火山灰材料性能的混合改性制造技术

用于由两种或更多种不同的火山灰生产具有一种或更多种在确定的量或范围内的特性(例如一种或多种化学和/或物理特性)的混合火山灰的方法。两种或更多种具有不同化学和/或物理特性的火山灰可以混合在一起，并且使用化学分析仪来确定混合火山灰的化学和/或物理特性。当确定混合火山灰的化学和/或物理特性在确定量或范围之外时，调整所述两种或更多种火山灰的混合比例以将混合火山灰的化学和/或物理特性恢复到确定量或范围。

Mixed modification of the properties of volcanic ash materials

It is used for producing two or more kinds of pozzolanes, which produce one or more kinds of mixed pozzolanes in a defined quantity or range, such as one or more chemical and / or physical properties. Two or more pozzolanes with different chemical and / or physical properties can be mixed together, and the chemical and / or physical properties of mixed pozzolanes can be determined by chemical analyzer. When determining the chemical and / or physical properties of mixed pozzolanes, the mixture ratios of the two or more pozzolanes should be adjusted beyond the specified amount or range to restore the chemical and / or physical properties of the mixed pozzolanes to the determined quantity or range.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】火山灰材料性能的混合改性
本专利技术一般是用来补充水硬性水泥以制造混凝土的火山灰领域。
技术介绍
在现代混凝土中，常常使用煤灰、生物质灰、火山灰、浮石、天然火山灰、冶金炉渣、偏高岭土、煅烧粘土和硅灰等火山灰代替部分波特兰水泥(硅酸盐水泥)。用火山灰代替部分波特兰水泥产生具有更高耐久性、更低氯离子渗透性能、减小的蠕变、增加的对化学侵蚀的抗性、更低的成本和减小的环境影响的改进的混凝土。火山灰包括无定形二氧化硅，其可以与在波特兰水泥水化过程中释放的过量氢氧化钙反应。然而，波特兰水泥可以用火山灰代替多少是有限的，因为它们反应较慢并且通常阻碍了强度的发展。
技术实现思路
本文公开了由具有不同化学和/或物理特性的两种或更多种不同火山灰制造混合火山灰的方法。还公开了根据所公开的方法制成的混合火山灰和使用混合火山灰和水硬性水泥制成的火山灰水泥。在一些实施方案中，用于制造在与水泥混合之前具有确定量或范围内的特性的混合火山灰的方法包括：(1)将在选自氧化钙含量、氧化铝含量、二氧化硅含量、氧化铝与二氧化硅的比率、无定形矿物质含量、结晶矿物质含量、氧化铁含量、氧化镁含量、碱金属含量、硫酸盐含量、粒度分布、比重以及它们的组合的特性上不同的两种或更多种火山灰混合，以形成混合火山灰；(2)测量混合火山灰的特性并确定所述特性是否在确定的量或范围内；(3)当确定混合火山灰的特性在确定的量或范围之外时，调整所述两种或更多种火山灰的混合比例以将混合火山灰的特性恢复到确定的量或范围。在一些实施方案中，所述两种或更多种火山灰选自煤灰、粉煤灰、底灰、城市废灰、生物质灰、粒化高炉矿渣(GGBFS)、钢渣、天然火山灰、火山灰、硅藻土、偏高岭土、硅灰、煅烧粘土和火山土(trass)。在一些实施方案中，所述两种或更多种火山灰包含富含氧化钙的火山灰和缺少氧化钙的火山灰。举例来说，富含氧化钙的火山灰可以包含至少20％的氧化钙，且缺少氧化钙的火山灰可以包含10％或更少的氧化钙。在一些实施方案中，所述两种或更多种火山灰包含富含二氧化硅的火山灰和缺少二氧化硅的火山灰。举例来说，富含二氧化硅的火山灰可以包含至少50％的二氧化硅，且缺少二氧化硅的火山灰可以包含10％或更少的二氧化硅。