[发明专利]一种水泥胶砂的制备方法

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种水泥胶砂的制备方法。 

背景技术

一、粉煤灰作为混凝土掺合料及其活化 

1、混凝土（砂浆）掺合料 

混凝土（砂浆）掺合料是指在混凝土搅拌前或在搅拌过程中，与混凝土（砂浆）其他组分一起，直接加入的人造或天然的矿物材料以及工业废料，掺量一般大于水泥重量的5%。其目的是为了改善混凝土性能、调节混凝土强度等级和节约水泥用量等。 

土木工程中常用掺合料有粉煤灰、硅灰、磨细矿渣粉、磨细自燃煤矸石以及其他工业废渣。粉煤灰是目前用量最大，使用范围最广的掺合料。 

2、粉煤灰 

当锅炉以磨细的煤粉作为燃料时，煤粉喷入炉膛中，以细颗粒火团的形式进行燃烧，释放出热量，煤中的有机物燃烧后挥发，而煤中的固定碳和矿物杂质燃烧后收缩成球状液，经迅速冷却而成为粉煤灰，通俗地说粉煤灰就是煤燃烧后残留的泥质无机物粉末。粉煤灰主要从火力发电厂的烟气中收集而得到。 

煤粉燃烧时，其中较细的粒子随气流掠过燃烧区，立即熔融成水滴状，到了炉膛外面，受到骤冷，就将熔融时由于表面张力作用形成的圆珠的形态保持下来，成为玻璃微珠。因此粉煤灰的颗粒形貌主要是玻璃微珠。 

粉煤灰的化学成分主要有SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO、SO₃等，我国火力发电厂粉煤灰的化学成分范围如表1所示。 

3、粉煤灰的利用 

我国能源结构不合理，70%～80%电能来自于火力发电，使我国成为世界最大的粉煤灰产生国，年排放量在2.0亿吨以上。很多研究人员和政府部门一直致力于粉煤灰资源化工作，粉煤灰资源化技术主要有以下七个方面。 

①作混凝土和砂浆的掺合料； 

②作水泥的混合材料或生产原料； 

③烧制普通砖和粉煤灰陶粒； 

④生产硅酸盐制品，如蒸养粉煤灰砖、粉煤灰加气混凝土、空心或实心粉煤灰砌块、粉煤灰板材等； 

⑤用于筑路和回填； 

⑥农田改造； 

⑦制作功能材料，如保温材料、耐火材料、塑料及橡胶填料、防水材料等。 

目前，应用最多的领域是作掺合料（工程上通常将粉煤灰取代部分水泥后直接掺入混凝土或砂浆中，也可不替代水泥直接将粉煤灰掺入混凝土或砂浆）、水泥的混合材料（即将粉煤灰与水泥熟料和石膏一起共同研磨，制成工程常用的硅酸盐水泥）和作为生产硅酸盐制品的原材料。 

值得说明的是，并不是所有粉煤灰可用于作掺合料、混合材料和硅酸盐制品的原材料，为了确保相应产品的质量，国家对应用于上述领域的粉煤灰规定其技术要求。我国粉煤灰质量控制、应用技术有关的技术标准、规范有《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(GB/T1596—2005)，《硅酸盐建筑制品用粉煤灰》(JC409—2001)《粉煤灰混凝土应用技术规范》(GBJ146—1990)和《粉煤灰在混凝土和砂浆澡应用技术规程》(JGJ28—1986)等。 

上述标准中以GB/T1596—2005为最常用，该标准规定粉煤灰按煤种分为F 类(由无烟煤或烟煤煅烧收集的粉煤灰)和C类(由褐煤或次烟煤煅烧收集的粉煤灰，其氧化钙含量一般大于10%)，分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个等级（等级数越小，质量越好）。 

Ⅰ级、Ⅱ级粉煤灰能作为掺合料、混合材料来使用，Ⅲ级粉煤灰及等外灰需经一定的加工处理才可使用。我国电厂的粉煤灰主要是低钙灰，大多数电厂粉煤灰的品质低，多为Ⅲ级灰或等外灰，Ⅰ、Ⅱ级灰只占5%左右，这使粉煤灰产品的早期强度低，阻碍了其利用。 

4、粉煤灰的活化 

粉煤灰在常温常压下结构较稳定，表现出较高的化学稳定性高，因此在自然环境下一般要经1个月或更长时间的激发，化学活性才能较显著地表现出来。加之我国大多数电厂粉煤灰的品质低，多为Ⅲ级灰或等外灰，这使粉煤灰产品的早期强度低，阻碍了利用。为了提高粉煤灰综合利用技术水平，应将粉煤灰潜在活性激发出来。 

我国粉煤灰多为“贫钙”且颗粒表面致密的CaO-SiO₂-Al₂O₃系统。粉煤灰活性激发的基本思路：一是破坏玻璃体表面光滑致密、牢固的Si-O-Si和Si-O-A1网络结构；二是“补钙”，提高体系中的CaO/SiO₂比；三是激发生成具有增加作用的水化产物或促进水化反应。