一种复掺超细飞灰碱激发地聚合物的高强灌浆料及制备方法与流程

1.本发明涉及工业废渣综合利用的技术领域，特别涉及一种复掺超细飞灰碱激发地聚合物的高强灌浆料及制备方法。


背景技术：

2.飞灰是工业固体废弃物中的一类难以高附加值利用的固体废弃物，它是火力发电厂燃烧煤过程中排出的微小灰粒，其粒径一般在1-100μm之间。飞灰形成的原理是在燃烧过程中(1300℃-1500℃)，煤粉会在炉膛中处于熔融状态。
3.经过近些年不断的研究，发现单掺一种矿物掺(粉煤灰、矿渣粉以及脱硫灰等)虽然能改善灌浆料的一些关键性能，比如提高灌浆料的工作性能及后期的强度，但是只加入一种矿物掺合料也会对制备的灌浆料带来一些问题，尤其是在掺量较大的时候。如果灌浆料中大量掺入粉煤灰会降低早期强度，而且灌浆料内部碱含量较低造成抗碳化能力下降；灌浆料中加入较多矿渣粉会导致和易性不良，而且容易引入气体导致强度降低，体积收缩率高，容易导致开裂。需要对飞灰等工业固体废弃物进一步研究。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的不足之处，本发明的目的是提供一种复掺超细飞灰碱激发地聚合物的高强灌浆料及制备方法，具备制备工艺简单、工成本低、生产低碳环保的优点，应用到高强灌浆料中能大幅提高固废资源的利用效率。为了实现根据本发明的上述目的和其他优点，提供了一种复掺超细飞灰碱激发地聚合物的高强灌浆料，包括以下重量份的原材料：
5.210-230份的水泥、超细飞灰60-80份、90-100份的矿粉、130-140份的水、740-750份的石英砂、5-6份的外加剂；
6.所述外加剂包括碱激发剂与减水剂，所述碱激发外加剂为氢氧化钠类碱性添加剂。
7.优选的，减水剂为聚羧酸减水剂，其减水率＞30％，密度为1050-1110kg/m3。
8.优选的，超细飞灰细度≤0.5％，比表面积7000-10000d/g，7d活性指数≥50％,28d活性指数≥95％。
9.优选的，石英砂细度模数为3.0，平均粒径为0.45-0.6mm，堆积密度为1450kg/m3。
10.优选的，还包括炉底渣，所述炉底渣的细度≤12.0％，需水量比≤95，烧失量≤5％，28d活性指数≥70％。
11.优选的，矿粉级别为s95，比表面积为420kg/m3，7d活性指数大于75％，28d活性指数大于95％。
12.一种复掺超细飞灰碱激发地聚合物的高强灌浆料中的制备方法，包括以下步骤：
13.s1、按照重量份数称取各原料组分，通过卧式搅拌机挂浆；
14.s2、将称好的水泥、超细飞灰、矿粉、石英砂加入搅拌机，干拌2-4min；
15.s3、干料混合均匀后，倒入减水剂和拌合水，继续搅拌3-5min，至流态即可得到高强灌浆料浆体。
16.本发明与现有技术相比，其有益效果是：
17.(1)工业固废飞灰经过加热改制分选后能够在高强灌浆料中得到大量使用，大幅提高工业固废在高强灌浆料中的利用效率。
18.(2)超细飞灰解决了以往在使用过程中体积安定性问题，并作为掺合料提高灌浆材料的抗压强度，其强度极大地满足各种钢筋套筒连接和灌浆工程的需要。
19.(3)将工业固废超细飞灰碱激发地聚合物混合使用制备高强灌浆料，有效地提升掺超细飞灰高强灌浆料流动性和工作性问题。
附图说明
20.图1为根据本发明的复掺超细飞灰碱激发地聚合物的高强灌浆料及制备方法的加热改质分选工艺流程示意图。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.一种复掺超细飞灰碱激发地聚合物的高强灌浆料，包括以下重量份的原材料：
23.210-230份的水泥、超细飞灰60-80份、90-100份的矿粉、130-140份的水、740-750份的石英砂、5-6份的外加剂；
24.所述外加剂包括碱激发剂与减水剂，所述碱激发外加剂为氢氧化钠类碱性添加剂，氢氧化钠浓度的增加，有利于活性超细飞灰地聚合物抗压强度的提升，而且在12摩尔浓度下所合成出的地聚合物，其抗压强度可达97.6mpa；超细飞灰灌浆材料的抗压强度与超细飞灰掺量成正比，由50％矿渣+50％超细飞灰混合所制备出的复合材料具有良好的抗压强度，最高抗压强度可达37mpa；由90％矿渣+10％超细飞灰+碱性活化剂所制备出的地聚合物抗压强度最高可达90mpa；其碱激发用量和配合比见表1所示：
25.表1.试样混合比例及碱激发剂用量
[0026][0027][0028]
注：g：矿渣；fa：超细飞灰。
[0029]
进一步的，减水剂为聚羧酸减水剂，其减水率＞30％，密度为1050-1110kg/m3。
[0030]
进一步的，超细飞灰细度≤0.5％，比表面积7000-10000d/g，7d活性指数≥50％,28d活性指数≥95％。利用工业固废制备超细飞灰超细颗粒填充掺合料，超细飞灰的细度达到水泥的100倍，是比硅灰粗的超细填充料，其一级飞灰平均粒径2-3μm，比表面积7000-10000d/g，活性指数达到s200。三个等级的超细飞灰技术指标见表2所示。按照混凝土堆积填充理论，形成填充超细料的拼图，使水泥中掺入飞灰后具有很特殊的流变性和膨胀性，作为掺合料能够极大地提高水泥和混凝土的标号，试验研究表明超细飞灰灌浆料的微观和物相表征具有超细填充作用。
