專利名稱：一種煤矸石預拌砂漿及其制備方法
技術領域：
本發明屬于建筑材料技術領域，具體為一種煤矸石預拌砂漿及其制備方法。
背景技術：
預拌砂漿是指由專業化廠家生產的，用于建設工程中的各種砂漿拌合物，是我國近年發展起來的一種新型建筑材料。目前，現場拌制砂漿日益顯示出其固有的缺陷，如砂漿質量不穩定、材料浪費大、砂漿品種單一、文明施工程度低，使建筑工程質量難以得到保證，同時對城市環境產生嚴重污染。因此，建設部等六部委聯合發布了《關于在部分城市限期禁止現場攪拌砂漿工作的通知》，要求127個城市到2009年7月禁止在施工現場使用水泥攪拌砂漿，并頒布了相應的標準。就我國砂漿企業而言，主要存在生產設備簡陋，產品價格較高，專業化水平低、砂漿功能單一等問題，尤其是降低產品價格和提高功能化是勢在必行。煤矸石是夾雜在煤層中的含碳量較低、比煤堅硬的巖石，在選煤和洗煤過程中排 出的固體廢棄物總稱，是我國排放量最大的工業固體廢棄物之一，每年的煤矸石排放量占當年煤炭產量的10%至15%，僅2010年排放量達到3. 8億噸，目前已煤矸石山達1500多座，僅50多億噸，占地I. 3X IO8Cm2以上。大量煤矸石長期堆放不僅占用土地，而且造成環境污染。減排煤矸石，使其無害化、資源化勢在必行。雖然煤矸石利用率達到70%以上，但是利用附加值很低，如復墾造田筑路和井下充填，煤矸石磚，低熱值燃料等，在建材行業中，煤矸石用于制磚占90%以上，其他用于水泥混合材、混凝土摻合料、混凝土骨料等。與其他固體廢物如粉煤灰相比，影響煤矸石在建材行業有效利用的關鍵是煤矸石的活性不高，如何提高煤矸石的活性是制約煤矸石利用的瓶頸。現行主要方式是高溫煅燒和化學激發。在利用煤矸石制備預拌砂漿(或干粉砂漿)方面，在國內相關的專利有200910085856. 2和200810246222. 6，前者是用煤矸石做細骨料，存在問題利用價值低，后者把煤矸石用做混合材和細骨料，其中做混合材部分需要經過750-850°C煅燒處理，能耗和設備成本大,使此技術推廣難度大。因此，如何合理的激發煤矸石的活性，提高其利用價值和經濟效益，使其具有更廣泛的市場應用前景，具有更大的實際意義。

發明內容
為了克服上述現有技術中的不足，本發明提出了一種以煤矸石為原料的煤矸石預拌砂漿的制備方法，煤矸石預拌砂漿的強度、稠度、保水性、凝結時間、拉伸粘結強度等物理性能指標均滿足建材行業標準要求，可以滿足砌筑和墻面抹灰需要。這項發明不僅有利于解決了煤矸石長期堆積及對環境的污染等諸多問題，使煤矸石變廢為寶，符合國家節能、減排、保護環境的產業政策，有利于推廣應用。本發明的目的是這樣實現的
一種煤矸石預拌砂漿，其特征在于，由下列原料按照質量百分比組合而成5%-20%煤矸石細粉、10-30%硅酸鹽水泥熟料、15-60%煤矸石細骨料、15-60%的標準石英砂、2%硅灰、O.1-1%高效減水劑、O. 01-0. 1%內養護劑、O. 5-4. 5%復合激發劑、O. 3-1. 5%石膏調凝劑； 所述的復合激發劑由二水硫酸鈣和氫氧化鈣組成；
所述的石膏調凝劑為二水硫酸鈣或半水硫酸鈣；
所述的高效減水劑為奈系FDN或聚羧酸系PC，固體粉沫；
所述的內養護劑為聚丙烯酰胺或甲基纖維素醚；
所述的標準石英砂為2區中砂；
所述的硅灰平均粒徑在O. 15-0. 20 μ m，比表面積為15000 20000m2 /kg ；
煤矸石預拌砂漿，其具體制備方法步驟如下 (1)先將煤矸石在破碎機中破碎成細粒后分成兩部分，部分I按照2區砂要求進行分級，作為煤矸石細骨料；部分II在球磨機中粉磨至要求細度，比表面積控制在350-450m2/kg ；
(2)硅酸鹽水泥熟料和石膏調凝劑按用量比例在球磨機中粉磨至要求細度，比表面積控制在 350-450m2/kg ；
