[发明专利]粉煤灰活性激发方法

说明书

本发明属于无机胶凝材料或工业废料处理。

粉煤灰是火力发电厂的燃料-粉煤在煤粉炉内燃烧而成的废渣，排放量大，分布地区广。常见的治理方法之一是利用粉煤灰和煤渣制成粉煤灰砖或砌块等，用作墙体材料。粉煤灰制品的强度是依靠所加入的活性激发剂的激发作用而获得的。现有的方法是加入生石灰和石膏（系二价金属化合物），然后蒸汽养护或高压蒸汽养护，其机理是粉煤灰中的活性氧化硅和活性氧化铝与石灰，石膏在水热条件下生成水化硅酸钙和水化硫铝酸钙，从而使制品获得强度。一般石灰的添加量为混合料总量的15-20%，石膏添加量为3～5%。现有方法的不足是粉煤灰与石灰、石膏的水化反应需在高温下进行;即需要100℃常压蒸汽养护或高于100℃的高压蒸汽养护，否则在常温下水化产物很少强度很低，只有3～5MPa，不能满足墙体材料的要求，而且能耗大，成本高;其次，碳化后强度大大降低，一般碳化系数为0.60～0.70，故其耐久性较差。

为了探求粉煤灰治理的新途径，改善现有粉煤灰制品的性能，改良现有的生产工艺技术，特提出了一种新的粉煤灰活性激发方法。

本发明的特征是采用一价金属化合物硅酸钠（Na₂SiO₃，代号为S）或采用主要成份是硫代硫酸钠（Na₂S₂O₃）的南京化工厂排放的含碱工业废料（代号为DA）作为活性激发剂，并加入调整性原料矿渣或石灰来调节粉煤灰中有效CaO的含量。该系统中，粉煤灰经过水化反应后，除生成一部分水化硅酸钙以外，还生成水化硅铝酸钠和水化硅铝酸钙。上述水化产物可以在常温条件下生成。当采用硅酸钠为激发 剂时，常温下28天混凝土强度可达到50MPa以上，能配制成高强混凝土，可制造承重构件;当采用主要成份是硫代硫酸钠的南京化工厂排放的含碱工业废料为激发剂时，常温下能达到12～15MPa，能满足墙体材料的强度要求，可用来制造墙体材料制品。通过性能试验，它们的抗冻性和抗碳化能力均比较好。经25次冻融循环，抗冻系数均接近于1;完全碳化后的强度没有降低，碳化系数为0.95～1，见表一～表三。证明用本方法激发的粉煤灰渣-碱混凝土的耐久性是良好的。

本发明的粉煤灰活性激发方法之一，采用的活性激发剂为硅酸钠，所采用的调整性原料为矿渣，其胶结料组成为：“粉煤灰60～70%，矿渣30～40%，进行混合磨细，细度要求为0.08mm筛余在5%以下，然后加入活性激发剂，其量为粉煤灰和矿渣总量的8-12%”，用来配制500号以上高强粉煤灰渣碱胶结料混凝土（简称高强FKJ混凝土）。具体配比见表四。

本发明的粉煤灰活性激发方法之二，采用的活性激发剂为主要成份是硫代硫酸钠的南京化工厂排放的含碱工业废料，所用的调整性原料为生石灰，其胶结料组成为：“原状粉煤灰（Ⅲ级灰）78～83%，生石灰粉17～22%，混合后加入活性激发剂，其量为粉煤灰和生石灰总量的5～8%”，用来配制100号以上的原状粉煤灰渣-碱胶结料混凝土。

本发明的粉煤灰活性激发方法之三，采用的活性激发剂为主要成份是硫代硫酸钠的南京化工厂排放的含碱工业废料，所用的调整性原料为矿渣，其胶结料组成为：“原状粉煤灰（Ⅲ级灰）60～70%，磨细矿渣30～40%，混合后加入活性激发剂，其量为粉煤灰和矿渣总量的5～8%”，用来配制100号以上的原状粉煤灰渣-碱胶结料混凝土。

本发明的优点在于可采用大量排放的原状粉煤灰（符合Ⅲ级灰的质量标准），为粉煤灰的利用开辟了新的途径。另外，可取消热养护，用常温养护代替常压或高压蒸汽养护，是工艺技术的一项革新，大量节约了能源。新型激发剂DA为含碱工业废料，采用本方法同时治理了粉煤灰和含碱工业废料的污染，降低了成本，具有良好的社会效益。采用本发明方法制作的粉煤灰制品，各方面性能均有所改善。

表一是本发明配制的粉煤灰渣-碱胶结料砂浆和混凝土的抗压强度;

表二是采用本方法和现有方法激发的粉煤灰砂浆试件的碳化试验结果;

表三是新激发方法和现有激发方法的抗冻试验结果。

表中试件编号前面所冠字母“S”代表用S激发剂激发，“DA”代表用DA激发剂激发，“W”表示用现有方法激发。

采用本发明制作的粉煤灰试件，其快速收缩值为0.38mm/m，一般粉煤灰试件的快速收缩值为0.5～0.6mm/m左右。

表四为采用人工拌合和浇捣成型的粉煤灰渣-碱胶结料混凝土的具体配比和结果。