专利名称：：一种混凝土外掺复合材料及其制备方法
技术领域：
：本发明涉及建筑材料，具体是一种混凝土外掺复合材料及其制备方法。
背景技术：
：火力发电的副产品粉煤灰按其氧化钙、游离氧化钙和三氧化硫的含量不同分为普通粉煤灰、高钙粉煤灰和高硫粉煤灰。普通粉煤灰是理想的混凝土外掺料，国内外已有成熟的使用技术。但高硫粉煤灰由于含有大量的硫化物，用作水泥混合材或混凝土掺合料时会带来体积安定性不良等一系列后果，因而国内外对粉煤灰中硫化物含量进行了严格的规定，以三氧化硫计其含量控制在3%(质量比)以内，即三氧化硫计含量大于3wt。/o的粉煤灰(高硫灰)禁止在混凝土中直接掺用。至今高硫粉煤灰在国内外未能在混凝土中得到有效的利用。这不仅造成资源的极大浪费，同时大量堆放的高硫粉煤灰对环境造成严重污染。工业制磷产生的尾渣俗称磷矿渣，其作为混凝土外掺料在国内外已有应用实例。但当磷矿渣大掺量使用时会导致混凝土的前期强度偏低，这对施工进度、混凝土早期的抗裂特性均有不良影响。我国西南地区(云、贵、川)存在丰富的水电资源，大批混凝土大坝的建设需要大量的混凝土外掺料一普通粉煤灰，该地区本身的普通粉煤灰无法满足工程需求，往往要不远千里从外地调入，这样不但增加了成本，还往往制约着工程建设的工期。但西南地区有大量的高硫粉煤灰和工业制磷后的尾渣，这些资源被视为废渣堆放，并造成环境的污染。
发明内容本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种采用高硫粉煤灰和工业制磷产生的尾渣制各的混凝土外掺复合材料。本发明还提供卜.述混凝土外掺复合材料的制备方法。一种混凝土外掺复合材料，其特征在于主要由以下质量份的组分制备而成S03含量为48wt。/。的高硫粉煤灰100份；含水量为12wtn/。磷矿尾渣70230份；三乙醇胺0.060.10份。进一步的，所述高硫粉煤灰中SCb含量为58wt。/。。一种混凝土外掺复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤(1)喷雾消解采用压力喷雾设备对100质量份的SCb含量为48wt。/。的高硫粉煤灰进行均匀喷雾，结合翻拌，使高硫粉煤灰的含水量控制在23wt。/。；(2)陈化消解经喷雾消解的高硫粉煤灰放置57天；(3)复合粉磨将70230质量份的含水量为12wt。/。磷矿尾渣以及0.060.10质量份的三乙醇胺与陈化消解后的高硫粉煤灰掺和在一起，烘干至含水量《1.5wt%，然后进行粉磨，使其细度达到430500m"kg。进一步的，步骤(1)在进行均匀喷雾之前，将高硫粉煤灰按0.5lm层厚敞开。进一步的，步骤(3)中采用大型球磨机进行粉磨。喷雾消解过程可使大部分细小颗粒的游离氧化物得到水化消解。陈化消解过程使得游离氧化物进一步水化消解，这一过程亦称作陈化过程。通过喷雾消解、陈化消解先对高硫灰的不安定性进行前期处理，再掺入磷矿尾渣和化学改性剂三乙醇胺进行混合、烘干、粉磨生产工艺的处理，生成细度为430500m2/kg的复合材料，该复合材料不仅可大量替代水泥(替代比例达到60%)而降低混凝土的造价，还可显著改善混凝土的性能。本发明与现有技术相比，具有如下优点(1)本发明的混凝土外掺复合材料能在60%比例内以任意比例掺入到混凝土内，混凝土的体积安定性合格，开辟了使用高硫粉煤灰的新途径。(2)本发明的混凝土外掺复合材料与普通粉煤灰相比具有性能优良、价格便宜等优点。(3)本发明的混凝土外掺复合材料利用工业废渣为原料，是一种绿色环保型材料。具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步的说明。实施例l本实施例的混凝土外掺复合材料，由以下质量份的组分制备而成S03含量4wt。/。的高硫粉煤灰100份；含水量为lwt。/。磷矿尾渣180份；三乙醇胺0.08份。本实施例的制备方法如下(1)喷雾消解原状SO3含量4wtY。的高硫粉煤灰在仓库内按0.5m层厚敞开存放，采用压力喷雾设备进行均匀喷雾，结合人丁翻拌，使得高硫粉煤灰的含水量控制在2wt%，这样可使大部分细小颗粒的游离氧化物得到水化消解。(2)陈化消解经喷雾消解的高硫粉煤灰放置7天，这一过程称为陈化，陈化过程使得游离氧化物进一步得到水化消解。