[发明专利]一种高氯粉煤灰胶凝材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高氯粉煤灰胶凝材料及其制备方法和应用。所述高氯粉煤灰胶凝材料的制备方法包括以下步骤：(1)将高氯粉煤灰、矿渣、矿物微粉分别球磨4‑8h；(2)将球磨后的高氯粉煤灰、矿渣、矿物微粉混合均匀；(3)将早强剂和碱激发剂加入步骤(2)的混合料中混合均匀，得到所述高氯粉煤灰胶凝材料。本发明通过复合活化工艺，即物理和化学活化方法，激发高氯粉煤灰潜在的火山灰活性，达到固化氯离子的最佳效果。胶凝材料中各原料组分相互协同激发作用，形成了丰富的水化产物Friedel盐、AFt晶体及C‑S‑H凝胶，促进了水化过程中矿物与氯离子的化学结合能力，水化产物对氯离子的物理吸附能力，同时也提升了所述高氯粉煤灰胶凝材料的力学性能。

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，特别涉及一种高氯粉煤灰胶凝材料及其制备方法。

背景技术

粉煤灰是燃煤电厂发电过程中排放的主要固体废弃物，是一种人工火山灰材料。目前，粉煤灰综合利用中用量最大、最主要的方式仍是建筑和建材方面，例如用于生产水泥或作为混凝土的掺合料等。高氯粉煤灰中氯离子含量较高，若是将高氯粉煤灰制备成胶凝材料用于混凝土中会对混凝土耐久性产生一定影响。在普通环境中，氯离子等侵蚀性离子通过混凝土的裂缝、毛细孔隙等向内部迁移，进而引起钢筋锈蚀、盐结晶等破坏性膨胀，导致混凝土结构耐久性差、服役寿命短。

现有技术通常采用减小水灰比、使用掺合料、减小胶凝材料细度等方式降低浆体孔隙率、细化孔径，延缓氯离子侵蚀速率，提高胶凝材料的抗侵蚀性能。但在实际施工中，水灰比调控范围较小、胶凝材料工作性能与力学性能要求较高，导致传统方法对水泥浆体抗氯离子侵蚀性能的改善效果有限。而且高氯粉煤灰因其游离的氯离子浓度较高，无论将其作为水泥或是混凝土的掺合料，都会使氯离子浓度超标，腐蚀混凝土中的钢筋，影响混凝土构件的安全性。目前利用粉煤灰制备的胶凝材料，存在活性较低、反应速度慢的缺点，在胶凝材料的制备方面尚未有重大突破。

发明内容

本发明目的在于针对上述现有技术的不足之处而提供一种高氯粉煤灰胶凝材料及其制备方法。本发明以高氯粉煤灰为主要原材料，通过复合活化的方式激发高氯粉煤灰中惰性矿物的活性，得到的所述高氯粉煤灰胶凝材料具有良好的固化氯离子能力和良好的力学性能，为高氯粉煤灰的高附加值利用提供了有效途径。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种高氯粉煤灰胶凝材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将高氯粉煤灰、矿渣、矿物微粉分别球磨处理4-8h；

(2)将球磨处理后的高氯粉煤灰、矿渣、矿物微粉混合均匀；

(3)将早强剂和碱激发剂加入步骤(2)得到的混合料中混合均匀，得到所述高氯粉煤灰胶凝材料。

本发明中高氯粉煤灰通过复合活化工艺，即物理和化学的活化方法，激发高氯粉煤灰潜在的火山灰活性。物理活化即机械球磨使高氯粉煤灰颗粒得以细化，一方面更好地填充于水泥颗粒空隙中，发挥微集料效应和形态效应。另一方面，将高氯粉煤灰颗粒细化可以破坏矿物晶体结构，提高粉体材料的表面能，降低了矿物参与水化反应时所需的能量，从而使得高氯粉煤灰反应活性增强。高氯粉煤灰经过球磨后改善了水泥材料对氯离子的固化能力，固化能力随高氯粉煤灰细度的提升而增大，对氯离子的固化起到了一定的促进作用。化学活化即添加碱性激发剂能够激发高氯粉煤灰的火山灰活性，随着水化龄期的增加，对粉煤灰体系的激发效果更加充分。在碱性环境中，粉煤灰颗粒表面的Si-O和Al-O键断裂。Si-O-Al网络聚合体的聚合度降低，表面形成游离的不饱和活性键，容易与Ca(OH)₂反应生成水化硅酸钙和水化硅酸铝等胶凝性产物，水化程度越高，生成水化产物也就越多。