比表面积为550～700m²/kg。称取高 效分散组分1kg、增强组分0.5kg，均匀溶解在1.5kg水中，装入雾化喷雾器中，经雾化 后自然沉积在经过粉磨处理的粉煤灰上，然后称取缓凝保坍组分0.2kg加入到表面改性后 的粉煤灰中，用混料机混合均匀。

所述的高效分散组分为粉状聚羧酸系高效减水剂；所述的增强组分为三乙醇胺的化 学纯试剂；所述缓凝保坍组分为磷石膏，其含水率20wt.％～25wt.％，pH为3.5～4.5；所用 粉磨设备为球磨机。

使用时，将本发明所制备的粉煤灰按一定量加入混凝土中，和水泥、集料同时投入 混凝土拌和机中按正常的混凝土搅拌工艺搅拌即可。

各实施例产品在混凝土中的应用效果汇总如下表，混凝土的配合比为(kg/m³)：空 白样：P·O42.5水泥260；未经功能化均质改性粉煤灰80；中砂785；碎石1080；减水剂 6.8；水165。实施例1～3：P·O42.5水泥260；功能化均质改性粉煤灰80；中砂785；碎 石1080；减水剂6.8；水165。

表1实施例产品性能

检测项目 空白样 实施例1 实施例2 实施例3 坍落度/mm 195 200 205 215 3d抗压强度/MPa 14.5 15.6 15.8 17.2 7d抗压强度/MPa 27.8 28.5 31.8 31.9 28d抗压强度/MPa 35.6 38.2 39.0 41.3