一种用于砂浆、混凝土提前释放含氨粉煤灰中氨的方法及其应用

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种用于砂浆、混凝土提前释放含氨粉煤灰中氨的方法及其应用。

背景技术

粉煤灰是火力发电过程中产生的主要固体废弃物，因具备三大效应(形态效应、火山灰效应和微集料效应)而在混凝土行业中得到广泛的利用。为控制发电过程中氮氧化物的排放，各燃煤电厂实行了脱硝改造技术，生产出大量含氨粉煤灰。研究表明，粉煤灰的氨含量过高，不仅会使水泥强度降低、凝结时间延长，混凝土的含气量增大、强度降低；而且在混凝土搅拌、振捣、存储和应用等过程中会不断释放刺激性气体，影响混凝土的质量安全、危害人体健康、污染环境。因此，解决含氨粉煤灰在混凝土中的使用问题是亟需重要。

目前，含氨粉煤灰中的氨含量的调控方法可以从加入水泥之前的预处理和加入水泥后、凝结硬化之前的调控两个角度出发。加入水泥前的预处理主要有加热法和加碱法，该方法除氨效果较好，但工艺过程较繁，增加车间，成本较高，对粉煤灰活性可能会造成损伤；加入水泥后、凝结硬化前，可以通过控制搅拌时间和拌合水的温度来调控，该方法对粉煤灰不会造成影响，工艺简单，成本较低，但除氨效果较低。

专利CN106082737A公开了一种改性脱硝粉煤灰的方法，将脱硝粉煤灰、消石灰、石膏按一定比例在100℃蒸养温度下，蒸养48小时后脱水粉磨后，加入到硅酸盐水泥中。该申请通过水热蒸养处理达到除氨的效果，提高粉煤灰活性，但工艺较复杂，处理周期长。

专利CN111014228A公开了一种锅炉粉煤灰中氨脱除装置及方法，包括含氨粉煤灰储罐、搅拌机、碱性添加剂储罐、喷淋液储罐、蒸发器、第一气固分离器、第二气固分离器、氨气储罐以及粉煤灰储罐，将含氨粉煤灰、碱性添加剂、水进行混合搅拌，碱性添加剂的质量、水的质量占含氨粉煤灰的质量的1％～2％，搅拌后获得氨气初提物、粉煤灰初提物，对氨气初提物中的氨气、部分粉煤灰进行分离，获得氨气；对粉煤灰初提物中的水分进行蒸干，再将粉煤灰初提物中的粉煤灰、空气进行分离，获得粉煤灰。该申请提供的方法除氨效果较好，可以得到满足工业应用要求的粉煤灰，但该方法运行和维护费用高。

专利CN115437324A公开一种基于工艺参数优化的脱硝粉煤灰品质控制方法，该方法包括：采用选择性催化还原法(SCR)脱硝工艺，优化相应的工艺参数，使之达到发电负荷不低于22％、炉膛温度不低于1033℃、催化剂用量不少于30t/h、脱硝效率不低于60％、氨逃逸率不高于0.88％。该申请对脱硝粉煤灰品质控制方法综合考虑了多个脱硝工艺参数，可在高效脱硝的同时保证脱硝粉煤灰各项性能指标满足Ⅱ级粉煤灰标准要求，但该方法针对于燃煤电厂粉煤灰的生产，具有一定的局限性。

发明内容

本为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于砂浆、混凝土提前释放含氨粉煤灰中氨的方法及其应用，该方法具有工艺简单、流程短、成本低、提前释放水泥混凝土含氨粉煤灰中的氨的效果优异，提高水泥混凝土强度的特点。

