一种环保型高掺量棕榈油灰混凝土及其制备方法与流程

1.本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种环保型高掺量棕榈油灰混凝土及其制备方法。


背景技术：

2.目前，发电、钢铁冶炼以及农产品加工的副产品等已被广泛用作掺合料替代传统的水泥胶凝材料。其中工业副产品中主要包括粒化高炉矿渣、粉煤灰、硅灰等，农业副产品中主要包括玉米芯、木材废料灰、椰子壳和纤维、稻壳灰等。这些工业及农业固废物经工业加工后替代水泥，既能变废为宝，又能提高和改善混凝土的综合性能，具有显著的经济及环境效益。
3.棕榈油灰是棕榈油厂燃烧时产生的副产品，其商业价值极低，资源化难度高，一般会被直接掩埋在垃圾填埋场中，造成生态污染和土地稀缺。研究表明，棕榈油灰含有超过55％的二氧化硅以及一定量的氧化铝和氧化钙等，利用棕榈油灰作为辅助胶凝材料，通过部分替代水泥有助于与水泥水化过程中产生的氢氧化钙反应，生成水化硅酸钙(c-s-h)凝胶，提高混凝土力学性能和耐久性能。然而，从棕榈油厂获得的棕榈油灰通常颗粒较粗(大多大于300μm)，且杂质和含碳量较高，直接将棕榈油燃料灰用作水泥替代品时，会导致混凝土流动性和力学性能降低、凝结时间延长等问题；此外，目前棕榈油灰通常只被用作水泥的部分替代材料，替代率大多在30％以下，在混凝土中的替代使用有限，不能起到很好的经济及环境效益。
4.专利cn103539400a公开了一种包含超细油棕果壳灰的绿色高性能混凝土，但最终得到的颗粒粒径依然较大，且除碳效果有限，将其用作掺合料制备出的混凝土时容易导致初终凝结时间长、抗渗性不足等耐久性问题，限制了油棕灰效益的充分发挥(仅能实现最高60％的水泥取代量)。因此，进一步探索棕榈油灰在混凝土等领域中的大掺量、高附加值资源化利用，具有重要的经济、环境和应用意义。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的在于，针对现有技术存在的问题和不足，提供一种环保型高掺量棕榈油灰混凝土，首先通过对棕榈油燃烧灰进行酸浸、喷雾干燥、超临界碳分离、粗磨、细磨等处理制备纳米级棕榈油灰；然后将其作为混凝土的主要胶凝材料，并结合激发材料和外加剂等功能性助剂，在实现棕榈油灰大掺量资源化利用的同时，有效兼顾所得棕榈油灰混凝土较优的工作性能、力学性能和耐久性能等，且对混凝土凝结时间基本无不良影响，实现棕榈油灰固废的高附加值资源化利用，具有显著的经济和环境效益。
6.为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
7.一种环保型高掺量棕榈油灰混凝土，各组分及其所占重量份数包括：水泥80～150份，超细棕榈油灰360～430份，碎石950～1050份，砂580～640份，钙镁复合激发剂70～100份，水80～100份，磷酸十二醇酯2～3份，减水剂5～7份。
8.上述方案中，所述超细棕榈油灰通过将棕榈油燃烧灰依次进行酸浸、喷雾干燥、超临界碳分离、粗磨、细磨处理得到；其sio2含量大于68wt％，al2o3含量大于7wt％，fe2o3含量大于6.0wt％；平均粒径为200～350nm，比表面积为5.0～6.2m2/g，密度2.3～2.5g/cm3，碳含量低于0.5wt％。
9.上述方案中，所述棕榈油燃烧灰中sio2含量低于60wt％，sio2+al2o3+fe2o3含量低于70wt％，未燃烧碳含量大于15wt％，平均粒径50～200μm。
10.上述方案中，所述酸浸步骤包括：将棕榈油灰加入柠檬酸溶液中浸泡4～6h，去除棕榈油灰表面油脂、氯离子和硫酸盐离子等；然后取出后，水洗；通过酸浸，可减小颗粒之间的粘连度，可提高喷雾干燥的效率。
11.上述方案中，所述柠檬酸溶液的浓度为8～10wt％。
12.上述方案中，所述干燥步骤采用喷雾干燥法，将棕榈油灰快速干燥成含水率低于3％的分散颗粒。
13.进一步地，所述喷雾干燥法采用离心喷雾塔，离心转速为10000～15000r/min，进风量320～350m3/h，喷雾干燥时间为5～10s。
