一种高延性垃圾焚烧飞灰-水泥复合基快速修补材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及危废物在新型建筑材料中资源化应用领域，具体涉及一种高延性垃圾焚烧飞灰

【技术实现步骤摘要】
一种高延性垃圾焚烧飞灰
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水泥复合基快速修补材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及危废物在新型建筑材料中资源化应用领域，具体涉及一种高延性垃圾焚烧飞灰
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水泥复合基快速修补材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]我国路桥面铺装层大多采用沥青混凝土，沥青混凝土抗拉变形能力差，在温差、收缩和车辆荷载等因素综合作用下，混凝土铺装层会出现不同程度的开裂损伤。路桥面铺装层病害的出现，一方面导致雨水中有害离子下渗到桥梁钢筋混凝土主梁等下部结构，影响桥梁服役寿命；另一方面会严重影响行车舒适度及路桥面外观。制备一种集高延性、快硬、满足混凝土铺装层强度等级要求的水泥基复合材料，对于及早开放交通、减少路桥面铺装层开裂风险、提高客货运输效益、乃至提高桥梁服役寿命至关重要。
[0003]飞灰是在垃圾焚烧过程中产生的细小颗粒物，含有二噁英等有机污染物及Cu、Zn、Pb、Cd、As、Cr和Hg等重金属，被国家列为HW18类危险废物，极易导致生物体致畸、致癌，严重威胁着人类的安全。目前，针对垃圾焚烧飞灰的处理方式主要有两种，固定稳定化技术和资源化利用技术。固化技术主要通过水泥水化、活性材料水化、机械研磨等稳定飞灰中的重金属；飞灰主要成分是CaO、Al2O3、SiO2、Fe2O3等，与水泥、粉煤灰等成分类似，可对飞灰进行合理资源化利用，制备混凝土、路基材料等。综合考虑飞灰的固化和资源利用化技术，变废为宝，以碱激发飞灰部分替换硫铝酸盐水泥，制备垃圾焚烧飞灰
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水泥复合基快速修补材料，不仅可以固化飞灰危废物中的重金属离子，还可以采用此材料对混凝土路桥面进行修补，推动路桥事业的快速发展。
[0004]高延性水泥基复合材料是在水泥基材料基体中添加纤维，通过微观性能调控，使其在单轴拉伸性能下极限延伸率不低于0.5％，平均裂缝宽度不大于200μm。参考高延性水泥基复合材料的微观设计理论，采用垃圾焚烧飞灰
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水泥复合基体，掺加纤维制备高延性垃圾焚烧飞灰—水泥复合基快速修补材料，用于路桥面混凝土铺装层的快速修补。
[0005]目前，混凝土铺装层快速修补的主要方式是采用快硬性混凝土，但抗拉变形能力差，在路桥面铺装层修补后在温差、车辆荷载等综合作用下容易开裂，治标不治本；高延性水泥基复合材料养护龄期一般是28d，无法直接用于快速修补领域。以垃圾焚烧飞灰
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水泥复合材料作为基体，通过微观力学、细观力学和宏观力学层次的多尺度交互设计，使飞灰
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水泥复合基快速修补材料满足高延性判据中的强度准则和能量准则，制备集快硬性水泥基材料和高延性水泥基复合材料优势于一体的高延性垃圾焚烧飞灰
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水泥复合基快速修补材料，但关于此方面研究报道罕见。

