專利名稱：：高摻量粉煤灰水泥及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種水泥及其制備方法，更具體地說，本發(fā)明涉及一種粉煤灰水泥及其制備方法。
背景技術(shù)：
：粉煤灰是從燃煤粉鍋爐煙氣中收集的粉塵，是工業(yè)"三廢"之一。中國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)和消耗國家，伴隨煤炭的綜合利用，產(chǎn)生了大量的粉煤灰。發(fā)達(dá)國家如歐盟、美國等粉煤灰利用率已達(dá)7090%，我國粉煤灰利用率僅為3040%。水泥是工程建設(shè)中用量最大的膠結(jié)材料，目前中國水泥年產(chǎn)量已經(jīng)突破7億噸，位居世界第一位。但其污染越來越大，不符合經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。長期以來，粉煤灰在我國水泥工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。如今，粉煤灰水泥已成為我國六大水泥品種之一。粉煤灰水泥一般具有水化熱低、千縮性小、后期強(qiáng)度高、泌水率低、有利于高溫季節(jié)施工及遠(yuǎn)距離運輸?shù)葍?yōu)點。但是粉煤灰摻量小、早期強(qiáng)度低、凝結(jié)時間長也是不爭的事實。我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)允許粉煤灰的摻入量為2040%,但實際生產(chǎn)中通常只能摻入20%左右，即便如此粉煤灰水泥的早期強(qiáng)度依然很低。中國專利88102201.2中介紹的粉煤灰水泥粉煤灰摻量為2040%,但是需要加入氫氟酸無水石膏，這對于環(huán)境危害很大。專利CN1220978A中介紹的少熟料早強(qiáng)粉煤灰水泥，粉煤灰摻量為3040%,但是同時需要加入水淬礦渣3040%，實際是礦渣粉煤灰水泥。中國專利94116979.0介紹的濕法生產(chǎn)的粉煤灰水泥，采用了半水石膏，具有凝結(jié)快的特點，但是在工程應(yīng)用中易出現(xiàn)閃凝現(xiàn)象。專利CN1554611A中介紹了一種磷酸粉煤灰水泥，但是其生產(chǎn)過程復(fù)雜，應(yīng)用有局限性，只適用于快速修補工程等。目前還沒有一種使用粉煤灰量超過40%和生產(chǎn)工藝簡單的粉煤灰水泥，并且一般粉煤灰水泥存在凝結(jié)時間長、早期強(qiáng)度低的問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對上述問題，提出一種高摻量粉煤灰水泥，可以把粉煤灰的用量由目前20%的水平提高到40%60%，相應(yīng)地減少熟料用量，從而可以大幅度降低成本，該水泥早期強(qiáng)度高，穩(wěn)定性好。具體技術(shù)方案如下。本發(fā)明提出的高摻量粉煤灰水泥，主要由硅酸鹽水泥熟料和粉煤灰組成，所述高摻量粉煤灰水泥還包含混合石膏、減水劑和激發(fā)劑，所述混合石膏是二水石膏和煅燒石膏的混合物。優(yōu)選地，以所述高摻量粉煤灰水泥的總量計，所述高摻量粉煤灰水泥包含以下質(zhì)量百分比含量的組分粉煤灰40%60%、硅酸鹽水泥熟料占31.5%58.9%、混合石膏1%6%、減水劑O.05%0.5%、激發(fā)劑O.05%2%。優(yōu)選地，所述粉煤灰控制粒度400目篩余不大于10%，所述水泥熟料控制粒度200目篩余不大于10%。優(yōu)選地，在所述混合石膏中，二水石膏和煅燒石膏的重量比為O.110:1。更優(yōu)選地，所述煅燒石膏采用二水石膏、磷石膏和脫硫石膏中的一種或更多種的混合物煅燒而成，煅燒溫度控制在700900℃,在700900℃下保持24小時。優(yōu)選地，所述減水劑為選自木質(zhì)素磺酸鹽、糖蜜、芳香族多環(huán)聚合物的磺酸鹽、萘系減水劑、蒽油減水劑中的一種或更多種。優(yōu)選地，所述激發(fā)劑為碳酸鈉、硫酸鈉、明礬、氯化鈣、氫氧化鉀、碳酸鉀、硅酸鈉中的一種或更多種。更優(yōu)選地，所述高摻量粉煤灰水泥是將所有組分原料混合，球磨110小時，控制粒度為200目篩余不大于10%得到。本發(fā)明的高摻量粉煤灰水泥的制備方法如下將所有組分原料混合，球磨110小時，控制粒度為200目篩余不大于10%，獲得所述高摻量粉煤灰水泥。