一种中性钠盐碱激发低钙粉煤灰水泥及其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种中性钠盐碱激发低钙粉煤灰水泥及其使用方法。
【背景技术】
[0002]目前每年生产的普通硅酸盐水泥(OPC) 33亿吨，生产每吨OPC需要1.5吨的原材料。水泥行业是第3大温室效应的影响者(占5?8%)，消耗5%全球能源。
[0003]1979年，Davidovits提出了地聚合物水泥，它原材料来源广泛，制备技术简单。与OPC相比，地聚合物水泥节约3/5的能源，CO2排放量减少80%?90%。与普通混凝土相比，采用地聚合物水泥配制的混凝土具有较好的耐久性，包括抗化学腐蚀、抗冻融、低氯离子渗透率、耐磨性，温度稳定性，不会产生碱骨料反应，且具有早期强度高和体积稳定好等优点。然而，它需要在强碱和高温下才能激发出活性。
[0004]粉煤灰分为高钙与低钙两种类型，高钙粉煤灰其氧化钙含量大于10%，是一种既含有一定数量水硬性晶体矿物又含有潜在活性物质的材料，因此其具有自硬性，活性较高。低钙粉煤灰其氧化钙含量低于10%，不具有自硬性，活性比高钙粉煤灰的低。目前我国针对中性钠盐碱激发低钙粉煤灰水泥的专利，只有泛及到采用木质素磺酸钙、碳酸钠、氧化钙等作为复合助磨激发剂，以提高粉煤灰活性的方法，如专利CN201110160730.4，此方法通过粉磨(机械改性)的方式，改变粉煤灰的表面性质，进而提高粉煤灰的活性。此法缺点在于操作工艺较为复杂(如需将粉煤灰磨细至比表面积高达700m2/kg)，且成本较高。此外对粉煤灰的利用率尚不高，只有30%。涉及碱激发粉煤灰水泥的专利如CN201010155899.6，该专利涉及一种污泥-高钙粉煤灰碱激发水泥及其制备方法，提高了对污泥和高钙粉煤灰的利用，但成本较高。涉及中性钠盐碱激发低钙粉煤灰水泥的专利还未查到。国内粉煤灰的中大部分为低钙粉煤灰，且利用率较低。因此，寻找一种操作工艺简单，成本较低、能尽可能提高低钙粉煤灰利用率的方法就显得尤为紧迫。
[0005]本发明采用的中性钠盐碱激发低钙粉煤灰水泥与传统普通硅酸盐水泥相比，具有成本低、CO2排放少，生产过程能耗少，能消耗大量工业废料等优点。能解决中性钠盐碱激发低钙粉煤灰水泥早期强度低，强度增长慢等问题。在混凝土制品和预制构件生产领域中具有广阔的应用前景。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种中性钠盐碱激发低钙粉煤灰水泥及其使用方法，具有低碳环保、成本低、抗压强度高等优点，社会和环保效益显著。
[0007]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种中性钠盐碱激发低钙粉煤灰水泥由低钙粉煤灰、普通硅酸盐水泥和硫酸钠组成。
[0008]按重量百分数计，低钙粉煤灰50?70%、普通硅酸盐水泥30?50%，二者的重量百分数之和为100%，外加硫酸钠的重量为低钙粉煤灰与普通硅酸盐水泥重量之和的3?5%。
[0009]所述的低钙粉煤灰中氧化钙的含量低于1wt.%。
[0010]使用方法:先将低钙粉煤灰、普通硅酸盐水泥和硫酸钠干拌5min，形成中性钠盐碱激发低钙粉煤灰水泥，然后加入中性钠盐碱激发低钙粉煤灰水泥重量0.25?0.35%的水，先低速搅拌300s，再高速搅拌90s，得到均匀的中性钠盐碱激发低钙粉煤灰水泥净浆；先标准养护I天，然后再采用蒸压养护。
[0011]本发明的显著优点在于:
(I)中性钠盐碱激发粉煤灰水泥凝结时间较合适，避免了传统碱激发水泥凝结时间过快的缺点。