本发明采用的技术方案如下：

一种用于砂浆、混凝土提前释放含氨粉煤灰中氨的方法，包括如下过程：

将含氨粉煤灰和碱性添加剂、水混合并搅拌均匀，得到混合物；

向所述混合物中加入水以及砂浆中所需其他原料或者混凝土中所需其他原料，混合并搅拌均匀。

优选的，所述碱性添加剂采用氢氧化钙。

优选的，氢氧化钙的加入量为含氨粉煤灰质量的1.0％～3.0％。

优选的，将含氨粉煤灰和碱性添加剂、水混合并搅拌均匀时，水的加入量为含氨粉煤灰质量的0.8～1.0倍。

优选的，将含氨粉煤灰和碱性添加剂、水混合并搅拌均匀时，搅拌速度为300～600r/min，搅拌时间为3～5min。

优选的，所述砂浆的原料包括：42.5普通硅酸盐水泥、含氨粉煤灰、标准砂和水。

优选的，所述混凝土的原料包括：42.5普通硅酸盐水泥、含氨粉煤灰、矿粉、机制砂、河砂、碎石、防冻剂和水。

优选的，向所述混合物中加入水时，水的加入量为含氨粉煤灰质量的0.8～1.0倍。

优选的，向所述混合物中加入砂浆或者混凝土中所需其他原料，混合并搅拌均匀时，搅拌速度为300～600r/min，搅拌时间为4～6min。

本发明上述用于砂浆、混凝土提前释放含氨粉煤灰中氨的方法用于砂浆、混凝土在凝结硬化前提前释放含氨粉煤灰中的氨气，避免含氨粉煤灰中的氨含量对混凝土性能的负面影响。

本发明具有如下有益效果：

1)本发明用于砂浆、混凝土提前释放含氨粉煤灰中氨的方法是先将含氨粉煤灰和碱性添加剂、水混合搅拌均匀，得到混合物；然后水和砂浆或者混凝土中所需其他原料，搅拌均匀，制得砂浆或者混凝土。由此可以看出，本发明方法操作过程简单、流程短，与传统含氨粉煤灰的预处理相比，无需增加设备和车间，降低生产成本。2)本发明提供的碱性添加剂为氢氧化钙，是常见容易得的材料，成本低，价格便宜；用于砂浆、混凝土中，与砂浆、混凝土中的氧气和水反应，形成固结结构，提高砂浆、混凝土的密实度和强度。同时，可以中和混凝土中的盐类、酸性等有害物质，降低有害物质对混凝土的腐蚀和破坏，提高混凝土的耐久性和使用寿命。此外，Ca

综上所述，本发明用于砂浆、混凝土提前释放含氨粉煤灰中氨的方法具有工艺简单、流程短、成本低、提前释放水泥混凝土含氨粉煤灰中的氨的效果优异，提高水泥混凝土强度的特点。

附图说明

图1为氢氧化钙掺量对砂浆中铵含量的影响。

图2为氢氧化钙掺量对混凝土中铵含量的影响。

图3为氢氧化钙掺量对砂浆中氨气释放速率的影响。

图4为氢氧化钙掺量对混凝土中氨气释放速率的影响。

具体实施方式

下面结合实施例来对本发明做进一步的说明。

本发明用于砂浆、混凝土提前释放含氨粉煤灰中氨的方法，包括以下步骤：

步骤一，根据GB/T 39701-2020测试含氨粉煤灰和水泥粉煤灰浆体的氨含量，计算氨的释放速率；

步骤二，将含氨粉煤灰和碱性添加剂、水混合并搅拌均匀，得到混合物，使得含氨粉煤灰中部分的氨在搅拌过程中提前释放；其中，搅拌速度为300～600r/min，搅拌时间为3～5min，碱性添加剂采用氢氧化钙，氢氧化钙占含氨粉煤灰质量的1.0％～3.0％，水的加入量为含氨粉煤灰质量的0.8～1.0倍。

步骤三，向步骤二中得到的混合物中加入水和砂浆中所需其他原料或者混凝土中所需其他原料，混合并搅拌均匀，制得砂浆或混凝土，使得含氨粉煤灰中部分的氨在搅拌过程中再次提前释放；其中，搅拌速度为300～600r/min，搅拌时间4～6min，水的加入量为含氨粉煤灰的0.8～1.0倍。

在实施例中，砂浆原料的组分包括：42.5普通硅酸盐水泥315g，含氨粉煤灰135g，标准砂1350g，水225g(此水量包括步骤二和步骤三加入的水)。

混凝土原料的组分包括：42.5普通硅酸盐水泥720g，含氨粉煤灰225g，矿粉180g，机制砂1950g，河砂330g，碎石3018g，防冻剂24g，水450g(此水量包括步骤二和步骤三加入的水)。

