阅读说明：本技术 一种高效粉煤灰活化剂及其制备方法 (High-efficiency fly ash activator and preparation method thereof ) 是由 张延年 崔长青 顾晓薇 海洪 王亭 张于于 康楠 王铁源 闫明程 于洋 李志军 于 2020-05-08 设计创作，主要内容包括：一种高效粉煤灰活化剂及其制备方法,属于建筑材料技术领域。所述高效粉煤活化剂的制备方法,包括以下步骤：(1)将高效减水剂、氟硅酸钠、三乙醇胺和纤维素醚按照各自的质量分数比例加入到,并在预设条件下进行反应,同时开始进行搅拌,制得混合物；(2)将脱硫石膏和氧化钙分别进行粉磨,使得研磨粒径达到标准；(3)将粉磨好的脱硫石膏,氧化钙和粉状速溶硅酸按照各自的质量分数加入到水中,再加入由步骤(1)制得的混合物进行混合搅拌,持续30分钟后,制得活化剂。本发明能够消耗大量固废,使得化学石膏与粉煤灰反应能够减少混凝土后期的收缩,且粉状速溶硅酸钠能够解决粉煤灰混凝土早期强度过低的问题。(An efficient fly ash activator and a preparation method thereof, belonging to the technical field of building materials. The preparation method of the high-efficiency powdered coal activator comprises the following steps: (1) adding a high-efficiency water reducing agent, sodium fluosilicate, triethanolamine and cellulose ether according to respective mass fraction proportion, reacting under a preset condition, and simultaneously starting stirring to prepare a mixture; (2) respectively grinding the desulfurized gypsum and the calcium oxide to enable the grinding particle size to reach the standard; (3) adding the ground desulfurized gypsum, calcium oxide and powdery instant silicic acid into water according to respective mass fractions, adding the mixture prepared in the step (1), mixing and stirring for 30 minutes to prepare the activating agent. The invention can consume a large amount of solid waste, so that the reaction of the chemical gypsum and the fly ash can reduce the later-stage shrinkage of concrete, and the powdery instant sodium silicate can solve the problem of low early strength of the fly ash concrete.)

一种高效粉煤灰活化剂及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，特别涉及一种高效粉煤灰活化剂及其制备方法。

背景技术

随着建筑行业在全球的兴起，产生了许许多多对建筑材料的研究。与此同时，工业固体废弃物也大量增加。随着工业固体废物堆积量越来越大，而建筑不可再生资源越用越少，工业固体废弃物应用于建筑材料的需求也在增加。

在日常生产、生活中工业固体废弃物主要来源有：煤炭工业生产的煤矸石；冶金工业产生的高炉渣、钢渣和赤泥等；燃料电厂和城市集中供热系统产生的粉煤灰、炉渣；化学工业及其他工业产生的化学石膏、电石渣、碱渣等；开采金属矿石产生的废石和尾矿等。

资源日益短缺，能源紧张。我国煤炭、石油、天然气等非可再生资源贮量有限，且作为主要能源，大部分已开采；土地沙漠化日趋严重，人均土地资源越来越少。

不断增长的建筑材料需求。我国工业化、城镇化进程不断加快，大规模的基础建设需要大量的建筑材料，尤其是墙体材料，每年需求约亿块标准砖。

工业固废弃物应用于建筑材料的有利条件工业固体材料广泛应用于建筑材料领域，它自身具有的特点：一是种类很多，产量很大，分布很广，常年均衡排放，可作为稳定的可利用资源加以利用；二是其物相组成较为稳定，化学成分与建筑材料原料相近，具有潜在的活性，适合作建筑材料的原料。总之，经过科学鉴定，大部分工业固体废弃物具备生产建筑材料的潜能，作为建筑材料的原材料可以节约成本，创造更高经济效益，变废为宝，实现有限资源的循环利用。

目前，现有技术中，人们通常会使用工业固体废弃物中的粉煤灰加入到混凝土中，以此达到取代水泥的目的，但是缺点就是会造成混凝土的早期强度增长速度过低。当掺量高时尤为显著，粉煤灰-CaO-水体系中，孔溶液下和离子浓度较低，使得粉煤灰早期水化十分缓慢。