(3)將磨細的煤矸石細粉、水泥熟料、復合激發劑、高效減水劑、內養護劑、煤矸石細骨料、石英砂按上述比例進行混合，制成煤矸石水泥砂漿。積極有益效果煤矸石細粉是水泥中一種膠凝材料，具有一定的水化活性，但這種活性需要在激發劑存在條件下才能表現出來，雖然水泥水化可以提供氫氧化鈣進行激發，但是這種激發作用有限，需要再摻入激發劑，如氫氧化鈣、硫酸鈣等組分，使煤矸石的水化不完全依賴于水泥水化產生氫氧化鈣的數量和速度。內養護劑主要是為了使砂漿在外部水源缺乏或不便于養護時，依靠自身吸收的水分逐漸釋放，保持砂漿內部合適的濕度，以免干燥收縮開裂，主要用些吸水量大且失水較慢的一些材料，如聚丙烯醇胺、甲基纖維素醚等，本發明采用的效果較好的聚丙烯醇胺。高效減水劑主要在保證正常施工性能的前提下，為減小砂漿的加水量，從而提高砂漿的強度和耐久性。目前常用的奈系減水劑和聚羧酸減水劑，本發明采用效果較好的聚羧酸減水劑。石膏調凝劑用于調節砂漿的凝結時間。在合適的摻量范圍內，可以調節水泥和煤矸石的水化速率，從而調整了煤矸石預拌砂漿的凝結時間，一般用二水石膏或半水石膏。由于煤矸石、水泥熟料、激發劑的硬度不同，達到規定細度所需時間不同，要求分開粉磨。本發明制備的煤矸石預拌砂漿具有以下優勢
(I)采用復合激發劑對煤矸石進行活性激發，使其潛在水硬性得到一定程度的發揮，但是僅借助化學激活的方法，煤矸石總體活性偏低。因此，本發明借助砂漿對于水泥強度要求較低的特點，把煤矸石作為砂漿的活性摻合料使用，避免了因過度追求煤矸石的活性效應而帶來的成本增加；同時又利用煤矸石具有較高強度的特點，達到煤矸石充分資源化利用。(2)煤矸石預拌砂漿的稠度、保水性、凝結時間、拉伸粘結強度等物理性能指標均滿足JG/T230 - 2007要求。當煤矸石細粉摻量在5-10%時，預拌砂漿強度等級達到20 ;當煤矸石細粉摻量在10-15%時預拌砂漿強度等級達到15 ;當煤矸石細粉摻量在15-20%時預拌砂漿強度等級達到10。(3)不僅煤矸石預拌砂漿的一般性能滿足要求，而且抗滲性、粘結性、抗開裂性等良好，可以作為砌筑砂漿、抹灰砂漿、地面砂漿等使用，同時具有質量穩定、施工簡單、環境低負荷的特征，符合我國可持續發展戰略。
具體實施例方式下面結合具體實施例，對本發明作進一步說明
一種煤矸石預拌砂漿，其特征在于，由下列原料按照質量百分比組合而成5%-20%煤矸石細粉、10-30%硅酸鹽水泥熟料、15-60%煤矸石細骨料、15-60%的標準石英砂、2%硅灰、
O.1-1%高效減水劑、O. 01-0. 1%內養護劑、O. 5-4. 5%復合激發劑、O. 3-1. 5%石膏調凝劑； 所述的復合激發劑由二水硫酸鈣和氫氧化鈣組成；
所述的石膏調凝劑為二水硫酸鈣或半水硫酸鈣；
所述的高效減水劑為奈系FDN或聚羧酸系PC，固體粉沫；
所述的內養護劑為聚丙烯酰胺或甲基纖維素醚；
所述的標準石英砂為2區中砂；
所述的硅灰平均粒徑在O. 15-0. 20 μ m，比表面積為15000 20000m2 /kg ；
煤矸石預拌砂漿，其具體制備方法步驟如下
(1)先將煤矸石在破碎機中破碎成細粒后分成兩部分，部分I按照2區砂要求進行分級，作為煤矸石細骨料；部分II在球磨機中粉磨至要求細度，比表面積控制在350-450m2/kg ；
(2)硅酸鹽水泥熟料和石膏調凝劑按用量比例在球磨機中粉磨至要求細度，比表面積控制在 350-450m2/kg ；
(3)將磨細的煤矸石細粉、水泥熟料、復合激發劑、高效減水劑、內養護劑、煤矸石細骨料、石英砂按上述比例進行混合，制成煤矸石水泥砂漿。實施例I
通過將各種組分按上述方法磨制成細粉，然后按下列比例質量百分比混合而成。煤矸石細粉5.0%
硅酸鹽水泥熟料30. 4%
石膏調凝劑I. 0%
復合激發劑O. 5%
硅灰2.0%
高效減水劑I. 0%
內養護劑O. I %
煤矸石細骨料45. 0%
石英砂15.0%
測得的主要物理性能指標為凝結時間4h，28天強度26. 6MPa，保水性95%，14天粘結強度I. 64MPa，抗滲等級為P6，砂漿膨脹率為I. 5X 10_2%。實施例2
通過將各種組分按上述方法磨制成細粉，然后按下列比例質量百分比混合而成。煤矸石細粉10.0%
硅酸鹽水泥熟料25. 9%硅灰2.0%
石膏調凝劑I. 0%
復合激發劑2. 0%
高效減水劑I. 0%
內養護劑O. I %
煤矸石細骨料45. 0%
石英砂15.0%
測得的主要物理性能指標為凝結時間4h，28天強度20. IMPa，保水性92%，14天粘結強度I. 20MPa，抗滲等級為P6，膨脹率為I. IX 10_2%。實施例3
通過將各種組分按上述方法磨制成細粉，然后按下列比例質量百分比混合而成。煤矸石細粉15.0%
硅酸鹽水泥熟料19. 9%