其中，水泥熟料處理工藝為對水泥熟料進(jìn)行破碎、粉磨，控制粒度200目篩余不大于10%;粉煤灰處理工藝為對粉煤灰進(jìn)行粉磨處理，控制粒度400目篩余不大于10%;混合石膏處理工藝為煅燒石膏采用二水石膏、磷石膏和脫硫石膏中的一種或更多種的混合物煅燒而成，煅燒溫度控制在700900。C,在70090(TC下保持24小時；將煅燒石膏與二水石膏混合，球磨得到混合石膏，控制粒度200目篩余不大于10%;減水劑和激發(fā)劑的處理工藝為將減水劑和激發(fā)劑加工成粉末形式。本發(fā)明的高摻量粉煤灰水泥除了具有一般粉煤灰水泥所具有的污染小、低水化熱、抗堿-集料反應(yīng)、抗硫酸鹽侵蝕、防止鋼筋銹蝕、抗干縮、安定性好等優(yōu)良特性，還解決了早期強(qiáng)度低、凝結(jié)時間長的問題，并且后期強(qiáng)度依然很高。同時因為粉煤灰摻量大，大幅度降低生產(chǎn)成本，所以對于大規(guī)模利用粉煤灰廢棄物、降低水泥生產(chǎn)能耗和成本具有重要意義。具體實施例方式下列以實施例的方式進(jìn)一步解釋本發(fā)明?，F(xiàn)在將本發(fā)明的實施例中所使用的粉煤灰列于表l中，但是本發(fā)明所使用粉煤灰不局限于這些粉煤灰，可以根據(jù)情況進(jìn)行選擇。表l粉煤灰化學(xué)成分<table><row><column>粉煤灰代號</column><column>Si02</column><column>A1203</column><column>Fe203</column><column>Cs0</column><column>Mg0</column><column>Na20</column><column>K20</column><column>Ti02</column><column>燒失量</column></row><row><column>HB—F</column><column>51.31</column><column>32.10</column><column>3.35</column><column>1.64</column><column>0.84</column><column>0.36</column><column>1.12</column><column>1.11</column><column>5.02</column></row><row><column>SD—F</column><column>51.76</column><column>23.84</column><column>12.95</column><column>4.62</column><column>1.68</column><column>0.35</column><column>1.79</column><column>0.87</column><column>1.51</column></row><row><column>HN—F</column><column>37.98</column><column>24.52</column><column>2.89</column><column>4.04</column><column>1.16</column><column>0.43</column><column>0.94</column><column>0.88</column><column>25.58</column></row><table>實施例l采用表1中HB—F粉煤灰，控制粒度400目篩余10%，以二水石膏煅燒石膏=1:2的重量比混合二水石膏和煅燒石膏得到混合石膏，減水劑采用木質(zhì)磺酸鈉；激發(fā)劑采用碳酸鈉與明礬的混合物(碳酸鈉明礬的質(zhì)量比=1:1),將以上各種原料按照表2中所列的質(zhì)量百分比含量混合，球磨，控制總體粒度200目篩余10%。按照GB1344-1999檢驗方法測定性能，測定結(jié)果列于表3中。從結(jié)果可以看到本實施例的水泥達(dá)到GB1344-1999中425標(biāo)號水泥。實施例2采用表1中SD—F粉煤灰，控制粒度400目篩余10%，以二水石膏煅燒石膏=1:IO的重量比混合二水石膏和煅燒石膏得到混合石膏，減水劑采用木質(zhì)磺酸鈉；激發(fā)劑采用氯化鈣與硫酸鈉的混合物(氯化鈣硫酸鈉的質(zhì)量比=1:2)，將以上各種原料按照表2中所列的質(zhì)量百分比含量混合，球磨，控制粒度200目篩余10%。按照GB1344-1999檢驗方法測定性能，測定結(jié)果列于表3中。