实施例1：

本实施例用于砂浆、混凝土提前释放含氨粉煤灰中氨的方法包括如下过程：

将135g含氨粉煤灰(氨含量1198mg/kg)、1.35g氢氧化钙和112.5g水在搅拌机中搅拌混合均匀，得到混合物，其中，搅拌速度为300r/min，搅拌时间为5min；然后向混合物中加入315g的42.5普通硅酸盐水泥、1350g标准砂和112.5g水，在搅拌机中搅拌混合均匀，将砂浆浇注成型入模养护，制得砂浆，其中，搅拌速度为300r/min，搅拌时间为6min。

将225g含氨粉煤灰(氨含量1198mg/kg)、2.25g氢氧化钙和225g水在搅拌机中搅拌混合均匀，得到混合物，其中，搅拌速度为300r/min，搅拌时间为4min；然后向混合物中加入720g的42.5普通硅酸盐水泥、180g矿粉、1950g机制砂、330g河砂、3018g碎石、24g防冻剂和225g水，在搅拌机中搅拌混合均匀，将混凝土拌合物浇注成型入模养护，制得混凝土，其中，搅拌速度为300r/min，搅拌时间为6min。

实施例2：

本实施例用于砂浆、混凝土提前释放含氨粉煤灰中氨的方法包括如下过程：

将135g含氨粉煤灰(氨含量1198mg/kg)、2.70g氢氧化钙和112.5g水在搅拌机中搅拌混合均匀，得到混合物，其中，搅拌速度为300r/min，搅拌时间为5min；然后向混合物中加入315g的42.5普通硅酸盐水泥、1350g标准砂和112.5g水，在搅拌机中搅拌混合均匀，将砂浆浇注成型入模养护，制得砂浆，其中，搅拌速度为300r/min，搅拌时间为6min。

将225g含氨粉煤灰(氨含量1198mg/kg)、4.50g氢氧化钙和225g水在搅拌机中搅拌混合均匀，得到混合物，其中，搅拌速度为300r/min，搅拌时间为4min；然后向混合物中加入720g的42.5普通硅酸盐水泥、180g矿粉、1950g机制砂、330g河砂、3018g碎石、24g防冻剂和225g水，在搅拌机中搅拌混合均匀，将混凝土拌合物浇注成型入模养护，制得混凝土，其中，搅拌速度为300r/min，搅拌时间为6min。

实施例3：

本实施例用于砂浆、混凝土提前释放含氨粉煤灰中氨的方法包括如下过程：

将135g含氨粉煤灰(氨含量1198mg/kg)、4.05g氢氧化钙和112.5g水在搅拌机中搅拌混合均匀，得到混合物，其中，搅拌速度为300r/min，搅拌时间为3min；然后向混合物中加入315g的42.5普通硅酸盐水泥、1350g标准砂和112.5g水，在搅拌机中搅拌混合均匀，将砂浆浇注成型入模养护，制得砂浆，其中，搅拌速度为300r/min，搅拌时间为6min。

将225g含氨粉煤灰(氨含量1198mg/kg)、6.75g氢氧化钙和225g水在搅拌机中搅拌混合均匀，得到混合物，其中，搅拌速度为300r/min，搅拌时间为4min；然后向混合物中加入720g的42.5普通硅酸盐水泥、180g矿粉、1950g机制砂、330g河砂、3018g碎石、24g防冻剂和225g水，在搅拌机中搅拌混合均匀，将混凝土拌合物浇注成型入模养护，制得混凝土，其中，搅拌速度为300r/min，搅拌时间为6min。

实施例4：

本实施例用于砂浆、混凝土提前释放含氨粉煤灰中氨的方法包括如下过程：

将135g含氨粉煤灰(氨含量1024mg/kg)、1.35g氢氧化钙和112.5g水在搅拌机中搅拌混合均匀，得到混合物，其中，搅拌速度为300r/min，搅拌时间为5min；然后向混合物中加入315g的42.5普通硅酸盐水泥、1350g标准砂和112.5g水，在搅拌机中搅拌混合均匀，将砂浆浇注成型入模养护，制得砂浆，其中，搅拌速度为300r/min，搅拌时间为6min。