发明内容

为了解决部分水泥熟料代替中，混凝土早期强度增长速度过低的技术问题，本发明提出利用粉煤灰-CaO-碱溶液体系使得粉煤灰早期水化程度得到明显提高，通过在水泥中添加活化剂制成的粉煤灰混凝土，来减少水泥的用量，缓解不可再生资源的问题，并且增强了混凝土的抗压能力，使得混凝土的力学性能得到明显提高。

本发明提供了一种高效粉煤活化剂，所述高效粉煤活化剂为由脱硫石膏、氧化钙、粉状速溶硅酸钠、高效减水剂、氟硅酸钠、三乙醇胺、纤维素醚和水组成的混合物。

进一步的，根据权利要求1所述的高效粉煤活化剂，其特征在于，所述脱硫石膏、氧化钙、粉状速溶硅酸钠、高效减水剂、氟硅酸钠、三乙醇胺、纤维素醚和水的质量分数比例为：25%～40%：15%～25%：10%～20%：7%～15%：5%～10%：0.02%～0.05%：0.1%～0.3%：15%～30%。

进一步的，所述高效减水剂具体可为萘系高效减水剂、氨基磺酸盐系高效减水剂和聚羧酸盐系高效减水剂。

进一步的，所述纤维素醚是由羟乙基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素、乙基纤维素和羧甲基纤维素组成。

进一步的，所述羟乙基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素、乙基纤维素和羧甲基纤维素的质量分数比为：1-2：0.5-1：0.1-0.5：1-2。

一种高效粉煤活化剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）将高效减水剂、氟硅酸钠、三乙醇胺和纤维素醚按照各自的质量分数比例加入到，并在预设条件下进行反应，同时开始进行搅拌，制得混合物；

（2）将脱硫石膏和氧化钙分别进行粉磨，使得研磨粒径达到标准；

（3）将粉磨好的脱硫石膏，氧化钙和粉状速溶硅酸按照各自的质量分数加入到水中，再加入由步骤（1）制得的混合物进行混合搅拌，持续30分钟后，制得活化剂。

进一步的，所述步骤（1）中预设条件为预设压力值4MPa，预设温度50摄氏度，搅拌时间为两小时。

进一步的，所述步骤（2）中的标准具体为粉磨粒径小于7mm。

有益效果：本发明提供的高效粉煤活化剂能够在大掺量胶凝材料中与粉煤灰活化，代替了50%～60%的水泥，同时用在水泥中用7.5%的活化剂掺入50%的粉煤灰制成的粉煤灰混凝土代替了水泥，每方混凝土的水泥用料至少减少50%，这样不仅能够大大降低水泥的使用，并且可以使得混凝土的抗硫酸盐侵蚀，抗氯离子侵蚀的耐久性大大提高。在粉煤灰中掺入适量的本发明提供的高效粉煤活化剂后，能够使得化学石膏内的成分与粉煤灰中的化合，形成水化硫铝酸钙，从而混凝土早期产生膨胀，能够减少后期收缩，增加混凝土的体积稳定性,而本发明中的粉煤灰-CaO-碱溶液体系中孔溶液下和离子浓度明显增加，粉煤灰早期水化程度得到明显提高，本发明能够消耗大量固废，使得化学石膏与粉煤灰反应能够减少混凝土后期的收缩，且粉状速溶硅酸钠能够解决粉煤灰混凝土早期强度过低的问题，本发明提供的高效粉煤活化剂的加入可以使混凝土在具备和易性好、可泵送的条件下，进一步提高混凝土的稳定性。

具体实施方式

本发明提供了一种高效粉煤活化剂，所述高效粉煤活化剂为由脱硫石膏、氧化钙、粉状速溶硅酸钠、高效减水剂、氟硅酸钠、三乙醇胺、纤维素醚和水组成的混合物，其中，氟硅酸钠可解决掺入大量粉煤灰后混凝土凝固早期强度增长速度过慢的的问题，改善粉煤灰掺入水泥后早期强度较低等问题。并且，粉状速溶硅酸钠为强碱弱酸盐，在快速水解之后，可使溶液中含有较高的氢氧根离子和弱酸根离子浓度，使原来聚合度较高的玻璃态网络中的部分Si-O、Al-O键断裂，形成不饱和的活性键而加快与氢氧化钙反应，生成水化硅酸钙，水化铝酸钙和钙矾石等胶凝性能较好的水化物，有利于混凝土的胶凝和抗压性能。

