一种硫酸盐活化的粉煤灰胶凝材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开本发明专利技术的一种硫酸盐活化的粉煤灰胶凝材料及其制备方法，该材料按重量份比包括如下组分：粉煤灰41.8～61.8份、硅酸盐水泥21.8～30.8份；硫酸盐活化剂1～5份。本发明专利技术所述的硫酸盐活化的粉煤灰胶凝材料，以硫酸钠为活化剂，采用粉煤灰作为置换材料，硫酸盐活化过程中引致的物化反应可以提高粉煤灰的活性，同时促进胶凝材料早期强度的提升，有利于促进工业粉煤灰的综合利用；可以极大降低传统混凝土材料成本；本发明专利技术的硫酸盐活化的粉煤灰胶凝材料与普通水泥相比，能够降低水化累计放热量40～50％，具有低放热，稳定性良好的特点。稳定性良好的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种硫酸盐活化的粉煤灰胶凝材料及其制备方法


[0001]本专利技术应用于工业固体废弃物的资源化利用领域，具体是一种硫酸盐活化的粉煤灰胶凝材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]近些年来，我国建筑行业发展持续增长，混凝土和砂浆的生产消耗了大量的不可再生资源，在世界范围内，建筑材料的生产消耗了60％从岩石圈提取的原材料。
[0003]建筑行业包含许多产生高碳足迹的活动，如硅酸盐水泥和粗细骨料的制造，材料的运输到现场等。除了碳排放，硅酸盐水泥和聚合物的制造也消耗了大量的自然资源，导致了严重的可持续性问题。据估计，仅水泥行业就占全球二氧化碳排放总量的7％以上。世界上最大的水泥生产国是中国，年产量为23亿吨，中国、印度、美国和日本共生产了全球水泥总产量的80％以上。采用粉煤灰等辅助胶凝材料作为替代胶凝材料，通过这样做，水泥和混凝土的环境影响可以最小化。
[0004]传统方法用高掺量的粉煤灰加入到胶凝材料体系的制备，由于其较低的活性，导致制备的胶凝材料强度和性能无法满足使用要求。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种硫酸盐活化的粉煤灰胶凝材料及其制备方法。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术的一种硫酸盐活化的粉煤灰胶凝材料，按重量份比包括如下组分：粉煤灰41.8～61.8份、硅酸盐水泥21.8～30.8份；硫酸盐活化剂1～5份。
[0007]作为一种可能的实施方式，进一步的，所述粉煤灰为F类二级粉煤灰，且其经45μm方孔筛的筛余量不大于25％。
[0008]作为一种可能的实施方式，进一步的，所述粉煤灰中SiO2和Al2O3的质量分数之和大于70％，且Fe2O3的质量分数为2％～8％，Na2O的质量分数为1％～3％。
[0009]作为一种可能的实施方式，进一步的，所述硅酸盐水泥熟料的粉体经80μm筛孔筛余量不大于10％。
[0010]作为一种可能的实施方式，进一步的，所述硅酸盐水泥熟料中按照质量分数包含以下氧化物：CaO 50～70％、SiO
2 15～30％、Al2O
3 4～10％、Fe2O
3 2～8％。
[0011]作为一种可能的实施方式，进一步的，所述活化剂为试剂级硫酸钠。
[0012]一种硫酸盐活化的粉煤灰胶凝材料制备方法，包括如下步骤：
[0013]根据预设用料量称取所需的原料；
[0014]将粉煤灰、水泥熟料倒入干燥的搅拌机中，并将相应量的硫酸盐活化剂倒入搅拌机内，进行两次慢速搅拌30s后快速搅拌60s的操作；
[0015]制备硫酸盐活化的粉煤灰胶凝材料试块，对模具的内部及表面进行清理，用少量机油将其内壁涂抹均匀；将搅拌完毕的混合料浆体倒入模具的二分之一位置，放置在振动
台上振动1min，将剩余二分之一倒满，再进行振动1min，随后用刮尺将其表面刮平；
[0016]试块制备完毕后在室温20℃的养护室内静置2h，使原料进行初步反应，随后将试块放入设定温度为60～100℃的水泥快速养护箱中进行带模养护，养护至24h后取出拆模，试块脱模后，在温度20
±
5℃，相对湿度95％以上的条件下养护28d。
[0017]本专利技术采用以上技术方案，具有以下有益效果：
[0018]本专利技术所述的硫酸盐活化的粉煤灰胶凝材料，以硫酸钠为活化剂，采用粉煤灰作为置换材料，硫酸盐活化过程中引致的物化反应可以提高粉煤灰的活性，同时促进胶凝材料早期强度的提升，有利于促进工业粉煤灰的综合利用；可以极大降低传统混凝土材料成本；本专利技术的硫酸盐活化的粉煤灰胶凝材料与普通水泥相比，能够降低水化累计放热量40～50％，具有低放热，稳定性良好的特点。