将225g含氨粉煤灰(氨含量1024mg/kg)、2.25g氢氧化钙和225g水在搅拌机中搅拌混合均匀，得到混合物，其中，搅拌速度为300r/min，搅拌时间为4min；然后向混合物中加入720g的42.5普通硅酸盐水泥、180g矿粉、1950g机制砂、330g河砂、3018g碎石、24g防冻剂和225g水，在搅拌机中搅拌混合均匀，将混凝土拌合物浇注成型入模养护，制得混凝土，其中，搅拌速度为300r/min，搅拌时间为6min。

实施例5：

本实施例用于砂浆、混凝土提前释放含氨粉煤灰中氨的方法包括如下过程：

将135g含氨粉煤灰(氨含量1024mg/kg)、2.07g氢氧化钙和112.5g水在搅拌机中搅拌混合均匀，得到混合物，其中，搅拌速度为300r/min，搅拌时间为5min；然后向混合物中加入315g的42.5普通硅酸盐水泥、1350g标准砂和112.5g水，在搅拌机中搅拌混合均匀，将砂浆浇注成型入模养护，制得砂浆，其中，搅拌速度为300r/min，搅拌时间为6min。

将225g含氨粉煤灰(氨含量1024mg/kg)、4.50g氢氧化钙和225g水在搅拌机中搅拌混合均匀，得到混合物，其中，搅拌速度为300r/min，搅拌时间为4min；然后向混合物中加入720g的42.5普通硅酸盐水泥、180g矿粉、1950g机制砂、330g河砂、3018g碎石、24g防冻剂和225g水，在搅拌机中搅拌混合均匀，将混凝土拌合物浇注成型入模养护，制得混凝土，其中，搅拌速度为300r/min，搅拌时间为6min。

实施例6：

本实施例用于砂浆、混凝土提前释放含氨粉煤灰中氨的方法包括如下过程：

将135g含氨粉煤灰(氨含量1024mg/kg)、4.05g氢氧化钙和112.5g水在搅拌机中搅拌混合均匀，得到混合物，其中，搅拌速度为300r/min，搅拌时间为3min；然后向混合物中加入315g的42.5普通硅酸盐水泥、1350g标准砂和112.5g水，在搅拌机中搅拌混合均匀，将砂浆浇注成型入模养护，制得砂浆，其中，搅拌速度为300r/min，搅拌时间为6min。

将225g含氨粉煤灰(氨含量1024mg/kg)、6.75g氢氧化钙和225g水在搅拌机中搅拌混合均匀，得到混合物，其中，搅拌速度为300r/min，搅拌时间为4min；然后向混合物中加入720g的42.5普通硅酸盐水泥、180g矿粉、1950g机制砂、330g河砂、3018g碎石、24g防冻剂和225g水，在搅拌机中搅拌混合均匀，将混凝土拌合物浇注成型入模养护，制得混凝土，其中，搅拌速度为300r/min，搅拌时间为6min。

实施例7：

本实施例用于砂浆、混凝土提前释放含氨粉煤灰中氨的方法包括如下过程：

将135g含氨粉煤灰(氨含量802mg/kg)、1.35g氢氧化钙和112.5g水在搅拌机中搅拌混合均匀，得到混合物，其中，搅拌速度为300r/min，搅拌时间为5min；然后向混合物中加入315g的42.5普通硅酸盐水泥、1350g标准砂和112.5g水，在搅拌机中搅拌混合均匀，将砂浆浇注成型入模养护，制得砂浆，其中，搅拌速度为300r/min，搅拌时间为6min。

将225g含氨粉煤灰(氨含量802mmg/kg)、2.25g氢氧化钙和225g水在搅拌机中搅拌混合均匀，得到混合物，其中，搅拌速度为300r/min，搅拌时间为4min；然后向混合物中加入720g的42.5普通硅酸盐水泥、180g矿粉、1950g机制砂、330g河砂、3018g碎石、24g防冻剂和225g水，在搅拌机中搅拌混合均匀，将混凝土拌合物浇注成型入模养护，制得混凝土，其中，搅拌速度为300r/min，搅拌时间为6min。