從結(jié)果可以看到本實施例的水泥達(dá)到GB1344-1999中525標(biāo)號水泥。實施例3采用表1中HN—F粉煤灰，控制粒度400目篩余10%，以二水石膏煅燒石膏=10:l的重量比混合二水石膏和煅燒石膏得到混合石膏，減水劑采用聚次甲基萘磺酸鈉；激發(fā)劑采用氯化鈣與硫酸鈉的混合物(氯化鈣硫酸鈉的質(zhì)量比=1:3),將以上各種原料按照表2中所列的質(zhì)量百分比含量混合，球磨，控制粒度200目篩余10%。按照GB1344-1999檢驗方法測定性能，測定結(jié)果列于表3中。從結(jié)果可以看到本實施例的水泥達(dá)到GB1344-1999中325標(biāo)號水泥。實施例4采用表1中HB—F粉煤灰，控制粒度400目篩余10%，以二水石膏煅燒石膏=1:2的重量比混合二水石膏和煅燒石膏得到混合石膏，減水劑采用木質(zhì)磺酸鈉；激發(fā)劑采用碳酸鈉、明礬與硫酸鈉的混合物(碳酸鈉明礬硫酸鈉的質(zhì)量比=3:2:3)。將以上各種原料按照表2中所列的質(zhì)量百分比含量混合，球磨，控制粒度200目篩余10%。按照GB1344-1999檢驗方法測定性能，測定結(jié)果列于表3中。從結(jié)果可以看到本實施例的水泥達(dá)到GB1344-1999中325標(biāo)號水泥。實施例5采用表1中SD—F粉煤灰，控制粒度400目篩余10%，以二水石膏煅燒石膏=1:IO的重量比混合二水石膏和煅燒石膏得到混合石膏，減水劑采用聚次甲基萘磺酸鈉，激發(fā)劑采用氯化鈣與硫酸鈉的混合物(氯化鈣硫酸鈉的質(zhì)量比=2:1)。將以上各種原料按照表2中所列的質(zhì)量百分比含量混合，球磨，控制粒度200目篩余10%。按照GB1344-1999檢驗方法測定性能，測定結(jié)果列于表3中。從結(jié)果可以看到本實施例的水泥達(dá)到GB1344-1999中525標(biāo)號水泥。實施例6采用表1中HB—F粉煤灰，控制粒度400目篩余10%，以二水石膏煅燒石膏=1:l的重量比混合二水石膏和煅燒石膏得到混合石膏，減水劑采用聚次甲基萘磺酸鈉，激發(fā)劑采用碳酸鈉、硫酸鈉與明礬的混合物(碳酸鈉硫酸鈉明礬的質(zhì)量比=2:2:3)，將以上各種原料按照表2中所列的質(zhì)量百分比含量混合，球磨，控制粒度200目篩余10%。按照GB1344-1999檢驗方法測定性能，測定結(jié)果列于表3中。從結(jié)果可以看到本實施例的水泥達(dá)至ijGB1344-1999中325標(biāo)號水泥。實施例7采用表1中HB—F粉煤灰，控制粒度400目篩余10%，以二水石膏煅燒石膏-l:2的重量比混合二水石膏和煅燒石膏得到混合石膏，減水劑采用聚次甲基蒽磺酸鈉；激發(fā)劑采用碳酸鈉、硫酸鈉、明礬與氯化鈣的混合物(碳酸鈉硫酸鈉明礬氯化鈣的質(zhì)量比=3:2:3:1)。將以上各種原料按照表2中所列的質(zhì)量百分比含量混合，球磨，控制粒度200目篩余10%。按照GB1344-1999檢驗方法測定性能，測定結(jié)果列于表3中。從結(jié)果可以看到本實施例的水泥達(dá)到GB1344-1999中325標(biāo)號水泥。實施例8采用表1中HB—F粉煤灰，控制粒度400目篩余10%，以二水石膏煅燒石膏=1:IO的重量比混合二水石膏和煅燒石膏得到混合石膏，減水劑采用聚次甲基蒽磺酸鈉；激發(fā)劑采用碳酸鈉、硫酸鈉、明礬與氯化鈣的混合物(碳酸鈉硫酸鈉明礬氯化鈣的質(zhì)量比=3:2:3:2)。將以上各種原料按照表2中所列的質(zhì)量百分比含量混合，球磨，控制粒度200目篩余10%。按照GB1344-1999檢驗方法測定性能，測定結(jié)果列于表3中。從結(jié)果可以看到本實施例的水泥達(dá)到GB1344-1999中425標(biāo)號水泥。表2<table><row><column>序號</column><column>粉煤灰%</column><column>水泥熟料%</column><column>混合石膏%</column><column>減水劑%</column><column>激發(fā)劑%</column><column>對應(yīng)的水泥標(biāo)號</column></row><row><column>實施例l</column><column>40</column><column>55</column><column>4</column><column>0.25</column><column>0.75</column><column>425