技术实现思路

[0006]本专利技术克服现有技术的不足，提供一种高延性垃圾焚烧飞灰
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水泥复合基快速修补材料。以碱激发垃圾焚烧飞灰和水泥复合基为胶凝材料，掺加粉煤灰、细集料、减水剂、早
强剂和速凝剂等制备基体，再掺加适量纤维，通过微观性能调控以及微、细和宏观多尺度交互设计，使材料达到高延性、快硬且满足路桥面混凝土铺装层强度等级要求，且飞灰中重金属离子满足垃圾填埋要求，为路桥面混凝土铺装层快速修补提供给一种技术方案，也为危废物飞灰提供一种资源化利用方式，并可以固化危废物中重金属离子。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案为：一种高延性垃圾焚烧飞灰
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水泥复合基快速修补材料，包括以下质量份配比的原料：硫铝酸盐水泥496～992份，垃圾焚烧飞灰124～248份，粉煤灰0～620份，细集料372～496份，碱激发剂39～74份，减水剂6～10份，早强剂12～62份，速凝剂0～99份，水281～352份，纤维13～26份。
[0008]进一步的，所述细集料为河砂和石英砂中的一种或复合，粒径为0.06～1.18mm，细度模数是1.20～1.71。
[0009]进一步的，所述碱激发剂为氢氧化钠和水玻璃中的一种或复合。
[0010]进一步的，所述早强剂为甲酸钙、无水硫酸钠和碳酸锂中的一种；或为无水硫酸钠和碳酸锂的复合。
[0011]进一步的，所述纤维的直径为20～40μm，长度为6～12mm，弹性模量为28～35GPa，抗拉强度至少为1000MPa，极限伸长率为8～12％。
[0012]进一步的，纤维为聚乙烯醇纤维、玄武岩纤维和聚丙烯纤维中的一种或多种。
[0013]另外，本专利技术还提供上述的一种高延性垃圾焚烧飞灰
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水泥复合基快速修补材料的制备方法，包括以下步骤：
[0014](1)将垃圾焚烧飞灰、碱激发剂、总用水量的1/3～1/2的水在搅拌机中以自转转速为140转/分钟，公转转速为62转/分钟，搅拌1～2分钟；
[0015](2)加硫铝酸盐水泥、粉煤灰、减水剂、速凝剂、早强剂、细集料在搅拌机以自转转速为140转/分钟，公转转速为62转/分钟，搅拌1～2分钟；
[0016](3)加剩余水以自转转速为285转/分钟，公转转速为125转/分钟，搅拌2～4分钟；
[0017](4)加纤维以自转转速为285转/分钟，公转转速为125转/分钟，搅拌1～2分钟；
[0018](5)装模，在标准养护箱中养护至12～24h后拆模。
[0019]进一步的，上述的一种高延性垃圾焚烧飞灰
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水泥复合基快速修补材料的制备方法，材料制备的整个过程控制在5～10分钟。
[0020]与现有技术相比本专利技术具有以下有益效果：
[0021]传统混凝土铺装层快速修补方法是采用同强度等级或更高强度等级的混凝土，无法从材料性能角度解决开裂问题；常用水泥水化固化垃圾焚烧飞灰危废物中重金属离子，未涉及飞灰在材料应用领域中的资源化利用。本专利技术采用高延性垃圾焚烧飞灰
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水泥复合基快速修补材料具有优异的拉伸变形能力，用于路桥面混凝土修补领域，可以减少开裂风险，减少维修次数，修补中尽早开放交通，延长路桥服役寿命，提高行车舒适度；在对飞灰危废物在修补领域资源化利用的同时，固化重金属离子，避免重金属离子对人类的危害。高延性垃圾焚烧飞灰—水泥复合基快速修补材料的制备具有突出的经济效益、社会效益和生态效益。
附图说明
[0022]图1是实施例1中高延性垃圾焚烧飞灰
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水泥复合基快速修补材料的单轴拉伸应
力—应变曲线图；
[0023]图2是实施例2中高延性垃圾焚烧飞灰
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水泥复合基快速修补材料的单轴拉伸应力—应变曲线图；
[0024]图3是实施例3中高延性垃圾焚烧飞灰
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水泥复合基快速修补材料的单轴拉伸应力—应变曲线图；
[0025]图4是实施例4中高延性垃圾焚烧飞灰
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水泥复合基快速修补材料的单轴拉伸应力—应变曲线图。
具体实施方式<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高延性垃圾焚烧飞灰
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水泥复合基快速修补材料，其特征在于，包括以下质量份配比的原料：硫铝酸盐水泥496~992份，垃圾焚烧飞灰124~248份，粉煤灰0~620份，细集料372~496份，碱激发剂39~74份，减水剂6~10份，早强剂12~62份，速凝剂0~99份，水281~352份，纤维13~26份。2.根据权利要求1所述的一种高延性垃圾焚烧飞灰
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水泥复合基快速修补材料，其特征在于，所述细集料为河砂和石英砂中的一种或复合，粒径为0.06～1.18mm，细度模数是1.20~1.71。3.根据权利要求1所述的一种高延性垃圾焚烧飞灰
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水泥复合基快速修补材料，其特征在于，所述碱激发剂为氢氧化钠和水玻璃中的一种或复合。4.根据权利要求1所述的一种高延性垃圾焚烧飞灰
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水泥复合基快速修补材料，其特征在于，所述早强剂为甲酸钙、无水硫酸钠和碳酸锂中的一种；或为无水硫酸钠和碳酸锂的复合。5.根据权利要求1所述的一种高延性垃圾焚烧飞灰
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水泥复合基快速修补材料，其特征在于，所述纤维的直径为20~40μm，长度为6～12mm，弹性模量为28～35...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴丽娟，
申请(专利权)人：中国建筑材料科学研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：