[0012](2)大大降低了成本，若以粉煤灰140元/吨，硫酸钠600元/吨，42.5普通硅酸盐水泥480元/吨计算，其材料成本仅需288.5元/吨，大大低于42.5普通硅酸盐水泥的成本，具有很好的经济效益。
[0013](3)结合了化学激发(如中性钠盐激发)和热激发(如蒸压养护)的方式，使粉煤灰的活性能够充分发挥，在胶凝材料中低钙粉煤灰的比例占到50%?70%，为低钙粉煤灰的高效利用提供了途径。
[0014](4)所需原料(粉煤灰、42.5普通硅酸盐水泥和硫酸钠)来源广泛，且无需对原材料进行额外的加工处理，操作流程简便，与普通硅酸盐水泥的使用类似，只需直接将几种原料混合加水搅拌即可。
[0015](5)采用蒸压工艺，提高产品的力学性能，缩短养护时间，进而缩短了生产周期，为其工业化应用提供了可能性，在混凝土制品和预制构件领域具有很广阔的应用前景。
【具体实施方式】
[0016]—种中性钠盐碱激发低钙粉煤灰水泥由低钙粉煤灰、普通硅酸盐水泥和硫酸钠组成。
[0017]按重量百分数计，低钙粉煤灰50?70%、普通硅酸盐水泥30?50%，二者的重量百分数之和为100%，外加硫酸钠的重量为低钙粉煤灰与普通硅酸盐水泥重量之和的3?5%。
[0018]所述的低钙粉煤灰中氧化钙的含量低于1wt.%。
[0019]使用方法:先将低钙粉煤灰、普通硅酸盐水泥和硫酸钠干拌5min，形成中性钠盐碱激发低钙粉煤灰水泥，然后加入中性钠盐碱激发低钙粉煤灰水泥重量0.25?0.35%的水，先低速搅拌300s，再高速搅拌90s，得到均匀的中性钠盐碱激发低钙粉煤灰水泥净浆；先标准养护I天，然后再采用蒸压养护。
[0020]为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合【具体实施方式】对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。
[0021]实施例1
一种中性钠盐碱激发低钙粉煤灰水泥由低钙粉煤灰、普通硅酸盐水泥和硫酸钠组成。按照重量百分数，所述低钙粉煤灰(购自于上海宝田新型建材有限公司)II级灰，掺量为70% ;所述普通硅酸盐水泥(购自于福建炼石水泥有限公司)型号为P.0 42.5，掺量为30% ;外加所述硫酸钠(购自于长乐德润化工有限公司)质量为低钙粉煤灰与普通硅酸盐水泥质量之和的5%。
[0022]使用方法步骤为:先将低钙粉煤灰、普通硅酸盐水泥和硫酸钠按比例倒入净浆搅拌机中干拌5min，然后加入低钙粉煤灰、普通硅酸盐水泥及硫酸钠质量之和0.25倍的水搅拌。先低速搅拌300s，再高速搅拌90s，搅拌成均匀的胶凝材料。将所制硫酸钠碱激发低钙粉煤灰水泥净浆采用先标准养护I天，然后再采用蒸压养护(在压力1.2MPa和温度180°C高压釜中养护12h，升温和降温时间均为2h)的养护工艺。
[0023]经试验测试，采用本发明中性钠盐碱激发低钙粉煤灰水泥制成的试块的28天抗压强度比标准养护下P.0 42.5普通硅酸盐水泥制成的试块高9.09%ο
[0024]实施例2
一种中性钠盐碱激发低钙粉煤灰水泥由低钙粉煤灰、普通硅酸盐水泥和硫酸钠组成。按照重量百分数，所述低钙粉煤灰(购自于上海宝田新型建材有限公司)II级灰，掺量为60% ;所述普通硅酸盐水泥(购自于福建炼石水泥有限公司)型号为P.0 42.5，掺量为40% ;外加所述硫酸钠(购自于长乐德润化工有限公司)质量为低钙粉煤灰与普通硅酸盐水泥质量之和的4%。
