专利名称：高活性多矿物组分掺合料料浆及其制备方法
技术领域：
本发明属于建筑材料类，具体涉及一种高活性多矿物组分掺合料料浆及其制备方法。
背景技术：
随着我国社会发展，城市改造和建筑工业的发展速度加快，废弃物排放量在逐渐增加，特别是含水率高、活性低的工业废弃物难以再回收利用，例如废弃水泥浆体、湿排粉煤灰等。废弃水泥浆体主要是清洗混凝土搅拌运输设备时产生的废弃物，据统计，我国每年混凝土使用量约为20亿m3，废弃水泥浆体排放量约5000万t左右；粉煤灰的收尘工艺主要有干排与湿排2种，大多数火力发电厂为了便于贮运，一般采取干收湿排或湿收湿排的方法，至今我国粉煤灰堆存累积量已达13多亿吨，占地50多万亩。此类废弃物的处理方法大多是运到郊区填沟平壑或任意堆积，即需要占用大量的空地存放，又严重污染着人们赖以生存的自然环境，成为城市的一大公害，由此引发的环境问题十分突出。
一方面废弃物排放不可避免，另一方面混凝土的可持续发展与资源供需的矛盾日益突出，关于再回收利用工业废弃物的问题已成为材料工作者关注的焦点。目前，利用湿排粉煤灰的研究已有大量报道主要用于制备水泥混合材、混凝土掺合料、部分耐水要求不高的基础填充工程等，但是存在湿排粉煤灰利用率低、耗能费用高、制品质量差等问题；但关于高效利用废弃水泥浆体的技术研究至今未见系统研究报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低成本、高利废率、高活性的高活性多矿物组分掺合料料浆及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是一种高活性多矿物组分掺合料料浆，其特征在于它主要由废弃水泥浆体中基质胶凝组分、湿排粉煤灰、改性剂和水经湿磨磨制而成，各组份所占质量份数为基质胶凝组分固含量40-60、湿排粉煤灰固含量40-60、改性剂1-5、水80-100；所述的改性剂由增强剂、表面改性剂及活化剂组成，增强剂、表面改性剂及活化剂各占改性剂质量百分比为增强剂10-30、表面改性剂20-40、活化剂30-50。
所述废弃水泥浆体含水率30-40％，游离氧化钙含量≤2.5％，三氧化硫含量≤3％，含砂率≤10％；勃氏比表面积为300-400m2/Kg。
所述湿排粉煤灰含水率25-35％，游离氧化钙含量≤2.5％，三氧化硫含量≤3％，含碳量≤12％；勃氏比表面积为350-400m2/Kg。
所述的增强剂为Na2CO3或三乙醇胺(TEA)等；所述的表面改性剂为聚羧酸系减水剂或高效萘系减水剂；所述的活化剂为Na2SiO4或Na2SO4等。
上述一种高活性多矿物组分掺合料料浆的制备方法，其特征在于它包括如下步骤1)原料选取a.选取废弃水泥浆体，测定废弃水泥浆体实际含水率及含砂率，通过有效的筛分将其中的砂、石分离出来，所得基质胶凝组分陈化备用；所述废弃水泥浆体含水率30-40％，游离氧化钙含量≤2.5％，三氧化硫含量≤3％，含砂率≤10％；勃氏比表面积为300-400m2/Kg；b.选取湿排粉煤灰，测定湿排粉煤灰实际含水率及其含碳量，陈化备用；所述湿排粉煤灰含水率25-35％，游离氧化钙含量≤2.5％，三氧化硫含量≤3％，含碳量≤12％；勃氏比表面积为350-400m2/Kg；2)改性剂配制按增强剂、表面改性剂及活化剂各占改性剂质量百分比为增强剂10-30、表面改性剂20-40、活化剂30-50选取增强剂、表面改性剂及活化剂混合而成，备用；3)按废弃水泥浆体中基质胶凝组分固含量、湿排粉煤灰固含量、改性剂和水各组成所占质量份数为基质胶凝组分固含量40-60、湿排粉煤灰固含量40-60、改性剂1-5、水80-100，混合经湿磨磨制5-15min，得产品。
本发明高活性多矿物组分掺合料料浆各组分的主要作用为废弃水泥浆体主要成分是水化硅酸钙、水化铝酸钙、氢氧化钙、钙矾石及部分未水化的水泥熟料，其钙、硅含量较高。在机械湿磨作用下，硬化水泥浆体被细化，其中未水化颗粒外部水化层被剥离，又可以发挥水化活性；水化硅酸钙、水化铝酸钙在机械力作用下处于界稳状态，具有再次水化的自发性。