具体实施方式
[0019]为使本专利技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0020]本专利技术提供了硫酸盐活化有助于使用较高掺量的粉煤灰，由于硅酸盐与硫酸盐活化剂的反应形成的钙矾石是粉煤灰胶凝材料早期性能快速发展的原因，同时，由于粉煤灰的成分中SiO2、Al2O3的含量非常高，经过硫酸盐活化后的粉煤灰具有较强的火山灰活性，可与水泥在发生水化反应时放出的Ca(OH)2进一步作用，促进形成C
‑
S
‑
H或C
‑
A
‑
H凝胶，同时粉煤灰的加入能够稀释水泥中矿物组分，减少水化产物，因此能够降低胶凝材料的水化放热，具有良好的稳定性，制备的胶凝材料后期的聚合程度也很好，不会出现性能降低的问题；同时，硫酸盐活化剂对粉煤灰孔隙体积的细化有积极的作用。制备的胶凝材料水化累积放热量可降40～50％，且具有良好的稳定性。
[0021]本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。本专利技术提出的一种含有硫酸盐活化的粉煤灰胶凝材料，所述硫酸盐活化的粉煤灰胶凝材料包含以下组分：粉煤灰41.8～61.8份、硅酸盐水泥21.8～30.8份；硫酸盐活化剂1～5份；
[0022]硫酸盐活化的粉煤灰胶凝材料中，其中所述粉煤灰为F类二级粉煤灰，且经45μm方孔筛的筛余量不大于25％。
[0023]前述的硫酸盐活化的粉煤灰胶凝材料中，所述粉煤灰SiO2和Al2O3含量之和大于70％，Fe2O
3 2％～8％，Na2O 1％～3％。
[0024]前述的硫酸盐活化的粉煤灰胶凝材料中，所述的水泥熟料的粉体应满足经80μm筛孔筛余不大于10％；
[0025]前述的硫酸盐活化的粉煤灰胶凝材料中，所述所述的水泥熟料中按照质量百分比包含以下氧化物：CaO 50～70％、SiO
2 15～30％、Al2O
3 4～10％、Fe2O
3 2～8％。
[0026]前述的硫酸盐活化的粉煤灰胶凝材料中，所述活化剂为试剂级硫酸钠。
[0027]称取配方量的粉煤灰水泥熟料，混合均匀；称取配方量的硫酸盐活化剂。
[0028]根据前述设计的用料量，称取所需的原料。将粉体材料粉煤灰、水泥熟料倒入干燥的搅拌机中，随后将相应量的硫酸盐活化剂倒入搅拌机内。打开开关，慢速搅拌30s后快速搅拌60s，再慢速搅拌30s后快速搅拌60s。准备制备硫酸盐活化的粉煤灰胶凝材料试块；
[0029]事先对模具的内部以及表面进行清理，保证没有污垢影响制备过程，随后用少量
机油将其内壁涂抹均匀以方便脱模；将刚刚搅拌完毕的混合料浆体倒入模具的二分之一位置，放置在振动台上振动1min，然后将剩余二分之一倒满，再进行振动1min，随后用刮尺将其表面刮平；
[0030]试块制备完毕后现在室温20℃的养护室内静置2h，使得原料进行初步反应，随后将试块放入设定温度为20～100℃的水泥快速养护箱中进行带模养护，养护至24h后取出拆模。试块脱模后，在温度20
±
5℃，相对湿度95％以上的条件下养护28d。
[0031]实施例1
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硫酸盐活化的粉煤灰胶凝材料，其特征在于，按重量份比包括如下组分：粉煤灰41.8～61.8份、硅酸盐水泥21.8～30.8份；硫酸盐活化剂1～5份。2.根据权利要求1所述的一种硫酸盐活化的粉煤灰胶凝材料，其特征在于：所述粉煤灰为F类二级粉煤灰，且其经45μm方孔筛的筛余量不大于25％。3.根据权利要求1所述的一种硫酸盐活化的粉煤灰胶凝材料，其特征在于：所述粉煤灰中SiO2和Al2O3的质量分数之和大于70％，且Fe2O3的质量分数为2％～8％，Na2O的质量分数为1％～3％。4.根据权利要求1所述的一种硫酸盐活化的粉煤灰胶凝材料，其特征在于：所述硅酸盐水泥熟料的粉体经80μm筛孔筛余量不大于10％。5.根据权利要求1所述的一种硫酸盐活化的粉煤灰胶凝材料，其特征在于：所述硅酸盐水泥熟料中按照质量分数包含以下氧化物：CaO 50～70％、SiO
2 15～30％、Al2O
3 4～10％、Fe2O
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘心中，丘琛辉，彭蕾，杨康，郇冬冬，张梦成，张茜，
申请(专利权)人：福建创盛建设有限公司福建天蒙建设有限公司福建金鼎建筑发展有限公司福建巧匠建筑工程有限公司福建省富衢建筑工程有限公司福建宇凡建设有限公司，
类型：发明
国别省市：