在一些实施方案中，所述两种或更多种火山灰包含C级粉煤灰和F级粉煤灰。在其它实施方案中，所述两种或更多种火山灰包含冶金炉渣以及灰或天然火山灰中的至少一种。在一个实施例中，所述两种或更多种火山灰包含含有少于10％二氧化硅的钢渣和含有至少50％二氧化硅的火山灰。在另一个实施例中，所述两种或更多种火山灰包含GGBFS以及粉煤灰或天然火山灰中的至少一种。在一些实施方案中，该方法进一步包括混合非火山灰组分与所述两种或更多种火山灰。例如，所述非火山灰组分可以包括石灰石、波特兰水泥(例如细磨水泥熟料)、氧化钙、氢氧化钙、碱金属盐或碱土金属盐中的一种或多种。在一些实施方案中，可以通过X射线衍射装置、X射线荧光装置或粒度分析仪来测量特性。在一些实施方案中，所述混合火山灰可包含以下一种或多种：冶金炉渣和具有至少50％的无定形二氧化硅含量的火山灰；和C级粉煤灰和具有至少50％的无定形二氧化硅含量的火山灰。在一些实施方案中，所述混合火山灰进一步包含石灰石。在一些实施方案中，制备火山灰水泥的方法包括获得如本文公开的混合火山灰和将混合火山灰与细磨水泥熟料混合。在一些实施方案中，所述火山灰水泥可以形成为干混物。在其他实施方案中，可以通过将混合火山灰、细磨水泥熟料和水混合以形成新鲜的水泥基混合物来形成火山灰水泥。在一些实施方案中，用于将不同的粉煤灰混合在一起以形成具有至少一个在确定量或范围内的化学或物理特性的混合粉煤灰的方法包括：(1)提供第一粉煤灰；(2)提供在至少一种化学或物理特性方面与第一粉煤灰不同的第二粉煤灰；(3)将所述第一粉煤灰与第二粉煤灰混合以产生混合粉煤灰；(4)测量所述混合粉煤灰的至少一种化学或物理特性，并确定所述至少一种化学或物理特性是否是确定的量或范围；和(5)当确定所述混合粉煤灰的至少一种化学或物理特性在确定的量或范围之外时，调整所述第一粉煤灰和第二粉煤灰的混合比例以将所述至少一种化学或物理特性恢复到确定的量或范围。例如，所述至少一种化学或物理特性可以包括氧化钙含量、粒度分布或比重中的一种或多种。在一些实施方案中，在与水泥混合之前将混合火山灰的氧化钙含量维持在确定的量或范围内的方法包括：(1)将两种或更多种氧化钙含量不同的火山灰混合以形成混合火山灰；(2)测量混合火山灰的氧化钙含量并确定氧化钙含量是否在确定的量或范围内；(3)当确定混合火山灰的氧化钙含量在确定的量或范围之外时，调整所述两种或更多种火山灰的混合比例以将混合火山灰的氧化钙含量恢复到确定的量或范围。从下面的说明书和所附权利要求书，本专利技术的这些和其它方面和特征将变得更加明显。附图说明图1是生产火山灰水泥的系统的示意图；图2是使用在线检测器和控制模块制造水泥部分、火山灰部分和/或火山灰水泥的系统的示意图；和图3是比较火山灰水泥与对照混合料和100％波特兰水泥的图。具体实施方式I.介绍本文公开了用于制造具有受控的化学和/或物理特性的混合火山灰的方法。还公开了制备混合水泥的方法。在一些实施方案中，用于生产混合水泥的火山灰部分的方法包括粉碎、分级和/或改变火山灰部分的化学性质以具有期望的粒度分布、期望的化学组成和/或期望的化学性质和/或物理性质的一致性。可能感兴趣的化学性质包括但不限于氧化钙含量、氧化铝含量、二氧化硅含量、氧化铝与二氧化硅的比率、无定形矿物质含量、结晶矿物质含量、氧化铁含量、氧化镁含量、碱金属含量和硫酸盐含量。可能感兴趣的物理性质包括但不限于粒度分布、比重、总无定形含量、形态和总晶体含量。在一个实施方案中，混合火山灰可由初始火山灰材料制造，所述初始火山灰材料随时间变化并补充有另一种火山灰材料以保持所需特性。本专利技术的方法可用于生产与初始火山灰材料相比在化学和/或物理特性上具有较小变化的混合火山灰。生产混合火山灰和/或火山灰水泥的方法可以使用在线检测器，如在线粒度分析仪和/或在线化学分析仪进行。在一个实施方案中，所述方法还可以包括运行计算机可执行指令的控制模块。所述控制模块可以被配置为接收来自在线检测器的一系列读数并且控制水硬性水泥部分制造系统和/或火山灰部分制造系统的一个或多个部件，以实现水硬性水泥颗粒和/或火山灰颗粒的期望分布和/或期望的化学特性。在一个实施方案中，所述控制模块可以运行监测水硬性水泥部分和/或火山灰部分的制造的神经网络，并且调整水泥制造系统和/或火山灰制造系统的一个或多个部件的设置以实现水硬性水泥部分和/或火山灰部分的期望分布。除另有规定外，百分比应以重量百分比理解。然而，应该理解的是，在水硬性水泥的密度和至少一些火山灰的密度之间存在显著差异的情况下，可以进行调整以便加入等量体积的火山灰代替相似体积的水硬性水泥。例如，火山灰替代物的正确重量可以通过将水泥减少的重量乘以火山灰密度与水泥密度的比值来确定。