湿排粉煤灰由于其本身含有较高含量的氧化硅和氧化铝，在采用物理和化学激发共同作用下，有水化产物水化硅酸钙和钙矾石等晶体生成。
增强剂选用Na2CO3、三乙醇胺(TEA)等。一方面可激发粉煤灰活性，用于提高体系早期强度及早期水化程度；另一方面有助磨作用，可提高湿磨效率及效果。
表面改性剂选用聚羧酸系或高效萘系减水剂等。用于改善料浆物理性能，包括助磨性、料浆流动性、稳定性及分散性等。
活化剂选用Na2SiO4或Na2SO4等用于粉煤灰活性激发，提高料浆的水化程度。
高活性多矿物组分掺合料料浆活性激发机理分析废弃水泥浆体中钙、硅含量高，而湿排粉煤灰中硅、铝含量高，活性钙含量偏低，二者的混合为湿排粉煤灰提供了水化发应时必须的钙。在机械湿磨作用下，硬化水泥浆体被细化，其中未水化颗粒外部水化层被剥离，又可以继续发挥水化活性；水化硅酸钙、水化铝酸钙在机械力作用下处于界稳状态，具有再次水化的自发性；在湿磨及放置过程中，粉煤灰金属离子的溶出和Si-O键断裂，粉煤灰粒子表面可形成一层多孔的高硅膜，使得其粒子表面的聚合度降低，有利于加快粉煤灰的二次水化反应。
本发明具有如下有益效果1、物理和化学双重激发有利于促进废弃水泥浆体和湿排粉煤灰的水化反应，激发其早期活性，具有高活性，可以较大掺量应用于混凝土拌制生产中；
2、明显改善新拌混凝土的工作性能，有效控制新拌混凝土坍落度的经时损失；3、可大量利用废弃水泥浆体和湿排粉煤灰，利废率高，生产工艺简单，成本低廉。本发明将废弃水泥浆体和湿排粉煤灰混合经湿磨，配制成矿物掺合料料浆，用于替代水泥配制商品混凝土，即能降低成本，减少一次性资源利用量，又资源化利用了固体废弃物；可以很好地解决目前大量废弃水泥浆体和湿排粉煤灰无法充分应用的现实，大大减少工业废料对环境的污染，有显著的社会经济和环境效益。
图1为本发明的制备流程图具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例，实施例不应视作对本发明的限定。
实施例1如图1所示，一种高活性多矿物组分掺合料料浆制备方法，它包括如下步骤1)原料选取a.选取废弃水泥浆体，测定废弃水泥浆体实际含水率及含砂率，通过有效的筛分将其中的砂、石分离出来，所得基质胶凝组分陈化备用；所述废弃水泥浆体含水率30-40％，游离氧化钙含量≤2.5％，三氧化硫含量≤3％，含砂率≤10％；勃氏比表面积为300-400m2/Kg；b.选取湿排粉煤灰，测定湿排粉煤灰实际含水率及其含碳量，陈化备用；所述湿排粉煤灰含水率25-35％，游离氧化钙含量≤2.5％，三氧化硫含量≤3％，含碳量≤12％；勃氏比表面积为350-400m2/Kg；2)改性剂配制按表1选取增强剂、表面改性剂及活化剂混合而成，备用；3)按表1的配合比选取废弃水泥浆体中基质胶凝组分固含量、湿排粉煤灰固含量、改性剂和水；混合经湿磨磨制5-15min，得产品。
一种高活性多矿物组分掺合料料浆配合比见表1。
表1一种高活性多矿物组分掺合料料浆的湿磨配合比/质量份数
高活性多矿物组分掺合料料浆性能见表2。
表2高活性多矿物组分掺合料料浆性能指标
净浆实验合配比及力学性能测试结果见表3。
表3净浆实验合配比及力学性能测试
如表2所示，所制掺合料料浆粘度低，流动性能良好；通过搅拌装置可使料浆均化，降低其析水率，满足使用要求。如表3所示，试件A1、A2、A3分别掺加20％料浆固含量a、b、c，其各龄期强度都接近纯水泥试件0，可满足工业生产需求，试件A2各龄期强度相对较高；试件A4为掺加30％料浆固含量b，其各龄期强度低于A2，但也可满足工业需求。