14.上述方案中，所述超临界碳分离步骤包括：1)向经过喷雾干燥处理后的棕榈油灰中加水搅拌均匀，得混合浆料，然后加入油酸和十六烷基三甲基溴化铵，进行超声震荡处理，去除表层浮液；2)将所得预处理浆体置于反应釜中，通入乙醇超临界流体进行超临界碳分离；再进行固液分离，水洗、干燥。
15.上述方案中，所述混合浆料的固含量为50～60％。
16.上述方案中，所述油酸占混合浆料中水质量的0.4～0.6％，油酸纯度≥98％；十六烷基三甲基溴化铵占混合浆料中水质量的0.4～0.8％。
17.上述方案中，所述超声震荡处理时间为10～20min。
18.上述方案中，所述乙醇超临界流体的质量(以处理前的乙醇用量计)占步骤2)所述预处理浆体质量的6～8％。
19.上述方案中，所述乙醇超临界流体产生的条件包括：压力6.4～6.5mpa，温度243.1～245℃。
20.上述方案中，所述超临界碳分离步骤采用的气体流速设为0.1～0.2ml/min；分离处理时间为10～20min。
21.上述方案中，所述粗磨步骤采用棒磨工艺，具体步骤包括：向经超临界碳分离处理的棕榈油灰中加入壳聚糖溶液，以200～300r/min的转速棒磨40～60min。
22.进一步地，所述壳聚糖溶液的浓度为1～1.5wt％，掺量为超临界碳分离后的棕榈油灰质量的0.2～0.5％。
23.上述方案中，所述细磨步骤采用球磨工艺，具体步骤包括：以300～400r/min的转速球磨40～60min。
24.本发明首先用柠檬酸溶液浸泡去除棕榈油灰表面的油脂、氯离子和硫酸盐离子等杂质，用喷雾干燥法快速将棕榈油灰进行干燥分散成细颗粒，有利于更高效率地进行超临界碳分离；在超临界碳分离中，首先利用油酸和十六烷基三甲基溴化铵将大部分的棕榈油灰中的活性炭和未燃烧的碳分离吸附到溶液表面，针对其内部和水中还存在细小颗粒无法浮出等问题，进一步通过超临界状态下的乙醇的高扩散和高渗透性，渗入棕榈油灰的空隙
中，吸附微小碳颗粒带入水中再浮出，最后经固液分离；可大幅度减少棕榈油灰中的含碳量，并提高后期研磨效率及其在混凝土中的应用效果。
25.本发明进一步采用粗磨+细磨工艺制备超细棕榈油灰，首先利用棒磨机进行粗磨，针对粒径较大的棕榈油灰，通过棒磨机粗磨，可以使物料更加均匀，大部分颗粒粒径研磨到5μm以下。同时在粗磨过程中引入壳聚糖(来自蟹，虾或贝类等的天然多糖物质)，利用其具有的良好润滑性能和吸附能力，减小磨料与被磨材料之间的摩擦力，防止磨料聚集和沉淀，提高棕榈油灰的分散和研磨效率及品质。再采用精细程度较高的球磨机进行细磨，使棕榈油灰细度进一步增加，比表面积增大，最终得到纳米级的超细棕榈油灰。
26.将本发明所得碳量极低的超细棕榈油灰应用于制备混凝土时，可利用其中富含的二氧化硅等主要成分，与水充分接触时生产硅酸根离子，硅酸根离子可促进水泥中c3s的水解反应；纳米级棕榈油灰颗粒可作为c-s-h晶种的成核场所，促进c-s-h凝胶的快速形成；随着龄期的增加，水泥连续水化反应生成的ca(oh)2，棕榈油灰中的二氧化硅可加速浆体中ca(oh)2的消耗，促进火山灰反应，生成c-s-h凝胶(2s+3ch＝c3s2h)；形成水化产物可填充大的毛细孔洞，进而形成致密均匀的水泥石微观结构。
27.上述方案中，所述水泥可选用p
·
o42.5普通硅酸盐水泥等；其比表面积为340～360m2/kg。
28.上述方案中，所述碎石的粒径为5～10mm，其母岩为白云岩，表观密度为2400～2700kg/m3。
29.上述方案中，所述砂为石粉机制砂，其粒径为0～5mm，其母岩为白云岩，细度模数为2.6～3.0，过0.15mm筛后的通过百分率小于15％。
30.本发明采用的白云岩骨料碱活性较低，可有效抑制碱骨料反应，有效避免引入氢氧化镁溶液后容易导致的棕榈油灰混凝土出现碱骨料反应问题；白云岩骨料在水中溶解出ca
2+
，可稳定氢氧化镁及二氧化硅生成的mg(oh)
2-sio
2-h2o凝胶。
31.本发明引入的磷酸十二醇酯具有亲水性和亲脂性的双重性质，其可有效提高棕榈油灰颗粒与水的接触面积，降低表面张力，提升水在棕榈油灰表面的湿润性和覆盖面积，加快棕榈油灰在水中水解硅酸根离子的速率。
32.上述方案中，所述减水剂为萘系高效减水剂，其减水率为30～36％；在具有高碱性的混凝土中具有更好的化学稳定性和适应性。
