一种复掺灰混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及固硫灰渣再利用技术领域，具体涉及一种复掺灰混凝土及其制备方法。

背景技术

循环流化床(Crculating fluidized bed combustion，简称CFBC)燃煤技术具有低成本、燃煤适应性广、炉内脱硫和低SO2、NO，排放等优点，受到越来越多燃煤电厂的青睐。循环流化床燃煤固硫灰渣(简称固硫灰渣)是指含硫煤与固硫剂(一般为石灰石)以一定比例混合后经850～950C燃烧固硫后排出的固体废弃物。烟道中搜集到的为固硫灰，炉底排放的为固硫渣。由于产生方式不同，固硫灰渣性能与普通煤粉炉排放的粉煤灰区别较大，目前还多以排放堆存为主印，其综合利用率不足50％。国内外研究表明，固硫灰渣具有较高火山灰活性和自发水硬性，因此具有较大利用价值。

随着国家对电厂环保要求的日益提高，CFBC的普及率将会越来越高，固硫灰和磨细灰渣的排放量也会持续增加。将安定性合格的固硫灰和磨细灰渣用作混凝土掺合料，研究固硫灰、磨细灰渣对水泥净浆及混凝土抗压强度的影响；研发固硫灰、磨细灰渣专用外加剂对于减少环境污染、提高经济效益具有重大意义。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的固硫灰渣综合利用率不足的问题，提供一种复掺灰混凝土及其制备方法，该方法以含有固硫灰和磨细固硫渣的复掺灰代替粉煤灰制备混凝土，不仅极大降低了固废排放对环境造成的污染，而且制备的混凝土具有较强的抗压强度。

为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种复掺灰混凝土，所述复掺灰混凝土的原料包括普通硅酸盐水泥、转炉钢渣粉、复掺灰、砂石、聚羧酸减水剂、聚羧酸保坍剂和水，以水的重量为100重量份计，所述普通硅酸盐水泥为80-100重量份，所述转炉钢渣粉为50-70重量份，所述复掺灰为20-30重量份，所述砂石为130-150重量份，所述聚羧酸减水剂和所述聚羧酸保坍剂为10-20重量份；其中，所述复掺灰为含有固硫灰和磨细固硫渣的混合物，且所述固硫灰与所述磨细固硫渣的重量比为0.4-1:1；所述聚羧酸减水剂与所述聚羧酸保坍剂的重量比为1:0.5-1；所述普通硅酸盐水泥的比表面积大于400m

所述普通硅酸盐水泥含有60-70重量份的CaO、15-25重量份的SiO

所述转炉钢渣粉含有50-60重量份的CaO、15-20重量份的SiO

所述复掺灰含有49-55重量份的SiO

优选地，所述普通硅酸盐水泥为PO 42.5级普通硅酸盐水泥。

优选地，以水的重量为100重量份计，所述普通硅酸盐水泥为85-90重量份，所述转炉钢渣粉为60-70重量份，所述复掺灰为24-28重量份，所述砂石为136-145重量份，所述聚羧酸减水剂和所述聚羧酸保坍剂为10-15重量份。

优选地，所述复掺灰为混合固硫灰和磨细固硫渣得到的混合物；所述混合方式为机械搅拌。

优选地，所述固硫灰与所述磨细固硫渣的重量比为0.42-0.58:1。

优选地，所述聚羧酸减水剂与所述聚羧酸保坍剂的重量比为1:0.55-0.65。

优选地，所述普通硅酸盐水泥的比表面积为450-650m

优选地，所述转炉钢渣粉的比表面积为600-700m

本发明第二方面提供了一种前文所述的复掺灰混凝土的制备方法，该方法包括将普通硅酸盐水泥、转炉钢渣粉、复掺灰、砂石、聚羧酸减水剂和聚羧酸保坍剂按照比例进行混合，然后加水进行搅拌。