[0025]使用方法步骤为:先将低钙粉煤灰、普通硅酸盐水泥和硫酸钠按比例倒入净浆搅拌机中干拌5min，然后加入低钙粉煤灰、普通硅酸盐水泥及硫酸钠质量之和0.3倍的水搅拌。先低速搅拌300s，再高速搅拌90s，搅拌成均匀的胶凝材料。将所制硫酸钠碱激发低钙粉煤灰水泥净浆采用先标准养护I天，然后再采用蒸压养护(在压力1.2MPa和温度180°C高压釜中养护12h，升温和降温时间均为2h)的养护工艺。
[0026]经试验测试，采用本发明中性钠盐碱激发低钙粉煤灰水泥制成的试块的28天抗压强度比标准养护下P.0 42.5普通硅酸盐水泥制成的试块高11.17%。
[0027]实施例3
一种中性钠盐碱激发低钙粉煤灰水泥由低钙粉煤灰、普通硅酸盐水泥和硫酸钠组成。按照重量百分数，所述低钙粉煤灰(购自于上海宝田新型建材有限公司)II级灰，掺量为50% ;所述普通硅酸盐水泥(购自于福建炼石水泥有限公司)型号为P.0 42.5，掺量为50% ;外加所述硫酸钠(购自于长乐德润化工有限公司)质量为低钙粉煤灰与普通硅酸盐水泥质量之和的3%。
[0028]使用方法步骤为:先将低钙粉煤灰、普通硅酸盐水泥和硫酸钠按比例倒入净浆搅拌机中干拌5min，然后加入低钙粉煤灰、普通硅酸盐水泥及硫酸钠质量之和0.35倍的水搅拌。先低速搅拌300s，再高速搅拌90s，搅拌成均匀的胶凝材料。将所制硫酸钠碱激发低钙粉煤灰水泥净浆采用先标准养护I天，然后再采用蒸压养护(在压力1.2MPa和温度180°C高压釜中养护12h，升温和降温时间均为2h)的养护工艺。
[0029]经试验测试，采用本发明中性钠盐碱激发低钙粉煤灰水泥制成的试块的28天抗压强度比标准养护下P.0 42.5普通硅酸盐水泥制成的试块高8.11%。
[0030]以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【主权项】
1.一种中性钠盐碱激发低钙粉煤灰水泥，其特征在于:由低钙粉煤灰、普通硅酸盐水泥和硫酸钠组成。2.根据权利要求1所述的中性钠盐碱激发低钙粉煤灰水泥，其特征在于:按重量百分数计，低钙粉煤灰50?70%、普通硅酸盐水泥30?50%，二者的重量百分数之和为100%，夕卜加硫酸钠的重量为低钙粉煤灰与普通硅酸盐水泥重量之和的3?5%。3.根据权利要求1所述的中性钠盐碱激发低钙粉煤灰水泥，其特征在于:所述的低钙粉煤灰中氧化钙的含量低于1wt.%。4.一种如权利要求1所述的中性钠盐碱激发低钙粉煤灰水泥的使用方法，其特征在于:先将低钙粉煤灰、普通硅酸盐水泥和硫酸钠干拌5min，形成中性钠盐碱激发低钙粉煤灰水泥，然后加入中性钠盐碱激发低钙粉煤灰水泥重量0.25?0.35%的水，先低速搅拌300s，再高速搅拌90s，得到均匀的中性钠盐碱激发低钙粉煤灰水泥净浆；先标准养护I天，然后再采用蒸压养护。
【专利摘要】本发明公开了一种中性钠盐碱激发低钙粉煤灰水泥及其使用方法，由低钙粉煤灰、普通硅酸盐水泥作为主要原料，掺入中性钠盐作为激发剂，加水搅拌形成中性钠盐碱激发低钙粉煤灰水泥净浆，采用先标准养护一天再蒸压养护的养护工艺。该中性钠盐碱激发低钙粉煤灰水泥具有低碳环保、成本低、抗压强度高等特点，具有非常好的经济、社会和环保效益，适合于在混凝土制品和预制构件领域中大规模推广应用。
【IPC分类】C04B7/26
【公开号】CN105130224
【申请号】CN201510402506
【发明人】季韬, 郑登登, 叶志耿, 吴怀中, 梁咏宁
【申请人】福州大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年7月10日