作为本发明的进一步改进，所述脱硫石膏、氧化钙、粉状速溶硅酸钠、高效减水剂、氟硅酸钠、三乙醇胺、纤维素醚和水的质量分数比例为：25%～40%：15%～25%：10%～20%：7%～15%：5%～10%：0.02%～0.05%：0.1%～0.3%：15%～30%。

作为本发明的进一步改进，所述高效减水剂具体可为萘系高效减水剂、氨基磺酸盐系高效减水剂和聚羧酸盐系高效减水剂，高效减水剂使得混凝土的流动性增加，在混凝土增加粉煤灰后，高效减水剂可在不增加水泥的用量下，减少水的用量，增强混凝土的强度。

作为本发明的进一步改进，所述纤维素醚是由羟乙基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素、乙基纤维素和羧甲基纤维素组成。

作为本发明的进一步改进，所述羟乙基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素、乙基纤维素和羧甲基纤维素的质量分数比为：1-2：0.5-1：0.1-0.5：1-2。

一种高效粉煤活化剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）将高效减水剂、氟硅酸钠、三乙醇胺和纤维素醚按照各自的质量分数比例加入到，并在预设条件下进行反应，同时开始进行搅拌，制得混合物；

（2）将脱硫石膏和氧化钙分别进行粉磨，使得研磨粒径达到标准；

（3）将粉磨好的脱硫石膏，氧化钙和粉状速溶硅酸按照各自的质量分数加入到水中，再加入由步骤（1）制得的混合物进行混合搅拌，持续30分钟后，制得活化剂。

作为本发明的进一步改进，所述步骤（1）中预设条件为预设压力值4MPa，预设温度50摄氏度，搅拌时间为两小时。

作为本发明的进一步改进，所述步骤（2）中的标准具体为粉磨粒径小于7mm。

以下为具体实施例。

实施例一：

（1）将7%的高效减水剂，5%的氟硅酸钠，0.03%的三乙醇胺，0.2%的纤维素醚加入反应釜中，设定压力为4MPa，温度为50摄氏度下进行反应，同时开启搅拌装置进行搅拌，持续两小时，制得混合物；

（2）将30%的脱硫石膏和20%的氧化钙分别进行粉磨至粒径7mm以下；

（3）将研磨好的脱硫石膏，氧化钙和15%的粉状速溶硅酸加入22.77%的水中，再加入步骤（1）制得的混合物进行混合搅拌，持续30分钟，得到活化剂。

实施例二：

（1）将15%的高效减水剂，10%的氟硅酸钠，0.05%的三乙醇胺，0.3%的纤维素醚加入反应釜中，设定压力为4MPa，温度为50摄氏度下进行反应，同时开启搅拌装置进行搅拌，持续两小时，制得混合物；

（2）将40%的脱硫石膏和25%的氧化钙分别进行粉磨至粒径7mm以下；

（3）将研磨好的脱硫石膏，氧化钙和20%的粉状速溶硅酸加入30%的水中，再加入步骤（1）制得的混合物进行混合搅拌，持续30分钟，得到活化剂。

实施例三：

（1）将10%的高效减水剂，8%的氟硅酸钠，0.02%的三乙醇胺，0.1%的纤维素醚加入反应釜中，设定压力为4MPa，温度为50摄氏度下进行反应，同时开启搅拌装置进行搅拌，持续两小时，制得混合物；

（2）将25%的脱硫石膏，15%的氧化钙分别进行粉磨至粒径7mm以下；

（3）将研磨好的脱硫石膏和氧化钙和10%的粉状速溶硅酸加入15%的水中，再加入步骤（1）制得的混合物进行混合搅拌，持续30分钟，得到活化剂。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。