实施例2一种高活性矿物掺合料料浆的制备方法，它包括如下步骤1)原料选取a.选取废弃水泥浆体，测定废弃水泥浆体实际含水率及含砂率，通过有效的筛分将其中的砂、石分离出来，所得基质胶凝组分陈化备用；所述废弃水泥浆体含水率30-40％，游离氧化钙含量≤2.5％，三氧化硫含量≤3％，含砂率≤10％；勃氏比表面积为300-400m2/Kg；b.选取湿排粉煤灰，测定湿排粉煤灰实际含水率及其含碳量，陈化备用；所述湿排粉煤灰含水率25-35％，游离氧化钙含量≤2.5％，三氧化硫含量≤3％，含碳量≤12％；勃氏比表面积为350-400m2/Kg；2)改性剂配制按增强剂、表面改性剂及活化剂各占改性剂质量百分比为增强剂15、表面改性剂35、活化剂50选取增强剂、表面改性剂及活化剂混合而成，备用；所述的增强剂为三乙醇胺，所述的表面改性剂为聚羧酸系减水剂；所述的活化剂为硅酸钠；3)按基质胶凝组分固含量、湿排粉煤灰固含量、水和改性剂各组成所占质量份数为基质胶凝组分固含量50、改性剂50，水85，改性剂2.4混合经湿磨磨制10min，得产品。
实施例3一种高活性湿排粉煤灰掺合料料浆的制备方法，它包括如下步骤1)原料选取a.选取废弃水泥浆体，测定废弃水泥浆体实际含水率及含砂率，通过有效的筛分将其中的砂、石分离出来，所得基质胶凝组分陈化备用；所述废弃水泥浆体含水率30-40％，游离氧化钙含量≤2.5％，三氧化硫含量≤3％，含砂率≤10％；勃氏比表面积为300-400m2/Kg；b.选取湿排粉煤灰，测定湿排粉煤灰实际含水率及其含碳量，陈化备用；所述湿排粉煤灰含水率25-35％，游离氧化钙含量≤2.5％，三氧化硫含量≤3％，含碳量≤12％；勃氏比表面积为350-400m2/Kg；2)改性剂配制按增强剂、表面改性剂及活化剂各占改性剂质量百分比为增强剂29、表面改性剂35、活化剂36选取增强剂、表面改性剂及活化剂混合而成，备用；所述的增强剂为Na2CO3，所述的表面改性剂为高效萘系减水剂；所述的活化剂为硅酸钠；3)按基质胶凝组分固含量、湿排粉煤灰固含量、水和改性剂各组成所占质量份数为基质胶凝组分固含量60、湿排粉煤灰固含量40、水90、改性剂1，混合经湿磨磨制15min，得产品。
实施例4一种高活性多矿物组分掺合料料浆的制备方法，它包括如下步骤1)原料选取a.选取废弃水泥浆体，测定废弃水泥浆体实际含水率及含砂率，通过有效的筛分将其中的砂、石分离出来，所得基质胶凝组分陈化备用；所述废弃水泥浆体含水率30-40％，游离氧化钙含量≤2.5％，三氧化硫含量≤3％，含砂率≤10％；勃氏比表面积为300-400m2/Kg；b.选取湿排粉煤灰，测定湿排粉煤灰实际含水率及其含碳量，陈化备用；所述湿排粉煤灰含水率25-35％，游离氧化钙含量≤2.5％，三氧化硫含量≤3％，含碳量≤12％；勃氏比表面积为350-400m2/Kg；2)改性剂配制按增强剂、表面改性剂及活化剂各占改性剂质量百分比为增强剂10、表面改性剂40、活化剂50选取增强剂、表面改性剂及活化剂混合而成，备用；所述的增强剂为Na2CO3，所述的表面改性剂为萘系减水剂；所述的活化剂为硫酸钠；3)按废弃水泥浆体中基质胶凝组分固含量、湿排粉煤灰固含量、改性剂和水各组成所占质量份数为基质胶凝组分固含量40、湿排粉煤灰固含量40、改性剂5、水100，混合经湿磨磨制5min，得产品。
实施例5一种高活性多矿物组分掺合料料浆的制备方法，它包括如下步骤1)原料选取a.选取废弃水泥浆体，测定废弃水泥浆体实际含水率及含砂率，通过有效的筛分将其中的砂、石分离出来，所得基质胶凝组分陈化备用；所述废弃水泥浆体含水率30-40％，游离氧化钙含量≤2.5％，三氧化硫含量≤3％，含砂率≤10％；勃氏比表面积为300-400m2/Kg；b.选取湿排粉煤灰，测定湿排粉煤灰实际含水率及其含碳量，陈化备用；所述湿排粉煤灰含水率25-35％，游离氧化钙含量≤2.5％，三氧化硫含量≤3％，含碳量≤12％；勃氏比表面积为350-400m2/Kg；2)改性剂配制按增强剂、表面改性剂及活化剂各占改性剂质量百分比为增强剂30、表面改性剂40、活化剂30选取增强剂、表面改性剂及活化剂混合而成，备用；所述的增强剂为Na2CO3，所述的表面改性剂为萘系减水剂；所述的活化剂为硫酸钠；3)按废弃水泥浆体中基质胶凝组分固含量、湿排粉煤灰固含量、改性剂和水各组成所占质量份数为基质胶凝组分固含量60、湿排粉煤灰固含量60、改性剂5、水80，混合经湿磨磨制15min，得产品。