实施例8：

本实施例用于砂浆、混凝土提前释放含氨粉煤灰中氨的方法包括如下过程：

将135g含氨粉煤灰(氨含量802mg/kg)、2.07g氢氧化钙和112.5g水在搅拌机中搅拌混合均匀，得到混合物，其中，搅拌速度为300r/min，搅拌时间为5min；然后向混合物中加入315g的42.5普通硅酸盐水泥、1350g标准砂和112.5g水，在搅拌机中搅拌混合均匀，将砂浆浇注成型入模养护，制得砂浆，其中，搅拌速度为300r/min，搅拌时间为6min。

将225g含氨粉煤灰(氨含量802mmg/kg)、4.50g氢氧化钙和225g水在搅拌机中搅拌混合均匀，得到混合物，其中，搅拌速度为300r/min，搅拌时间为4min；然后向混合物中加入720g的42.5普通硅酸盐水泥、180g矿粉、1950g机制砂、330g河砂、3018g碎石、24g防冻剂和225g水，在搅拌机中搅拌混合均匀，将混凝土拌合物浇注成型入模养护，制得混凝土，其中，搅拌速度为300r/min，搅拌时间为6min。

实施例9：

本实施例用于砂浆、混凝土提前释放含氨粉煤灰中氨的方法包括如下过程：

将135g含氨粉煤灰(氨含量802mg/kg)、4.05g氢氧化钙和112.5g水在搅拌机中搅拌混合均匀，得到混合物，其中，搅拌速度为300r/min，搅拌时间为3min；然后向混合物中加入315g的42.5普通硅酸盐水泥、1350g标准砂和112.5g水，在搅拌机中搅拌混合均匀，将砂浆浇注成型入模养护，制得砂浆，其中，搅拌速度为300r/min，搅拌时间为6min。

将225g含氨粉煤灰(氨含量802mg/kg)、6.75g氢氧化钙和225g水在搅拌机中搅拌混合均匀，得到混合物，其中，搅拌速度为300r/min，搅拌时间为4min；然后向混合物中加入720g的42.5普通硅酸盐水泥、180g矿粉、1950g机制砂、330g河砂、3018g碎石、24g防冻剂和225g水，在搅拌机中搅拌混合均匀，将混凝土拌合物浇注成型入模养护，制得混凝土，其中，搅拌速度为300r/min，搅拌时间为6min。

本发明上述实施例所制备砂浆和混凝土中的铵含量和氨气的释放速率测试，具体测试结果如图1、图2、图3、图4所示。图1为氢氧化钙掺量对砂浆中铵含量的影响，图2为氢氧化钙掺量对混凝土中铵含量的影响。图3为氢氧化钙掺量对砂浆中氨气释放速率的影响，图4为氢氧化钙掺量对混凝土中氨气释放速率的影响。从图1和图2中可以看出，砂浆、混凝土中的铵含量随着氢氧化钙掺量的增加而降低。较未掺氢氧化钙的铵含量降低了58.4％～96.6％。从图3和图4中可以看出，砂浆、混凝土中氨气释放速率随着氢氧化钙掺量的增加而增大，氨气释放速率可达到50.5～117.1mg/kg·min。这说明本发明的方法可以达到提前释放粉煤灰中氨的效果且效果优异。

上述实施例所制备砂浆和混凝土在7d、28d抗压强度测试，具体测试结果如下表1所示，表1为不同实施例在标准养护下7d、28d砂浆和混凝土抗压强度数据：

表1

由表1测试结果可知，砂浆、混凝土的抗压强度随着氢氧化钙掺量的增加。较未掺氢氧化钙的抗压强度提高了3.6％～20.0％。这说明本发明的方法可以提高砂浆混凝土的抗压强度。

综上所述，本发明用于砂浆、混凝土提前释放含氨粉煤灰中氨的方法可以提前释放水泥混凝土含氨粉煤灰中的氨且效果优异，提高水泥混凝土强度。