完美球形颗粒的粒度通过直径测量。虽然由于粉煤灰的形成方式，粉煤灰通常是球形的，但波特兰水泥和其他火山灰颗粒可以是非球形的。因此，“粒度”应根据公认的方法确定，以确定细磨或其他非球形材料(如波特兰水泥和许多火山灰)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造在与水泥混合之前具有确定量或范围内的特性的混合火山灰的方法，其包括：将在选自氧化钙含量、氧化铝含量、二氧化硅含量、氧化铝与二氧化硅的比率、无定形矿物质含量、结晶矿物质含量、氧化铁含量、氧化镁含量、碱金属含量、硫酸盐含量、粒度分布、比重以及它们的组合的特性上不同的两种或更多种火山灰混合以形成混合火山灰；测量混合火山灰的特性并确定所述特性是否在确定量或范围内；和当确定混合火山灰的特性在确定量或范围之外时，调整所述两种或更多种火山灰的混合比例以将混合火山灰的特性恢复到确定量或范围。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于制造在与水泥混合之前具有确定量或范围内的特性的混合火山灰的方法，其包括：将在选自氧化钙含量、氧化铝含量、二氧化硅含量、氧化铝与二氧化硅的比率、无定形矿物质含量、结晶矿物质含量、氧化铁含量、氧化镁含量、碱金属含量、硫酸盐含量、粒度分布、比重以及它们的组合的特性上不同的两种或更多种火山灰混合以形成混合火山灰；测量混合火山灰的特性并确定所述特性是否在确定量或范围内；和当确定混合火山灰的特性在确定量或范围之外时，调整所述两种或更多种火山灰的混合比例以将混合火山灰的特性恢复到确定量或范围。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述两种或更多种火山灰选自煤灰、粉煤灰、底灰、城市废灰、生物质灰、粒化高炉矿渣(GGBFS)、钢渣、天然火山灰、火山灰、硅藻土、偏高岭土、硅灰、煅烧粘土和火山土。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述混合火山灰的特性包括氧化钙含量。4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其中所述混合火山灰的特性包括二氧化硅含量。5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其中所述混合火山灰的特性包括氧化铝含量。6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其中所述混合火山灰的特性包括氧化铝与二氧化硅的比例。7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其中所述混合火山灰的特性包括硫酸盐含量。8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其中所述两种或更多种火山灰包含富含氧化钙的火山灰和缺少氧化钙的火山灰。9.根据权利要求3所述的方法，其中富含氧化钙的火山灰包含至少20％的氧化钙，且缺少氧化钙的火山灰包含不超过10％的氧化钙。10.根据权利要求1-9任一项所述的方法，其中所述两种或更多种火山灰包含富含二氧化硅的火山灰和缺少二氧化硅的火山灰。11.根据权利要求10所述的方法，其中富含二氧化硅的火山灰包含至少50％的二氧化硅，且缺少二氧化硅的火山灰包含不超过10％的二氧化硅。12.根据权利要求1-11任一项所述的方法，其中所述两种或更多种火山灰包含C级粉煤灰和F级粉煤灰。13.根据权利要求1-12任一项所述的方法，其中所述两种或更多种火山灰包含冶金炉渣以及灰或天然火山灰中的至少一种。14.根据权利要求1-13任一项所述的方法，其中所述两种或更多种火山灰包含含有少于10％二氧化硅的钢渣和含有至少50％二氧化硅的火山灰。15.根据权利要求1-14任一项所述的方法，其中所述两种或更多种火山灰包含GGBFS以及粉煤灰或天然火山灰中的至少一种。16.根据权利要求1所述的方法，进一步包括混合非火山灰组分与所述两种或更多种火山灰。17.根据权利要求16所述的方法，其中所述非火山灰组分包含石灰石。18.根据权利要求16或17所述的方法，其中所述非火山灰组分包含波特兰水...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·M·桂恩，安德鲁·S·汉森，
申请(专利权)人：罗马水泥有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US