专利名称：固硫灰水泥基自流平材料的制作方法
技术领域：
本发明属于建筑材料，涉及一种固硫灰水泥基自流平材料。特别适用作建筑用自流平材料。
背景技术：
固硫灰或固硫渣(即流化床固硫灰渣)，是指含硫煤与固硫剂(一般为石灰石)以一定比例混合后在循环流化床(CFB)锅炉内经850 900°C燃烧固硫后在烟道收集到的飞灰和炉底排放出的渣。流化床固硫灰渣是一种具有特殊性质的燃煤灰渣，相比常见的粉煤灰或渣，因为煤燃烧未达到形成液相的温度，燃烧过程加入了大量的脱硫剂，导致其产生的固硫灰较普通煤粉炉粉煤灰有很大差异，特别是硫含量非常高，难以用常规方式进行利用；固硫灰通常呈现疏松多孔状，因而标准稠度需水量远高于粉煤灰；由于钙质固硫组分加入，使得固硫灰渣具有明显的自硬性。同时也由于固硫组分加入带来的游离氧化钙f-CaO 和硬石膏II -CaSO4组分，使得固硫灰具有非常明显的膨胀性能，对其处理和利用尚存在很多技术上的难题，很难用常规的灰渣利用方式对其进行处理。国内正在大力发展循环流化床电站(CFB)燃烧发电技术，CFB锅炉电厂装机容量2008年已达6300万KW，而有资料表明一台装机总量为30万KW的流化床锅炉每年产生的固煤灰渣量大约为80万吨，因此目前我国循环流化床锅炉发电产出的固硫灰渣已超过1. 5亿吨/年。现有技术中，循环流化床 (CFB)固硫灰的利用技术很少，大量的固硫灰处于简单堆放、任意排放的状态，既占用大量土地资源，污染大气、水源、土壤、海洋和生物环境，甚至还危害人体健康。自流平材料是多材料同水混合而成的液态物质，倒入地面后，这种物质可根据地面的高低不平顺势流动，对地面进行自动找平，并很快干燥，固化后的地面会形成光滑、平整、无缝的新基层；自流平材料按主要基材不同可分为无机系和有机系两大类。无机系自流平材料主要是指石膏基和水泥基自流平材料，有机系自流平材料主要指环氧自流平材料。 有机系自流平材料价格较为昂贵，石膏基自流平材料由于石膏的耐水性较差，呈中性或酸性，对铁件有锈蚀的危险，因而使用范围受到限制。还没有，尚未见用固硫灰制备水泥基自流平砂浆的研究报道。
发明内容
本发明的目的旨在克服现有技术中的不足，提供一种固硫灰水泥基自流平材料。 从而减少固硫灰和固硫渣露天堆放带来的严重污染和土地资源的浪费，促进循环流化床技术的推广和发展，有效利用固硫灰和固硫渣、降低水泥基自流平材料的成本，并且制备出的水泥基自流平材料具有强度高、流动性好、低收缩变形等良好性能。本发明的内容是一种固硫灰水泥基自流平材料，其特征是组成和各组分的重量百分比例包括
固硫灰或/和固硫渣 10 70%、 硅酸盐水泥0 30%、铝酸盐水泥或硫铝酉I盐水泥0 20%无机填料0 -22%、可再分散乳胶粉0 )3.5%、早强剂0 -0.25%、保水剂0 -0.09%、消泡剂0 乂 0.15%、
减水剂0 1. 0%、
缓凝剂0 0. 25%、
本发明的内容中所述的固硫灰水泥基自流平材料的组成和各组分的重量百分比例较好的是包括
固硫灰或/和固硫渣 10 对％、
硅酸盐水泥10 30%、
铝酸盐水泥或硫铝酸盐水泥6 12%、