(3)复合粉磨陈化后的高硫粉煤灰、磷矿尾渣和三乙醇胺按比例混合、烘干后(含水量《1.5wtY。)，采用大型球磨机进行粉磨，使其细度达到450m2/kg。(4)经上述流程处理后得到成品，成品可根据客户的需求进行袋装和罐装。实施例2本实施例的混凝土外掺复合材料，由以下质量份的组分制备而成S03含量5wt。/。的高硫粉煤灰100份；含水量为1.5wtM磷矿尾渣70份；三乙醇胺0.06份。本实施例的制备方法如下(1)喷雾消解原状SO3含量5wt。/。的高硫粉煤灰在仓库内按0.8m层厚敞开存放，采用压力喷雾设备进行均匀喷雾，结合人工翻拌，使得高硫粉煤灰的含水量控制在2.5wt%，这样可使大部分细小颗粒的游离氧化物得到水化消解。(2)陈化消解经喷雾湿润的高硫粉煤灰放置6天，这一过程称为陈化，陈化过程使得游离氧化物进一步得到水化消解。(3)复合粉磨陈化后的高硫粉煤灰、含水量为1.5wt。/Q磷矿尾渣和三乙醇胺按比例混合、烘干后(含水量《1.5wt。/。)，采用大型球磨机进行粉磨，使其细度达到430m2/kg。(4)经上述流程处理后得到成品，成品可根据客户的需求进行袋装和罐装。实施例3本实施例的混凝土外掺复合材料，由以下质量份的组分制备而成S03含量6wty。的高硫粉煤灰100份；含水量为lwt。/o磷矿尾渣230份；三乙醇胺0.06份。本实施例的制备方法如下(l)喷雾消解原状S03含量6wtW的高硫粉煤灰在仓库内按lm层厚敞开存放，采用压力喷雾设备进行均匀喷雾，结合人工翻拌，使得高硫粉煤灰的含水量控制在3wt%，这样可使大部分细小颗粒的游离氧化物得到水化消解。(2)陈化消解经喷雾消解的高硫粉煤灰放置5天，这一过程称为陈化，陈化过程使得游离氧化物进一步得到水化消解。(3)复合粉磨陈化后的高硫粉煤灰、磷矿尾渣和三乙醇胺按比例混合、烘干后(含水量《1.5wtn/。)，采用大型球磨机进行粉磨，使其细度达到500m2/kg。(4)经上述流程处理后得到成品，成品可根据客户的需求进行袋装和罐装。实施例4本实施例的混凝土外惨复合材料，由以下质量份的组分制备而成-so3含量7wty。的高硫粉煤灰ioo份；含水量为1.5wty。磷矿尾渣190份;三乙醇胺0..10份。本实施例的制备方法如下(1)喷雾消解原状S03含量7wt。/。的高硫粉煤灰在仓库内按lm层厚敞开存放，采用压力喷雾设备进行均匀喷雾，结合人工翻拌，使得高硫粉煤灰的含水量控制在3wt%，这样可使大部分细小颗粒的游离氧化物得到水化消解。(2)陈化消解经喷雾消解的高硫粉煤灰放置5天，这过程称为陈化，陈化过程使得游离氧化物进一步得到水化消解。(3)复合粉磨陈化后的高硫粉煤灰、磷矿尾渣和三乙醇胺按比例混合、烘干后(含水量《1.5wtM)，采用大型球磨机进行粉磨，使其细度达到450m2/kg。(4)经上述流程处理后得到成品，成品可根据客户的需求进行袋装和罐装。实施例5本实施例的混凝土外掺复合材料，由以下质量份的组分制备而成S03含量8wt。/。的高硫粉煤灰100份；含水量为2wt。/。磷矿尾渣120份；三乙醇胺0.09份。本实施例的制备方法如下(1)喷雾消解原状SO3含量8wt。/c的高硫粉煤灰在仓库内按0.8m层厚敞开存放，采用压力喷雾设备进行均匀喷雾，结合人工翻拌，使得高硫粉煤灰的含水量控制在3wt%，这样可使大部分细小颗粒的游离氧化物得到水化消解。(2)陈化消解经喷雾消解的高硫粉煤灰放置6天，这一过程称为陈化，陈化过程使得游离氧化物进一步得到水化消解。(3)复合粉磨陈化后的高硫粉煤灰、磷矿尾渣和三乙醇胺按比例混合、烘干后(含水量《1.5wt。/。)，采用大型球磨机进行粉磨，使其细度达到450m2/kg。(4)经上述流程处理后得到成品，成品可根据客户的需求进行袋装和罐装。实施例15制备的复合材料与普通粉煤灰的安定性性能的对比实验结果见表l。实施例15制备的复合材料以10%、20%、30%、40%、50%、60%的质量比例掺入到水泥(水泥采用云南通海P0.42.5水泥，以下试验中均采用该水泥，其他满足规范要求的P0.42.5水泥也均适用)中，进行胶材净浆安定性的试验。由表1可知掺实施例15制备的复合材料的胶材净浆雷氏膨胀量在0.21.3ram，均在规范允许范围内，安定性合格(按照规范要求净浆的雷氏膨胀量〈5mm)，而未经处理的原状高硫粉煤灰(S03含量6wt。