</column></row><row><column>實施例2</column><column>40</column><column>55.5</column><column>3</column><column>0.4</column><column>1.1</column><column>525</column></row><row><column>實施例3</column><column>40</column><column>54</column><column>5</column><column>0.25</column><column>0.75</column><column>325</column></row><row><column>實施例4</column><column>50</column><column>45</column><column>4</column><column>0.3</column><column>0.7</column><column>325</column></row><row><column>實施例5</column><column>50</column><column>44.5</column><column>4</column><column>0.4</column><column>1.1</column><column>525</column></row><row><column>實施例6</column><column>55</column><column>39</column><column>5</column><column>0.25</column><column>0.75</column><column>325</column></row><row><column>實施例7</column><column>60</column><column>33.5</column><column>5</column><column>0.4</column><column>1.1</column><column>325</column></row><row><column>實施例8</column><column>60</column><column>33</column><column>5.5</column><column>0.4</column><column>1.1</column><column>425</column></row><table>按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB1344-1999(礦渣硅酸鹽水泥，火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥及粉煤灰硅酸鹽水泥標(biāo)準(zhǔn))規(guī)定的檢驗方法，檢測實施例13得到的粉煤灰摻量為40%的水泥性能，滿足GB1344-1999中標(biāo)號32.542.5的粉煤灰硅酸鹽水泥標(biāo)準(zhǔn)。具體性能指標(biāo)為初凝時間為90min，終凝時間為160min，3天、7天、28天的抗折強(qiáng)度分別為5.5MPa、7.5MPa、9.9MPa，3天、7天、28天的抗壓強(qiáng)度分別為19.9MPa、29.4MPa、42.5Mpa。采用GB1344-1999規(guī)定的檢驗方法，檢測粉煤灰摻量分別為50%(實施例4和5)、55%(實施例6)、60%(實施例7和8)的水泥，性能如下:粉煤灰摻量50%(實施例4和5):初凝時間為56min，終凝時間為147min，3天、28天的抗折強(qiáng)度分別為4.3MPa、9.0MPa，3天、28天的抗壓強(qiáng)度分別為22.2MPa、52.5Mpa。粉煤灰摻量55%(實施例6):初凝時間為100min，終凝時間為210min，3天、7天、28天的抗折強(qiáng)度分別為3.0MPa、6.1MPa、10.1MPa，3天、7天、28天的抗壓強(qiáng)度分別為11.3MPa、20.3MPa、35,6Mpa，三個月抗壓強(qiáng)度45Mpa。粉煤灰摻量60%(實施例7和8):初凝時間為58min，終凝時間為90min，3天、7天、28天的抗折強(qiáng)度分別為4.5MPa、6.6MPa、8.45MPa，3天、7天、28天的抗壓強(qiáng)度分別為15.1MPa、31.7MPa、48.9MPa，三個月抗壓強(qiáng)度51.8Mpa。