本发明属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-粉煤灰在煤粉炉内燃烧而成的废渣,排放量多,分布地区广。常见的治理方法为利用粉煤灰和煤渣工业废渣,制成粉煤灰砖或砌块,用作墙体材料。粉煤灰砌块的活性需要加入活性激发剂激发。现有的方法是加入生石灰和石膏,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,从而使砌块获得强度。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。常温下,水化产物很少,因此需要100℃蒸汽养护或高于100℃的高压蒸汽养护,否则强度很低,只有3~5MPa,不能满足墙体材料的要求,因而能耗高,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。
为了探寻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制度,特提出了一种新的粉煤灰活性激发方法。
本发明采用碱性激发剂S及工业废料DA为活性激发剂,加入调整性原料矿渣及石灰调节粉煤灰中CaO的含量,粉煤灰在水化过程中,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下生成。常温28天混凝土试件强度S激发剂能达到50MPa,DA能达到12~15MPa,其抗冻性和抗碳化能力均比较好。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,证明用本方法激发的粉煤灰制品能满足墙体材料地要求,利用高强FJ混凝土,能制造承重构件,并有良好的耐久性。
本发明采用的碱性激发剂S为硅酸钠,原状灰(指Ⅲ级粉煤灰)经磨细后,细度为0.03mm筛余在5%以下,加入适量的磨细矿渣,细度同粉煤灰,用S激发剂,常温养护,可制得500号以上的粉煤灰渣-碱混凝土(简称高强FJ混凝土),矿渣的掺加量为胶结料总量的30~40%,S激发剂的用量为胶结料量的8~12%。
DA为南京化工厂排放的工业废料,年排放量为2万吨,DA主要成份为硫代硫酸钠。采用原状粉煤灰,加入占胶结料总量为17~22%的生石灰,调节粉煤灰中CaO的含量,用DA激发,经常温养护,强度可达100号以上(12~15MPa),激发剂的量为胶结料量的5~8%,另外,采用原状粉煤灰,加入占胶结料总量30~40%的磨细矿渣,用DA激发,能得到同样的结果。
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,是工艺制度的一项革新,大量节约了能源。新型激发剂DA为工业废料,采用本方法激发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,采用新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制品的抗压强度;
表二是采用本方法和现有方法激发的粉煤灰制品的碳化试验结果;
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-碱混凝土的具体配比和结果。