[发明专利]粉煤灰胶凝材料及其干混砂浆

说明书

[技术领域]

本发明涉及无机胶凝材料，具体来说是一种利用粉煤灰制备的胶凝材料和干混砂浆。

[背景技术]

粉煤灰是燃煤电厂中磨细煤粉在锅炉中燃烧后从烟道排出被收尘器收集的粉状灰粒，其化学组成中主要是氧化物SiO₂、Al₂O₃和Fe₂O₃，三者总和一般均超过70％。对于普通低钙粉煤灰(又称F级灰)，CaO含量不超过10％，一般少于5％。粉煤灰的矿物组成主要是石英、莫来石、磁铁矿、赤铁矿、碳粒及铝硅酸盐玻璃体。通常粉煤灰中玻璃体含量较多，但晶体物质的含量有时也比较高，粉煤灰中还含有少量未燃烧的碳粒。从化学成分上讲，粉煤灰具有潜在的火山灰活性的资源，因而可以循环利用，产生效益。但是，粉煤灰所含玻璃体中的硅氧四面体聚合度很高，结构致密，化学性质稳定，其火山灰活性发挥的速度非常缓慢。因此，必须加以激发才能充分发挥粉煤灰的潜在活性。通常，活性激发程度的大小决定了粉煤灰的利用率的大小。现有的粉煤灰活性激发方式有机械粉磨法、高温激活、碱激发、硫酸盐激发，或者复合激发方法。但从目前的应用状况来看，上述各种激发利用方式遍存在激发速度慢、激发程度低的问题，粉煤灰的利用率一直难以大幅度提高。

利用酸激发可以很快地激发出粉煤灰的化学活性。美国专利US4328037提出了用粉煤灰与浓磷酸反应、再破碎、粉磨成细粉，制得水硬性水泥的方法。在最终破碎和粉磨之前，与磷酸反应过的粉煤灰要加热烘去多余的水。该水泥可以与砂和石子混合制备混凝土。我国也有研究人员使用磷酸激发粉煤灰的活性来制备水泥(中国发明专利公开号CN1554611A)，但是粉煤灰要事先经过磷酸溶液浸泡一段时间才能使用。因此，上述两种方法制备过程繁琐、复杂；另外液体磷酸使用起来很不方便，而且磷酸具有较强的腐蚀性，生产施工时不够安全。

粉煤灰也可以与磷酸镁水泥一起使用，既降低了成本，又调节了水泥的颜色，使之与普通水泥的颜色一致。美国专利US4749413和加拿大专利CA1252228公开了用氧化镁、磷酸铝制备的建筑材料，可以掺用小部分粉煤灰，但是常温条件下强度很低，发展缓慢。美国专利US44756762公开了一种用氧化镁、磷酸铵制备水泥的方法，粉煤灰在其中的用量也很小。而且，该水泥在使用过程中会缓慢放出氨气，不利于环境和人身安全。为了解决上述问题，美国专利US5645518和世界专利组织的专利WO02/24598A2都公开了用磷酸钾和氧化镁、制备胶凝材料，该材料可以将无毒的工业废弃物(例如低钙粉煤灰)转化为建筑材料，也可以固化毒废的工业弃物，但是此种水泥因存在潜在的放射性。所以，上述两种水泥的应用受到的极大的限制。

[发明内容]

本发明的一个目的是提高粉煤灰活性激发的程度，大幅度提高粉煤灰的资源化利用率。

本发明的另一个目的是提供一种使用方便的粉煤灰胶凝材料。

本发明的另一个目的是提供一种使用方便的粉煤灰胶凝材料干混砂浆。

本发明的另一个目的是克服现有技术磷酸镁水泥中氨气释放的问题，消除现有技术磷酸镁水泥的放射性。

发明采用了如下的技术方案实现发明的目的。粉煤灰胶凝材料，由钠的磷酸盐、镁砂、粉煤灰、缓凝剂剂组成；其质量组成为：钠的磷酸盐7.5-45％、镁砂7.5-45％、粉煤灰10-85％，缓凝剂的掺量为总质量的0.5％-9.0％。其中，钠的磷酸盐是指磷酸二氢钠、或磷酸二氢钠与磷酸氢二钠的组合物。将上述材料在混料机中混合均匀即成为本发明的粉煤灰胶凝材料。

磷酸二氢钠可单独在本发明中使用；当采用磷酸二氢钠和磷酸氢二钠的组合物时，其质量组成是，磷酸二氢钠占40％-90％，磷酸氢二钠占10％-60％；优选使用的配比范围是磷酸二氢钠占60％-90％，磷酸氢二钠占10％-40％。

可以采用粉状和颗粒状的磷酸二氢钠与磷酸二氢钠，采用颗粒状材料时，其颗粒粒径≤2.0毫米，磷酸盐中的有效物质含量皆≥98％；镁砂是指在1300℃以上煅烧的重烧镁砂、电熔镁砂、海水镁砂中的一种或者其组合物，镁砂中的氧化镁含量为80％-95％，细度为45微米方孔筛筛余5％-40％；粉煤灰为低钙灰，其细度为45微米方孔筛筛余5％-40％；缓凝剂是硼的化合物，具体是硼酸钠、硼酸、或其组合物，硼酸钠是指含结晶水的五硼酸钠和四硼酸钠中一种，或者其组合物，三者均为粉体，其中有效物质的含量≥98％。

本发明的粉煤灰胶凝材料，其质量组成配比是：钠的磷酸盐10-40％、镁砂10-40％、粉煤灰20-80％，缓凝剂的掺量为其总质量的0.5％-9.0％。