无机填料13 22%、可再分散乳胶粉1. 0 --3. 5%、早强剂0. 05% 0. 25%、保水剂0. 03 0. 09%、消泡剂0. 05 0. 15%、减水剂0. 04 1. 0%、缓凝剂0. 08 0. 25%、砂28 42%。本发明的内容中所述硅酸盐水泥可以为GB 175-2007中定义的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥或复合硅酸盐水泥等硅酸盐系列水泥；普通硅酸盐水泥可以是四川双马水泥有限公司生产的P. 042. 5R水泥，重庆拉法基生产的P. 042. 5R水泥，安县中联水泥有限公司生产的P. 042. 5R水泥。本发明的内容中所述铝酸盐水泥可以为GB201-2000中定义的铝酸盐水泥，所述硫铝酸盐水泥可以为GB20472-2006定义的硫铝酸盐水泥。铝酸盐水泥可以是法国凯诺斯生产的CA-50铝酸盐水泥，硫铝酸盐水泥可以是四川嘉华企业(集团)股份有限公司生产的 52. 5硫铝酸盐水泥。本发明的内容中所述无机填料可以为重钙粉、轻钙粉、石英粉、重晶石粉等天然或人造无机矿物粉体中的一种或两种以上的混合物。重钙粉可以是四川绵阳国安建材有限公司生产的300目重钙粉，绵阳北川坚石重钙滑石粉厂生产的300目重钙粉，四川力大粉体有限公司生产的325目重钙粉。本发明的内容中所述可再分散乳胶粉可以为乙烯/醋酸乙烯酯共聚物乳胶粉， 乙烯/醋酸乙烯共聚物胶粉，或乙烯/醋酸乙烯/氯乙烯共聚胶粉等可再分散乳胶粉。乙烯/醋酸乙烯酯共聚物乳胶粉可以是德国瓦克公司生产的VINNAPAS 5010N或VINNAPAS 5011L。乙烯/醋酸乙烯/氯乙烯共聚胶粉可以是广州原野实业有限公司生产的DY5040胶粉。本发明的内容中所述早强剂可以为碳酸盐(碳酸钠、碳酸锂等)、氯盐(氯化钾、氯化钠)、硫酸盐(硫酸钾、硫酸钠)、钙盐(甲酸钙、硝酸钙、氯化钙)、有机胺类(三乙醇胺)等中的一种或两种以上的混合物。碳酸锂可以是江西江锂科技有限公司生产的工业级碳酸锂， 碳酸钠可以是成都徐氏化工生产的工业级碳酸钠。本发明的内容中所述保水剂可以为甲基纤维素醚、羟乙基甲基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚、淀粉醚等中的一种或两种以上的混合物。羟乙基甲基纤维素醚可以为日本信越化学工业株式会社生产的甲基羟乙基纤维素醚H300P2或德国拜耳公司生产的甲基羟乙基纤维素醚MT400PVF。羟丙基甲基纤维素醚可以是韩国三星化学品公司生产的 MECELLOSE FMC-60150。本发明的内容中所述消泡剂可以为有机硅消泡剂，或聚乙二醇、脂肪酸复合物和碳氢化合物消泡剂，或高级脂肪醇类消泡剂，或液态碳氢化合物、聚乙二醇和非结晶性二氧化硅的混合物消泡剂。聚乙二醇、脂肪酸复合物和碳氢化合物消泡剂，以及高级脂肪醇类消泡剂可以分别是德国STRUKT0L生产的SB 2320 DL,SB 2052 DL。液态碳氢化合物、聚乙二醇和非结晶性二氧化硅的混合物消泡剂可以为德国MUNZING-CHEMIE公司开发生产的AGITAN P803消泡剂。本发明的内容中所述减水剂可以是木质素磺酸盐减水剂、萘磺酸盐甲醛缩合物减水剂、三聚氰胺系减水剂、氨基磺酸盐减水剂或聚羧酸系减水剂等中的一种或两种以上的混合物。聚羧酸高效减水剂可以是德国巴斯夫公司开发生产的改性聚羧酸醚高效减水剂 MELFLUX 2651F或MELFLUX 1641F，成分为改性聚羧酸醚。三聚氰胺系减水剂可以是德国巴斯夫公司生产的MELEMENT F15G或MELMENT F10，成分为密胺型磺酸化缩聚物。本发明的内容中所述缓凝剂可以为糖类(葡萄糖)、葡萄糖酸钠、葡萄糖酸钾、柠檬酸、柠檬酸钠、柠檬酸钾、酒石酸、酒石酸钠、酒石酸钾、锌盐(氯化锌、硫酸锌、碳酸锌或硝酸锌)、磷酸盐(三聚磷酸钠或六偏磷酸钠)等中的一种或两种以上的混合物。