本发明第三方面提供了前文所述的方法制备的复掺灰混凝土。

本发明通过将固硫灰和磨细固硫渣以适当的比例混合为复掺灰替代粉煤灰，并按比例添加一定量的聚羧酸减水剂和聚羧酸保坍剂，同时控制普通硅酸盐水泥、转炉钢渣粉、复掺灰、砂石、聚羧酸减水剂、聚羧酸保坍剂和水的配比以及普通硅酸盐水泥、转炉钢渣粉的比表面积和磨细固硫渣的细度制备混凝土，不仅极大降低了固废排放对环境造成的污染，而且制备的混凝土具有较强的抗压强度。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

本发明所述的复掺灰混凝土的原料包括普通硅酸盐水泥、转炉钢渣粉、复掺灰、砂石、聚羧酸减水剂、聚羧酸保坍剂和水，以水的重量为100重量份计，所述普通硅酸盐水泥为80-100重量份，所述转炉钢渣粉为50-70重量份，所述复掺灰为20-30重量份，所述砂石为130-150重量份，所述聚羧酸减水剂和所述聚羧酸保坍剂为10-20重量份；其中，所述复掺灰为含有固硫灰和磨细固硫渣的混合物，且所述固硫灰与所述磨细固硫渣的重量比为0.4-1:1；所述聚羧酸减水剂与所述聚羧酸保坍剂的重量比为1:0.5-1；所述普通硅酸盐水泥的比表面积大于400m

所述普通硅酸盐水泥含有60-70重量份的CaO、15-25重量份的SiO

所述转炉钢渣粉含有50-60重量份的CaO、15-20重量份的SiO

所述复掺灰含有49-55重量份的SiO

在本发明所述的复掺灰混凝土原料中，所述普通硅酸盐水泥可以为本领域常规使用的水泥。在优选实施方式中，所述普通硅酸盐水泥为PO 42.5级普通硅酸盐水泥。

在发明中，对所述聚羧酸减水剂与所述聚羧酸保坍剂的选择并没有特别的限制，所述聚羧酸减水剂与所述聚羧酸保坍剂均可以为本领域的常规选择。

在具体实施方式中，所述复掺灰可以为20重量份、21重量份、22重量份、23重量份、24重量份、25重量份、26重量份、27重量份、28重量份、29重量份、30重量份以及这些点值中任意两个所构成范围中的任意值。

在优选实施方式中，以水的重量为100重量份计，所述普通硅酸盐水泥为85-90重量份，所述转炉钢渣粉为60-70重量份，所述复掺灰为24-28重量份，所述砂石为136-145重量份，所述聚羧酸减水剂和所述聚羧酸保坍剂为10-15重量份。

在本发明中，所述复掺灰为混合固硫灰和磨细固硫渣得到的混合物。在一种优选实施方式中，所述混合方式为机械搅拌。

在本发明具体实施方式中，所述固硫灰与所述磨细固硫渣的重量比可以为0.4:1、0.5:1、0.6:1、0.7:1、0.8:1、0.9:1或1:1。

在优选实施方式中，所述固硫灰与所述磨细固硫渣的重量比为0.42-0.58:1。

在本发明具体实施方式中，所述聚羧酸减水剂与所述聚羧酸保坍剂的重量比可以为1:0.5、1:0.6、1:0.7、1:0.8、1:0.9或1:1。

在优选实施方式中，所述聚羧酸减水剂与所述聚羧酸保坍剂的重量比为1:0.55-0.65。

在本发明中，为了增强制备的混凝土的抗压强度，所述普通硅酸盐水泥的比表面积大于400m

在本发明中，为了增强制备的混凝土的抗压强度，所述转炉钢渣粉的比表面积大于500m

在具体实施方式中，所述磨细固硫渣的细度可以为30μm、31μm、32μm、330μm、34μm、35μm、36μm、37μm、38μm、39μm或40μm。优选情况下，所述磨细固硫渣的细度为30-35μm。