/。)当掺量达到20%时其雷氏膨胀量达到了6.9mm，安定性不合格，不能在混凝土中应用。表1对比试验1<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表2为实施例1制备的复合材料掺入混凝土的配合比及其检测性能实例与掺普通粉煤灰的混凝土的性能对比。对比试验中两种掺合料的掺量均分别为20%、40%和60%。从表2可以得到，实施例l制备的复合材料在混凝土中的抗压强度表现符合正常规律，且其强度性能比普通粉煤灰要优。表2对比试验2<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>上述试验用普通粉煤灰采用昆明阳宗海二级普通粉煤灰，以下的试验也是采用该普通粉煤灰。表3为实施例2制备的复合材料掺入混凝土的配合比及其检测性能实例与掺普通粉煤灰的混凝土的性能对比。从表3可以得到，实施例3制备的复合材料在混凝土中的抗压强度表现符合正常规律，且其强度性能比普通粉煤灰要优。表4为实施例3制备的复合材料掺入混凝土的配合比及其检测性能实例与掺普通粉煤灰的混凝土的性能对比。从表4可以得到，实施例3制备的复合材料在混凝土中的抗压强度表现符合正常规律，且其强度性能比普通粉煤灰要优。表3对比试验3<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表5为实施例4制备的复合材料掺入混凝土的配合比及其检测性能实例与掺普通粉煤灰的混凝土的性能对比。从表5可以得到，实施例4制备的复合材料在混凝土中的抗压强度表现符合正常规律，且其强度性能比普通粉煤灰要优。表5对比试验5<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表6为实施例5制备的复合材料掺入混凝土的配合比及其检测性能实例与掺普通粉煤灰的混凝土的性能对比。从表6可以得到，实施例5制备的复合材料在混凝土中的抗压强度表现符合正常规律，且其强度性能比普通粉煤灰要优。表6对比试验6<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>权利要求1、一种混凝土外掺复合材料，其特征在于主要由以下质量份的组分制备而成SO3含量为4～8wt％的高硫粉煤灰100份；含水量为1～2wt％磷矿尾渣70～230份；三乙醇胺0.06～0.10份。2、根据权利要求1所述的混凝土外掺复合材料，其特征在于所述高硫粉煤灰中S03含量为58wt%。3、一种混凝土外掺复合材料的制备方法，其特征在于包括以下歩骤(1)喷雾消解采用压力喷雾设备对100质量份的S03含量为48wt。/。的高硫粉煤灰进行均匀喷雾，结合翻拌，使高硫粉煤灰的含水量控制在2~3wt%;(2)陈化消解经喷雾消解的高硫粉煤灰放置57天；(3)复合粉磨将70230质量份的含水量为12wt。/。磷矿尾渣以及0.060.10质量份的三乙醇胺与陈化消解后的高硫粉煤灰掺和在一起，烘干至含水量《1.5wt%，然后进行粉磨，使其细度达到430500m々kg。4、根据权利要求3所述的混凝土外掺复合材料的制备方法，其特征在于步骤(1)在进行均匀喷雾之前，将高硫粉煤灰按0.5lm层厚敞开。5、根据权利要求3或4所述的混凝土外掺复合材料的制备方法，其特征在于步骤(3)中采用大型球磨机进行粉磨。全文摘要本发明公开了一种混凝土外掺复合材料及其制备方法。一种混凝土外掺复合材料，主要由以下质量份的组分制备而成SO<sub>3</sub>含量为4～8wt％的高硫粉煤灰100份；含水量为1～2wt％磷矿尾渣70～230份；三乙醇胺0.06～0.10份。其制备方法包括喷雾消解、陈化消解、复合粉磨等步骤。本发明的混凝土外掺复合材料具有性能优良、价格便宜等优点，能在60％比例内以任意比例掺入到混凝土内，混凝土的体积安定性合格，开辟了使用高硫粉煤灰的新途径。文档编号C04B18/08GK101508535SQ200910038060公开日2009年8月19日申请日期2009年3月20日优先权日2009年3月20日发明者何育文,余青山,石爱军,谢彦辉,谢祥明申请人:广东水电二局股份有限公司