硅灰2.0%
石膏調凝劑I. 0%
復合激發劑3. 0%
高效減水劑I. 0%
內養護劑O. I %
煤矸石細骨料45. 0%
石英砂15.0%
測得的主要物理性能指標為凝結時間4h，28天強度17. 6MPa，保水性90%，14天粘結強度O. 82MPa，抗滲等級為P6，膨脹率為O. 9X 10_2%。本發明制備的煤矸石預拌砂漿具有以下優勢
(I)采用復合激發劑對煤矸石進行活性激發，使其潛在水硬性得到一定程度的發揮，但是僅借助化學激活的方法，煤矸石總體活性偏低。因此，本發明借助砂漿對于水泥強度要求較低的特點，把煤矸石作為砂漿的活性摻合料使用，避免了因過度追求煤矸石的活性效應而帶來的成本增加；同時又利用煤矸石具有較高強度的特點，達到煤矸石充分資源化利用。(2)煤矸石預拌砂漿的稠度、保水性、凝結時間、拉伸粘結強度等物理性能指標均滿足JG/T230 - 2007要求。當煤矸石細粉摻量在5-10%時，預拌砂漿強度等級達到20 ;當煤矸石細粉摻量在10-15%時預拌砂漿強度等級達到15 ;當煤矸石細粉摻量在15-20%時預拌砂漿強度等級達到10。(3)不僅煤矸石預拌砂漿的一般性能滿足要求，而且抗滲性、粘結性、抗開裂性等良好，可以作為砌筑砂漿、抹灰砂漿、地面砂漿等使用，同時具有質量穩定、施工簡單、環境低負荷的特征，符合我國可持續發展戰略。以上實施例僅用于說明本發明的優選實施方式，但本發明并不限于上述實施方式，在所述領域普通技術人員所具備的知識范圍內，本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替代和改進等，其均應涵蓋在本發明請求保護的技術方案范圍之內。
權利要求
1.一種煤矸石預拌砂漿，其特征在于，由下列原料按照質量百分比組合而成5%-20%煤矸石細粉、10-30%硅酸鹽水泥熟料、15-60%煤矸石細骨料、15-60%的標準石英砂、2%硅灰、O. 1-1%高效減水劑、O. 01-0. 1%內養護劑、O. 5-4. 5%復合激發劑、O. 3-1. 5%石膏調凝劑。
2.根據權利I要求的煤矸石預拌砂漿，其特征在于所述的復合激發劑由二水硫酸鈣和氫氧化鈣組成。
3.根據權利I要求的煤矸石預拌砂漿，其特征在于所述的石膏調凝劑為二水硫酸鈣或半水硫酸鈣。
4.根據權利I要求的煤矸石預拌砂漿，其特征在于所述的高效減水劑為奈系FDN或聚羧酸系PC，固體粉沫。
5.根據權利I要求的煤矸石預拌砂漿，其特征在于所述的內養護劑為聚丙烯酰胺或甲基纖維素醚。
6.根據權利I要求的煤矸石預拌砂漿，其特征在于所述的標準石英砂為2區中砂。
7.根據權利I要求的煤矸石預拌砂漿，其特征在于所述的硅灰平均粒徑在O. 15-0. 20 μ m，比表面積為 15000 20000m2 /kg。
8.如權利要求I所述的煤矸石預拌砂漿，其具體制備方法步驟如下 (1)先將煤矸石在破碎機中破碎成細粒后分成兩部分，部分I按照2區砂要求進行分級，作為煤矸石細骨料；部分II在球磨機中粉磨至要求細度，比表面積控制在350-450m2/kg ； (2)硅酸鹽水泥熟料和石膏調凝劑按用量比例在球磨機中粉磨至要求細度，比表面積控制在 350-450m2/kg ； (3)將磨細的煤矸石細粉、水泥熟料、復合激發劑、高效減水劑、內養護劑、煤矸石細骨料、石英砂按上述比例進行混合，制成煤矸石水泥砂漿。
全文摘要
本發明公開了一種煤矸石預拌砂漿及其制備方法，它由煤矸石細粉、硅酸鹽水泥熟料、硅灰、復合細骨料、復合激發劑、內養護劑和石膏調凝劑按適當的質量百分比經一定的工藝混合而成，其中煤矸石細粉的含量為5-20%，煤矸石細骨料為15-60%。本發明的煤矸石預拌砂漿的強度、稠度、保水性、凝結時間、拉伸粘結強度等物理性能指標均滿足建材行業標準要求，可以滿足砌筑和墻面抹灰需要。這項發明不僅有利于解決了煤矸石長期堆積及對環境的污染等諸多問題，使煤矸石變廢為寶，符合國家節能、減排、保護環境的產業政策，有利于推廣應用。
文檔編號C04B18/12GK102815909SQ20121034179
公開日2012年12月12日 申請日期2012年9月17日 優先權日2012年9月17日
發明者馬先偉, 牛季收, 張國強, 朱凱, 姚立陽 申請人:河南城建學院