[发明专利]高掺量粉煤灰水泥及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水泥及其制备方法，更具体地说，本发明涉及一种粉煤灰水泥及其制备方法。

背景技术

粉煤灰是从燃煤粉锅炉烟气中收集的粉尘，是工业“三废”之一。中国是世界上最大的煤炭生产和消耗国家，伴随煤炭的综合利用，产生了大量的粉煤灰。发达国家如欧盟、美国等粉煤灰利用率已达70～90％，我国粉煤灰利用率仅为30～40％。

水泥是工程建设中用量最大的胶结材料，目前中国水泥年产量已经突破7亿吨，位居世界第一位。但其污染越来越大，不符合经济的可持续发展。长期以来，粉煤灰在我国水泥工业中得到广泛应用。如今，粉煤灰水泥已成为我国六大水泥品种之一。

粉煤灰水泥一般具有水化热低、干缩性小、后期强度高、泌水率低、有利于高温季节施工及远距离运输等优点。但是粉煤灰掺量小、早期强度低、凝结时间长也是不争的事实。

我国现行标准允许粉煤灰的掺入量为20～40％，但实际生产中通常只能掺入20％左右，即便如此粉煤灰水泥的早期强度依然很低。

中国专利88102201.2中介绍的粉煤灰水泥粉煤灰掺量为20～40％，但是需要加入氢氟酸无水石膏，这对于环境危害很大。专利CN 1220978A中介绍的少熟料早强粉煤灰水泥，粉煤灰掺量为30～40％，但是同时需要加入水淬矿渣30～40％，实际是矿渣粉煤灰水泥。中国专利94116979.0介绍的湿法生产的粉煤灰水泥，采用了半水石膏，具有凝结快的特点，但是在工程应用中易出现闪凝现象。专利CN1554611A中介绍了一种磷酸粉煤灰水泥，但是其生产过程复杂，应用有局限性，只适用于快速修补工程等。

目前还没有一种使用粉煤灰量超过40％和生产工艺简单的粉煤灰水泥，并且一般粉煤灰水泥存在凝结时间长、早期强度低的问题。

发明内容

本发明针对上述问题，提出一种高掺量粉煤灰水泥，可以把粉煤灰的用量由目前20％的水平提高到40％～60％，相应地减少熟料用量，从而可以大幅度降低成本，该水泥早期强度高，稳定性好。

具体技术方案如下。

本发明提出的高掺量粉煤灰水泥，主要由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰组成，所述高掺量粉煤灰水泥还包含混合石膏、减水剂和激发剂，所述混合石膏是二水石膏和煅烧石膏的混合物。

优选地，以所述高掺量粉煤灰水泥的总量计，所述高掺量粉煤灰水泥包含以下质量百分比含量的组分：粉煤灰40％～60％、硅酸盐水泥熟料占31.5％～58.9％、混合石膏1％～6％、减水剂0.05％～0.5％、激发剂0.05％～2％。

优选地，所述粉煤灰控制粒度400目筛余不大于10％，所述水泥熟料控制粒度200目筛余不大于10％。

优选地，在所述混合石膏中，二水石膏和煅烧石膏的重量比为0.1～10∶1。更优选地，所述煅烧石膏采用二水石膏、磷石膏和脱硫石膏中的一种或更多种的混合物煅烧而成，煅烧温度控制在700～900℃，在700～900℃下保持2～4小时。

优选地，所述减水剂为选自木质素磺酸盐、糖蜜、芳香族多环聚合物的磺酸盐、萘系减水剂、蒽油减水剂中的一种或更多种。

优选地，所述激发剂为碳酸钠、硫酸钠、明矾、氯化钙、氢氧化钾、碳酸钾、硅酸钠中的一种或更多种。

更优选地，所述高掺量粉煤灰水泥是将所有组分原料混合，球磨1～10小时，控制粒度为200目筛余不大于10％得到。

本发明的高掺量粉煤灰水泥的制备方法如下：将所有组分原料混合，球磨1～10小时，控制粒度为200目筛余不大于10％，获得所述高掺量粉煤灰水泥。

其中，水泥熟料处理工艺为：对水泥熟料进行破碎、粉磨，控制粒度200目筛余不大于10％；

粉煤灰处理工艺为：对粉煤灰进行粉磨处理，控制粒度400目筛余不大于10％；

混合石膏处理工艺为：煅烧石膏采用二水石膏、磷石膏和脱硫石膏中的一种或更多种的混合物煅烧而成，煅烧温度控制在700～900℃，在700～900℃下保持2～4小时；将煅烧石膏与二水石膏混合，球磨得到混合石膏，控制粒度200目筛余不大于10％；

减水剂和激发剂的处理工艺为：将减水剂和激发剂加工成粉末形式。

本发明的高掺量粉煤灰水泥除了具有一般粉煤灰水泥所具有的污染小、低水化热、抗碱-集料反应、抗硫酸盐侵蚀、防止钢筋锈蚀、抗干缩、安定性好等优良特性，还解决了早期强度低、凝结时间长的问题，并且后期强度依然很高。同时因为粉煤灰掺量大，大幅度降低生产成本，所以对于大规模利用粉煤灰废弃物、降低水泥生产能耗和成本具有重要意义。