柠檬酸可以是成都徐氏化工有限公司或河南润诚化工产品有限公司生产的无水柠檬酸；酒石酸可以是上海晖禹实业有限公司生产的L型酒石酸。本发明的内容中所述固硫灰是循环流化床排出的固硫灰原灰、经磨机粉磨后的固硫灰或固硫渣经粉磨后变成的固硫灰。较好的是固硫灰或/和固硫渣经粉磨成0. 045mm 筛余小于10%的细粉状固硫灰或/和固硫渣。固硫灰和固硫渣可以是四川内江白马电厂排出的固硫灰和固硫渣，也可以是其它任何企业排放的固硫灰或固硫渣。本发明的内容中所述砂为经干燥的颗粒粒度大小为20 300目的天然或人工砂。本发明内容所述的固硫灰水泥基自流平材料的制备与施工方法是使用固硫灰 (原灰或粉磨后的固硫灰)或/和粉磨后的固硫渣，与硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、无机填料、 20 300目砂及各种外加剂(可再分散乳胶粉、早强剂、保水剂、消泡剂、减水剂、缓凝剂) 按照本发明内容所述比例配料并充分混合制得砂浆干粉料，再按水料比0. 2 0. 5 (即水 砂浆干粉料的重量比为0. 2 0. 5:1)加水拌勻后施工，施工方法依据标准JGJ/T175的规定施工。所述水为符合JGJ63《混凝土用水标准》规定的拌合用水。本发明内容中所述各原料组分均为现有市售建筑用材料。与现有技术相比，本发明具有下列特点和有益效果(1)本发明采用采用固硫灰或/和固硫渣、硅酸盐水泥和铝酸盐水泥为主要原料，自流平材料与水混合后，硅酸盐水泥水化反应产生大量的Ca (OH)2，水化硅酸钙(简称CSH)，水化铝酸钙(简称CAH)，铝酸盐水泥水化产生大量的CAH。固硫灰或/和固硫渣中含有活性S^2 和Al2O3，还有一定量的f-CaO和II _CaS04。其中f_CaO水化生成Ca(OH)2,硬石膏水化生成CaSO4. 2H20可产生膨胀又可提供强度，活性SiO2,活性Al2O3和体系中Ca(OH)2反应生成 CSH和CAH，提供强度；固硫灰中的硬石膏与铝酸盐水泥或硫铝酸盐水泥反应可生成大量的钙矾石，产生膨胀。即固硫灰或/和固硫渣有一定的自硬性和膨胀性；因此，在水泥基自流平砂浆中，由于固硫灰或/和固硫渣的自硬性可取代部分水泥，节约水泥用量，降低成本， 同时其膨胀性可补偿砂浆水化和水分蒸发引起的收缩；制得的的水泥基自流平材料流动度 >140mm，抗压强度 >30MPa, 28d 收缩 <0. 1% ；
(2)本发明采用固硫灰或/和固硫渣为原料制备的水泥基自流平材料，可充分利用循环流化床产生的废渣，减少固硫灰露天堆放时对土地资源的浪费和对自然环境的污染，同时降低水泥基自流平材料的成本，制备出的水泥基自流平材料具有强度高、流动性好、低收缩变形等良好性能特点；
(3)本发明产品原料易得，利于环境保护，施工工序简便，实用性强。
图1是本发明固硫灰水泥基自流平材料的施工工艺流程图。
具体实施例方式下面给出的实施例拟以对本发明作进一步说明，但不能理解为是对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员根据上述本发明的内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。实施例1
一种固硫灰水泥基自流平材料，其组成和各组分的重量百分比例包括固硫灰14%、普通硅酸盐水泥22%、铝酸盐水泥9%、重钙粉16. 5%、可再分散乳胶粉1. 5%、消泡剂0. 07%、聚羧酸减水剂0. 07%、碳酸锂0. 17%、羟乙基甲基纤维素醚0. 06%、柠檬酸0. 1%、砂36. 53% ；