從上述性能測定結(jié)果可以看到，本發(fā)明的高摻量粉煤灰水泥可以達(dá)到GB1344-1999粉煤灰硅酸鹽水泥標(biāo)準(zhǔn)中標(biāo)號為325525的水泥的性能。表3粉煤灰水泥實施例性能表<table>complextableseeoriginaldcumentpage9</column></row><table>從表3可以看出，本發(fā)明的高摻量粉煤灰水泥解決了一般粉煤灰水泥凝結(jié)時間長、早期強(qiáng)度低的問題。本發(fā)明的高摻量粉煤灰水泥初終凝時間可調(diào)，并且相對時間較短，早期強(qiáng)度和后期強(qiáng)度都較高。本發(fā)明的高摻量粉煤灰水泥制備方法為粉煤灰大規(guī)模利用及降低水泥生產(chǎn)能耗和成本提供了一條有效途徑。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。權(quán)利要求1.一種高摻量粉煤灰水泥，主要由硅酸鹽水泥熟料和粉煤灰組成，其特征在于所述高摻量粉煤灰水泥還包含混合石膏、減水劑和激發(fā)劑，所述混合石膏是二水石膏和煅燒石膏的混合物。2.如權(quán)利要求l所述的高摻量粉煤灰水泥，其特征在于以所述高摻量粉煤灰水泥的總量計，所述高摻量粉煤灰水泥包含以下質(zhì)量百分比含量的組分粉煤灰40%60%、硅酸鹽水泥熟料占31.5%58.9%、混合石膏1%6%、減水劑0.05%0.5%、激發(fā)劑0.05%2%。3.如權(quán)利要求1或2所述的高摻量粉煤灰水泥，其特征在于所述粉煤灰控制粒度400目篩余不大于tO%，所述水泥熟料控制粒度200目篩余不大于10%。4.如權(quán)利要求1或2所述的高摻量粉煤灰水泥，其特征在于在所述混合石膏中，二水石膏和煅燒石膏的重量比為O.110:1。5.如權(quán)利要求4所述的高摻量粉煤灰水泥，其特征在于所述煅燒石膏采用二水石膏、磷石膏和脫硫石膏中的一種或更多種的混合物煅燒而成，煅燒溫度控制在700900℃，在700900℃下保持24小時。6.如權(quán)利要求1或2所述的高摻量粉煤灰水泥，其特征在于所述減水劑為選自木質(zhì)素磺酸鹽、糖蜜、芳香族多環(huán)聚合物的磺酸鹽、萘系減水劑、蒽油減水劑中的一種或更多種。7.如權(quán)利要求1或2所述的高摻量粉煤灰水泥，其特征在于所述激發(fā)劑為碳酸鈉、硫酸鈉、明礬、氯化鈣、氫氧化鉀、碳酸鉀、硅酸鈉中的一種或更多種。8.如權(quán)利要求1或2所述的高摻量粉煤灰水泥，其特征在于將所有組分原料混合，球磨110小時，控制粒度為200目篩余不大于10%，獲得所述高摻量粉煤灰水泥。9.一種權(quán)利要求18中任一項所述的高摻量粉煤灰水泥的制備方法，其特征在于將所有組分原料混合，球磨110小時，控制粒度為200目篩余不大于10%，獲得所述高摻量粉煤灰水泥；其中，水泥熟料處理工藝為對水泥熟料進(jìn)行破碎、粉磨，控制粒度200目篩余不大于10%;粉煤灰處理工藝為對粉煤灰進(jìn)行粉磨處理，控制粒度400目篩余不大于10%;混合石膏處理工藝為煅燒石膏采用二水石膏、磷石膏和脫硫石膏中的一種或更多種的混合物煅燒而成，煅燒溫度控制在700900℃，在700900℃下保持24小時；將煅燒石膏與二水石膏混合，球磨得到混合石膏，控制粒度200目篩余不大于10%;減水劑和激發(fā)劑的處理工藝為將減水劑和激發(fā)劑加工成粉末形式。全文摘要本發(fā)明的高摻量粉煤灰水泥和制備方法屬于水泥的
技術(shù)領(lǐng)域：
，為了實現(xiàn)一種粉煤灰量超過40％和生產(chǎn)工藝簡單的高摻量粉煤灰水泥，以粉煤灰和水泥熟料為主要原料，分別磨細(xì)處理后，加上少量石膏及適量減水劑和激發(fā)劑，再進(jìn)行混合球磨處理制成的，其各種性能滿足國家粉煤灰水泥標(biāo)準(zhǔn)要求，并且通過本發(fā)明的方法生產(chǎn)的粉煤灰水泥具有粉煤灰摻量大、早期強(qiáng)度高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)成本低、能耗小等特點，對于大規(guī)模利用粉煤灰廢棄物及節(jié)約水泥成本具有重要的意義。文檔編號C04B18/08GK101172801SQ20061011420公開日2008年5月7日申請日期2006年11月1日優(yōu)先權(quán)日2006年11月1日發(fā)明者毅付,楊志賓,韓敏芳申請人:中國礦業(yè)大學(xué)(北京)