[0031]
表2.各级别超细飞灰的技术指标
[0032]
指标种类一级飞灰二级飞灰三级飞灰平均粒径2-3μm10-20μm30-60μm比表面积7000-10000d/g3500-5000d/g2000-3000d/g
[0033]
超细飞灰的制备工艺流程图见图1所示，加热改质阶段(加热改质机)：烧失量小于1％；分选阶段(分选机)：通过h/c：hyper气旋、b/c：分级气旋、bg：杂质过滤。具体加热改质方法、温度；分选筛分细度、颗粒填充度；工业固废品种、质量；以及hyper气旋、分级气旋、杂质过滤工艺参数，需要视工业固废燃煤种类、燃烧程度等实际情况，凭生产经验来确定加热温度和分选细度指标。
[0034]
进一步的，石英砂细度模数为3.0，平均粒径为0.45-0.6mm，堆积密度为1450kg/m3。
[0035]
进一步的，还包括炉底渣，所述炉底渣的细度≤12.0％，需水量比≤95，烧失量≤5％，28d活性指数≥70％。
[0036]
进一步的，矿粉级别为s95，比表面积为420kg/m3，7d活性指数大于75％，28d活性指数大于95％。
[0037]
氢氧化钠浓度对活性超细飞灰地聚合物浆料的流动性有显著影响，即随着氢氧化钠浓度的提高，活性超细飞灰地聚合物浆料流动性先增后减；活性超细飞灰地聚合物主要凝胶产物为n-a-s-h，且氢氧化钠浓度增加有利于n-a-s-h凝胶的形成；超细飞灰-矿渣地聚合物的复合材料主要凝胶产物为c-s-h和c-a-s-h，这两者凝胶相互胶结形成致密的微观结构从而有效改善地聚合物的力学性能，而超细飞灰-矿渣地聚合物可通过形成含有c-s-h、c-a-s-h和c-n-a-s-h三种凝胶以构成更为复杂的微观结构。抗压强度结果表明，由100％超细飞灰所制备出的试样，在任何龄期抗压强度无变化，但当混入fa后，其抗压强度有了显著的提升，且随着fa含量的增加gfa整体抗压强度提升，这归因于fa可以作为“碱激发剂”用于加速超细飞灰的水化进程。因此，在50％矿渣+50％fa混合所制备出的试样可以获得良好抗压强度，最高可达37mpa。具体配合比为：10％fa(+470.50％)，20％fa(+215.96％)，30％fa(+217.48％)，40％fa(+118.03％)和50％fa(+74.33％)。抗压强度明显的提升，通过碱激发剂活化矿渣即可合成出抗压强度为110mpa的试样，这是由于形成了三种高度相容的水合产物(c-s-h，c-a-s-h，c-n-a-s-h凝胶)，它们交织在一起形成无序的网格结构。
[0038]
一种复掺超细飞灰碱激发地聚合物的高强灌浆料中的制备方法，包括以下步骤：
[0039]
s1、按照重量份数称取各原料组分，通过卧式搅拌机挂浆；
[0040]
s2、将称好的水泥、超细飞灰、矿粉、石英砂加入搅拌机，干拌2-4min；
[0041]
s3、干料混合均匀后，倒入减水剂和拌合水，继续搅拌3-5min，至流态即可得到高强灌浆料浆体。
[0042]
实施例1
[0043]
(1)按照重量份数水泥221份、超细飞灰96份，矿粉96份、水135份、石英砂750份、外加剂5.6份称取各原料组分，然后卧式搅拌机挂浆；
[0044]
(2)将称好的水泥、超细飞灰、矿粉、石英砂加入搅拌机，干拌2-4min；
[0045]
(3)干料混合均匀后，倒入减水剂和拌合水，继续搅拌3-5min，至流态即可得到高强灌浆料浆体。
[0046]
实施例2
[0047]
(1)按照重量份数水泥221份、超细飞灰80份、矿粉80份、水135份、石英砂750份、外加剂5.6份称取各原料组分，然后卧式搅拌机挂浆；
[0048]
(2)将称好的水泥、超细飞灰、矿粉、石英砂加入搅拌机，干拌2-4min；
[0049]
(3)干料混合均匀后，倒入减水剂和拌合水，继续搅拌3-5min，至流态即可得到高强灌浆料浆体。
[0050]
实施例3
[0051]
(1)按照重量份数水泥221份、超细飞灰96份、矿粉64份、水135份、石英砂750份、外加剂5.6份称取各原料组分，然后卧式搅拌机挂浆；
[0052]
(2)将称好的水泥、超细飞灰、矿粉、石英砂加入搅拌机，干拌2-4min；
[0053]
(3)干料混合均匀后，倒入减水剂和拌合水，继续搅拌3-5min，至流态即可得到高强灌浆料浆体。
[0054]
性能检验测试
[0055][0056][0057]
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的，对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
[0058]
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。