其中所述固硫灰是循环流化床排出的固硫灰原灰或经磨机粉磨后的固硫灰；砂粒度大小控制在20 300目；施工时，按所述的重量百分比例配料并充分混合制得砂浆干粉料，再按水料比0. 230 (即水砂浆干粉料的重量比为0. 230 1)加水拌勻后施工，即经浆料摊铺、养护，可获得性能良好的固硫灰水泥基自流平材料层。该材料的基本性能为 20min流动度损失2mm，初凝时间85min，终凝时间lOOmin，24h抗折强度3. 75，24h抗压强度 16. 4MPa，28d抗折强度7. 98 MPa, 28d抗压强度37. 6MPa，28d拉伸粘结强度1. 12MPa，收缩率 0. 066%ο实施例2
一种固硫灰水泥基自流平材料，其组成和各组分的重量百分比例包括固硫灰18%、普通硅酸盐水泥18%、铝酸盐水泥8%、重钙粉16%、消泡剂0. 1%、可再分散乳胶粉1. 5%、聚羧酸减水剂0. 07%、碳酸锂0. 17%、甲基羟乙基纤维素醚0. 06%、柠檬酸0. 1%、砂38% ；
其中所述固硫灰是循环流化床排出的固硫灰原灰或经磨机粉磨后的固硫灰；砂粒度大小控制在20 300目；施工时，按所述的重量百分比例配料并充分混合制得砂浆干粉料，再按水料比0. 248 (即水砂浆干粉料的重量比为0. 248 1)加水拌勻后施工，即经浆料摊铺、养护，可获得性能良好的固硫灰水泥基自流平材料层。该材料的基本性能为 20min流动度损失4mm，初凝时间95min，终凝时间115min，24h抗折强度4. 23，24h抗压强度 18. 82MPa，28d抗折强度8. 98 MPa, 28d抗压强度35. 65MPa，28d拉伸粘结强度1. 36MPa，收缩率 0. 038%。实施例3
一种固硫灰水泥基自流平材料，其组成和各组分的重量百分比例包括固硫灰和固硫渣(可以任一比例混合)22 %、普通硅酸盐水泥14 %、硫铝酸盐水泥9%、重钙粉14. 5%、可在分散乳胶粉2%、消泡剂0. 1%、聚羧酸减水剂0. 08%、碳酸锂0. 15%、甲基羟乙基纤维素醚 0. 05%、柠檬酸 0. 12%、砂 38% ；
其中所述固硫灰是循环流化床排出的固硫灰原灰或经磨机粉磨后的固硫灰，固硫渣是经粉磨后的固硫渣；砂粒度大小控制在20 300目。施工时，按所述的重量百分比例配料并充分混合制得砂浆干粉料，再按水料比0. 256(即水砂浆干粉料的重量比为0. 256 1) 加水拌勻后施工，即经浆料摊铺、养护，可获得性能良好的固硫灰水泥基自流平材料层。该材料的基本性能为20min流动度损失3mm，初凝时间105min，终凝时间130min，24h抗折强度4. 16MPa，24h抗压强度16. 45MPa，28d抗折强度7. 24MPa，28d抗压强度33. 5MPa，拉伸粘结强度1. 22MPa,收缩率0. 036%。实施例4
一种固硫灰水泥基自流平材料，其组成和各组分的重量百分比例包括固硫灰和经粉磨后的固硫渣10%、普通硅酸盐水泥沈％、铝酸盐或硫铝酸盐水泥7%、重钙17%、可再分散乳胶粉3. 0%、碳酸钠0. 15%、甲基羟乙基纤维素醚0. 05%、消泡剂0. 07%、三聚氰胺系减水剂0. 6 %、酒石酸 0. 1%、砂 36. 03%。该固硫灰水泥基自流平材料的制备与施工方法是将粉磨后的固硫灰和固硫渣， 与普通硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、重钙粉、砂及各种外加剂(可再分散乳胶粉、早强剂、保水剂、消泡剂、减水剂、缓凝剂)按照所述比例配料并充分混合制得砂浆干粉料，再按水料比 0. 