本发明的废弃水泥浆体中基质胶凝组分、湿排粉煤灰、改性剂和水原料的上下限取值以及区间值都能实现本发明，改性剂的增强剂、表面改性剂、活化剂的上下限取值以及区间值都能实现本发明，在此就不一一列举实施例。
权利要求
1.一种高活性多矿物组分掺合料料浆，其特征在于它主要由废弃水泥浆体中基质胶凝组分、湿排粉煤灰、改性剂和水经湿磨磨制而成，各组份所占质量份数为基质胶凝组分固含量40-60、湿排粉煤灰固含量40-60、改性剂1-5、水80-100；所述的改性剂由增强剂、表面改性剂及活化剂组成，增强剂、表面改性剂及活化剂各占改性剂质量百分比为增强剂10-30、表面改性剂20-40、活化剂30-50。
2.根据权利要求1所述的一种高活性多矿物组分掺合料料浆，其特征在于所述废弃水泥浆体含水率30-40％，游离氧化钙含量≤2.5％，三氧化硫含量≤3％，含砂率≤10％；勃氏比表面积为300-400m2/Kg。
3.根据权利要求1所述的一种高活性多矿物组分掺合料料浆，其特征在于所述湿排粉煤灰含水率25-35％，游离氧化钙含量≤2.5％，三氧化硫含量≤3％，含碳量≤12％；勃氏比表面积为350-400m2/Kg。
4.根据权利要求1所述的一种高活性多矿物组分掺合料料浆，其特征在于所述的增强剂为Na2CO3或三乙醇胺。
5.根据权利要求1所述的一种高活性多矿物组分掺合料料浆，其特征在于所述的表面改性剂为聚羧酸系减水剂或高效萘系减水剂。
6.根据权利要求1所述的一种高活性多矿物组分掺合料料浆，其特征在于所述的活化剂为Na2SiO4或Na2SO4。
7.如权利要求1所述的一种高活性多矿物组分掺合料料浆的制备方法，其特征在于它包括如下步骤1)原料选取a.选取废弃水泥浆体，测定废弃水泥浆体实际含水率及含砂率，通过有效的筛分将其中的砂、石分离出来，所得基质胶凝组分陈化备用；所述废弃水泥浆体含水率30-40％，游离氧化钙含量≤2.5％，三氧化硫含量≤3％，含砂率≤10％；勃氏比表面积为300-400m2/Kg；b.选取湿排粉煤灰，测定湿排粉煤灰实际含水率及其含碳量，陈化备用；所述湿排粉煤灰含水率25-35％，游离氧化钙含量≤2.5％，三氧化硫含量≤3％，含碳量≤12％；勃氏比表面积为350-400m2/Kg；2)改性剂配制按增强剂、表面改性剂及活化剂各占改性剂质量百分比为增强剂10-30、表面改性剂20-40、活化剂30-50选取增强剂、表面改性剂及活化剂混合而成，备用；3)按废弃水泥浆体中基质胶凝组分固含量、湿排粉煤灰固含量、改性剂和水各组成所占质量份数为基质胶凝组分固含量40-60、湿排粉煤灰固含量40-60、改性剂1-5、水80-100，混合经湿磨磨制5-15min，得产品。
8.根据权利要求7所述的一种高活性多矿物组分掺合料料浆的制备方法，其特征在于所述的增强剂为Na2CO3或三乙醇胺；所述的表面改性剂为聚羧酸系减水剂或高效萘系减水剂；所述的活化剂为Na2SiO4或Na2SO4。
全文摘要
本发明涉及一种高活性多矿物组分掺合料料浆及其制备方法。一种高活性多矿物组分掺合料料浆，其特征在于它主要由废弃水泥浆体中基质胶凝组分、湿排粉煤灰、改性剂和水经湿磨磨制而成，各组份所占质量份数为基质胶凝组分固含量40－60、湿排粉煤灰固含量40－60、改性剂1－5、水80－100；所述的改性剂由增强剂、表面改性剂及活化剂组成，增强剂、表面改性剂及活化剂各占改性剂质量百分比为增强剂10－30、表面改性剂20－40、活化剂30－50。本发明同时利用了废弃水泥浆体、湿排粉煤灰2种工业废渣，利废率高，并且具有生产工艺简单，成本低，活性高，所配制混凝土制品质量高等特点。
文档编号C04B18/08GK1931776SQ20061012472
公开日2007年3月21日 申请日期2006年10月10日 优先权日2006年10月10日
发明者马保国, 张美香, 张武权, 罗忠涛, 鄢佳佳 申请人:武汉理工大学