本发明第二方面提供了一种复掺灰混凝土的制备方法，该方法包括将普通硅酸盐水泥、转炉钢渣粉、复掺灰、砂石、聚羧酸减水剂和聚羧酸保坍剂按照比例进行混合，然后加水进行搅拌。

本发明第三方面提供了前文所述的方法制备的复掺灰混凝土。该复掺灰混凝土可用于道路材料。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。

本发明实施例和对比例用于说明复掺灰混凝土的制备过程。

实施例1

具体制备过程如下所示：

将90重量份的PO 42.5级普通硅酸盐水泥、60重量份的转炉钢渣粉、24重量份的复掺灰、140重量份的砂石、10重量份的聚羧酸减水剂和5重量份的聚羧酸保坍剂按照比例进行混合，然后加入100重量份的水进行搅拌；其中，所述复掺灰为固硫灰和磨细固硫渣机械搅拌得到的混合物，且所述固硫灰与所述磨细固硫渣的重量比为0.5:1；所述普通硅酸盐水泥的比表面积为420-520m

所述普通硅酸盐水泥含有60重量份的CaO、25重量份的SiO

所述转炉钢渣粉含有50重量份的CaO、20重量份的SiO

所述复掺灰含有50重量份的SiO

实施例2

具体制备过程如下所示：

将80重量份的PO 42.5级普通硅酸盐水泥、70重量份的转炉钢渣粉、20重量份的复掺灰、130重量份的砂石、8重量份的聚羧酸减水剂和8重量份的聚羧酸保坍剂按照比例进行混合，然后加入100重量份的水进行搅拌；其中，所述复掺灰为固硫灰和磨细固硫渣机械搅拌得到的混合物，且所述固硫灰与所述磨细固硫渣的重量比为1:1；所述普通硅酸盐水泥的比表面积为450-550m

所述普通硅酸盐水泥含有70重量份的CaO、18重量份的SiO

所述转炉钢渣粉含有60重量份的CaO、15重量份的SiO

所述复掺灰含有49重量份的SiO

实施例3

具体制备过程如下所示：

将100重量份的PO 42.5级普通硅酸盐水泥、50重量份的转炉钢渣粉、28重量份的复掺灰、150重量份的砂石、10重量份的聚羧酸减水剂和10重量份的聚羧酸保坍剂按照比例进行混合，然后加入100重量份的水进行搅拌；其中，所述复掺灰为固硫灰和磨细固硫渣机械搅拌得到的混合物，且所述固硫灰与所述磨细固硫渣的重量比为0.4:1；所述普通硅酸盐水泥的比表面积为430-530m

所述普通硅酸盐水泥含有69重量份的CaO、15重量份的SiO

所述转炉钢渣粉含有56重量份的CaO、18重量份的SiO

所述复掺灰含有55重量份的SiO

实施例4

按照实施例1的方法实施，不同的是，所述固硫灰与所述磨细固硫渣的重量比为0.6:1。

实施例5

按照实施例1的方法实施，不同的是，加入8重量份的聚羧酸减水剂和7重量份的聚羧酸保坍剂。

对比例1

按照实施例1的方法实施，不同的是，加入120重量份的PO 42.5级普通硅酸盐水泥。

对比例2

按照实施例1的方法实施，不同的是，加入40重量份的转炉钢渣粉。

对比例3

按照实施例1的方法实施，不同的是，加入18重量份的复掺灰。

对比例4

按照实施例1的方法实施，不同的是，加入5重量份的聚羧酸减水剂和10重量份的聚羧酸保坍剂。

对比例5

按照实施例1的方法实施，不同的是，所述固硫灰与所述磨细固硫渣的重量比为1.5:1。

对比例6

按照实施例1的方法实施，不同的是，加入24重量份的粉煤灰代替复掺灰。

测试例

采用GB/T 50081-2002标准测试实施例1-5和对比例1-6中制备的复掺灰混凝土的抗压强度，测试结果如表1所示。

表1

通过表1的结果可以看出，采用本发明所述的技术方案制备的复掺灰混凝土的抗压强度得到明显提升。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。