2 0. 5(即水砂浆干粉料的重量比为0. 2 0. 5 :1)加水拌勻后施工，即经浆料摊铺、养护，可获得性能良好的固硫灰水泥基自流平材料层。该材料的基本性能为20min流动度损失3mm，初凝时间120min，终凝时间150min，24h抗折强度3. 22MPa，24h抗压强度16. 37MPa， 28d抗折强度8. 25MPa，28d抗压强度32. 2IMPa,拉伸粘结强度1. 42MPa，收缩率0. 07%。实施例5
一种固硫灰水泥基自流平材料，其组成和各组分的重量百分比例包括固硫灰和经粉磨后的固硫渣32%、普通硅酸盐水泥7%、铝酸盐水泥5%、重钙5%、可再分散乳胶粉洲、碳酸钠 0. 15%、甲基羟乙基纤维素醚0. 06%、消泡剂0. 1%、三聚氰胺系减水剂0. 8%、柠檬酸0. 15%、砂 47. 74%。该固硫灰水泥基自流平材料的制备与施工方法同实施例4，省略。实施例6
一种固硫灰水泥基自流平材料，其组成和各组分的重量百分比例包括固硫灰和经粉磨后的固硫渣16%、普通硅酸盐水泥20%、铝酸盐水泥8%、重钙17%、可再分散乳胶粉2. 04%、碳酸钠0. 2%、甲基羟乙基纤维素醚0. 06%、消泡剂0. 08%、三聚氰胺系减水剂0. 5%、柠檬酸 0. 12%、砂 36%。该固硫灰水泥基自流平材料的制备与施工方法同实施例4，省略。实施例7
一种固硫灰水泥基自流平材料，其组成和各组分的重量百分比例包括固硫灰和经粉磨后的固硫渣20%、普通硅酸盐水泥13%、铝酸盐水泥7%、重钙16%、可再分散乳胶粉2. 5%、 碳酸钠0. 2%、甲基羟乙基纤维素醚0. 08%、消泡剂0. 1%、三聚氰胺系减水剂1. 0%、柠檬酸 0. 15%、砂 39. 97%。该固硫灰水泥基自流平材料的制备与施工方法同实施例4，省略。实施例8
一种固硫灰水泥基自流平材料，其组成和各组分的重量百分比例包括固硫灰和经粉磨后的固硫渣对％、普通硅酸盐水泥12%、硫铝酸盐水泥9%、重钙15%、可再分散乳胶粉1. 5%、 碳酸锂0. 15%、甲基羟乙基纤维素醚0. 05%、消泡剂0. 08%、聚羧酸减水剂0. 08%、柠檬酸 0. 15%、砂 37. 99%。该固硫灰水泥基自流平材料的制备与施工方法同实施例4，省略。实施例9
一种固硫灰水泥基自流平材料，其组成和各组分的重量百分比例包括固硫灰和经粉磨后的固硫渣20%、普通硅酸盐水泥18%、铝酸盐水泥7%、重钙15%、可再分散乳胶粉1. 57%、 碳酸锂0. 1%、甲基羟乙基纤维素醚0. 06%、消泡剂0. 07%、三聚氰胺系减水剂0. 5%、柠檬酸 0. 1%、砂 37. 6% ；
该固硫灰水泥基自流平材料的制备与施工方法同实施例4，省略。实施例10— 16:
一种固硫灰水泥基自流平材料，其组成和各组分的重量百分比例包括固硫灰和/或固硫渣10 70%、硅酸盐水泥0 30%、铝酸盐水泥或硫铝酸盐水泥0 20%、无机填料0 22%、可再分散乳胶粉0 3. 5%、早强剂0 0. 25%、保水剂0 0. 09%、消泡剂0 0. 15%、 减水剂0 1. 0%、缓凝剂0 0. 25%、砂0 50%。各实施例中各原料组分的具体重量百分比用量见下表1。表1 各实施例中各原料组分的具体重量百分比用量
权利要求
1.固硫灰水泥基自流平材料，其特征是組成和各组分的重量百分比例包括 固硫灰或/和固硫渣 10 70%、硅酸盐水泥0 30%、铝酸盐水泥或硫铝酸盐水泥0 20%、 无机填料0 22%、可再分散乳胶粉0 3. 5%、早强剂0 0. 25%、保水剂0 0. 09%、消泡剂0 0. 15%、减水剂0 1. 0%、缓凝剂0 0. 25%、砂0 50%。
