[发明专利]一种混凝土外掺复合材料及其制备方法

说明书

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％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-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备的混凝土外掺复合材料。

本发明还提供上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：

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。

进一步的，所述高硫粉煤灰中SO₃含量为5～8wt％。

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SO₃含量为4～8wt％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5～7天；

(3)复合粉磨：将70～230质量份的含水量为1～2wt％磷矿尾渣以及0.06～0.10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430～500m²/kg。

进一步的，步骤(1)在进行均匀喷雾之前，将高硫粉煤灰按0.5～1m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430～500m²/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。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

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：

SO₃含量4wt％的高硫粉煤灰       100份；

含水量为1wt％磷矿尾渣          180份；

三乙醇胺                       0.08份。

本实施例的制备方法如下：