2.按权利要求1所述的固硫灰水泥基自流平材料，其特征是組成和各组分的重量百 分比例包括固硫灰或/和固硫渣 10 24%、 硅酸盐水泥10 30%、铝酸盐水泥或硫铝酸盐水泥6 12%、 无机填料13 22%、可再分散乳胶粉1. 0 3. 5%、早强剂0. 05% 0. 25%、保水剂0. 03 0. 09%、消泡剂0. 05 0. 15%、减水剂0. 04 1. 0%、缓凝剂0. 08 0. 25%、砂28 42%。
3.按权利要求1或2所述的固硫灰水泥基自流平材料，其特征是所述硅酸盐水泥为 GB 175-2007中定义的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水 泥、粉煤灰硅酸盐水泥或复合硅酸盐水泥。
4.按权利要求1或2所述的固硫灰水泥基自流平材料，其特征是所述无机填料为重 钙粉、轻钙粉、石英粉、重晶石粉中的ー种或两种以上的混合物。
5.按权利要求1或2所述的固硫灰水泥基自流平材料，其特征是所述可再分散乳胶 粉为乙烯/醋酸乙烯酯共聚物乳胶粉、乙烯/醋酸乙烯共聚物胶粉、或乙烯/醋酸乙烯/氯 乙烯共聚胶粉。
6.按权利要求1或2所述的固硫灰水泥基自流平材料，其特征是所述早强剂为碳酸 盐、氯盐、硫酸盐、钙盐、有机胺类中的ー种或两种以上的混合物。
7.按权利要求1或2所述的固硫灰水泥基自流平材料，其特征是所述保水剂为甲基 纤维素醚、羟乙基甲基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚、淀粉醚中的ー种或两种以上的混合 物。
8.按权利要求1或2所述的固硫灰水泥基自流平材料，其特征是所述消泡剂为有机硅消泡剂，或聚乙二醇、脂肪酸复合物和碳氢化合物消泡剂，或高级脂肪醇类消泡剂，或液态碳氢化合物、聚乙二醇和非结晶性二氧化硅的混合物消泡剂。
9.按权利要求1或2所述的固硫灰水泥基自流平材料，其特征是所述减水剂是木质素磺酸盐减水剂、萘磺酸盐甲醛缩合物减水剂、三聚氰胺系减水剂、氨基磺酸盐减水剂、聚羧酸系减水剂中的一种或两种以上的混合物。
10.按权利要求1或2所述的固硫灰水泥基自流平材料，其特征是所述缓凝剂为糖类、葡萄糖酸钠、葡萄糖酸钾、柠檬酸、柠檬酸钠、柠檬酸钾、酒石酸、酒石酸钠、酒石酸钾、锌盐、磷酸盐中的一种或两种以上的混合物。
全文摘要
本发明公开了一种固硫灰水泥基自流平材料，其特征是组成和各组分的重量百分比例包括固硫灰或/和固硫渣10～70%、硅酸盐水泥0～30%、铝酸盐水泥或硫铝酸盐水泥0～20%、无机填料0～22%、可再分散乳胶粉0～3.5%、早强剂0～0.25%、保水剂0～0.09%、消泡剂0～0.15%、减水剂0～1.0%、缓凝剂0～0.25%、砂0～50%。本发明采用固硫灰或/和固硫渣等为原料制备水泥基自流平材料，可充分利用循环流化床排出的固硫灰或渣，减少固硫灰或渣露天堆放时对土地资源的浪费和对自然环境的污染，降低自流平材料成本，制得的水泥基自流平材料具有强度高、流动性好、低收缩变形等特点。
文档编号C04B28/08GK102515673SQ201110420518
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月15日 优先权日2011年12月15日
发明者卢忠远, 徐迅, 范晓玲 申请人:西南科技大学