33.上述方案中，所述钙镁复合激发剂由氧化钙-氢氧化镁水溶液与聚乙二醇复合得到；其中氧化钙-氢氧化镁水溶液的浓度(氧化钙、氢氧化镁的总浓度)为0.5～1mol/l；聚乙二醇的用量占氧化钙-氢氧化镁水溶液质量的5～8％。
34.上述方案中，所述氧化钙-氢氧化镁水溶液通过将氧化钙与氢氧化镁加入水中，并采用加热超声法制得；其中氧化钙与氢氧化镁的质量比为(1～1.3):(0.1～0.13)。
35.进一步地，所述加热超声法采用的超声功率为250～350w，加热温度为80～90℃，加热超声时间为20～30min。
36.进一步地，所述制备钙镁复合激发剂中引入的氢氧化镁粉末的粒径为10～20nm，聚乙二醇的平均分子量为1000～2000。
37.本发明引入的氧化钙和氢氧化镁在水中分解出碱性氢氧根离子(oh-)，促进水泥和水的反应速率，氢氧根离子(oh-)可促使纳米级棕榈油灰中的二氧化硅和氧化铝，形成具
有三维网络状结构的硅铝酸盐凝胶，提高棕榈油灰混凝土的强度和密实度；cao可提供大量游离的ca
2+
，使体系更易形成水化硅酸钙凝胶(c-s-h)，部分未完全水解的氢氧化镁与棕榈油灰中的二氧化硅以及混凝土中的水，可生成少量mg(oh)
2-sio
2-h2o凝胶，提升混凝土的整体强度，白云岩析出的ca
2+
离子和cao提供的游离ca
2+
为二价阳离子，可少量进入mg(oh)
2-sio
2-h2o凝胶中，降低其表面负电性，使其稳定。此外，针对氢氧化钙和氢氧化镁在混凝土中容易产生沉淀等问题，本发明进一步将其与聚乙二醇复配，利用聚乙二醇良好增溶性和分散性，可有效提升氢氧化钙和氢氧化镁的在混凝土中的分散效果，保证和促进复合钙镁溶液的使用效果。
38.上述一种环保型高掺量棕榈油灰混凝土的制备方法，包括以下步骤：
39.1)按配比称取各组分，各组分及其所占重量份数包括：水泥80～150份，超细棕榈油灰360～430份，碎石950～1050份，砂580～640份，钙镁复合激发剂70～100份，水80～100份，磷酸十二醇酯2～3份，减水剂5～7份；
40.2)将称取的水泥、超细棕榈油灰、碎石、砂干拌均匀(1.5～2min)；然后加入钙镁复合激发剂搅拌均匀(4～6min)，再加入水、磷酸十二醇酯和减水剂和均匀(4～5min)，得到混凝土拌合物；
41.3)混凝土拌合物有出机浇筑振动成型后静置，拆模，然后加热进行热固处理，再进行标准养护，即得棕榈油灰混凝土试件。
42.上述方案中，所述静置温度为24～26℃。
43.上述方案中，所述热固处理温度为60～65℃，时间为20～24h。
44.本发明可有效提升棕榈油灰掺合料的制备质量，制备出低碳含量的纳米级棕榈油灰，配合其他激发体系和外加剂可实现在混凝土中的水泥替换量最高达到85％，同时可兼顾所得棕榈油灰混凝土良好的工作性能、力学性能及耐久性能等。
45.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
46.(1)本发明采用酸洗、喷雾干燥、超临界碳分离、棒磨机粗磨、球磨机细磨等手段制备纳米级棕榈油灰；可有效去除原始棕榈油燃烧灰中的杂质，降低含碳量，增加火山灰矿物的百分比，提升与水结合后的胶凝效果，致密水泥石的微观结构，进而有效改善所得混凝土的综合使用性能；且生产效率高，适合推广应用。
47.(2)在纳米级棕榈油灰、钙镁复合激发剂、磷酸十二醇酯表活剂等物质的协同作用下，可实现棕榈油灰在胶凝材料中70％以上的掺量(最高达85％)，同时可有效避免棕榈油灰混凝土易导致的早期强度不足、易开裂等问题，有效兼顾所得混凝土良好的工作性能、力学性能及耐久性能等，且对混凝土凝结时间基本无不良影响，具有较好的经济和环境效益。
具体实施方式
48.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
49.以下实施例中，采用的水泥为普通硅酸盐水泥p
·
o52.5；粗骨料碎石(白云石)的粒径为5～10mm；石粉机制砂(白云石)由干法工艺制备，粒径为0～5mm，细度模数为2.6～
3.0。
50.采用的萘系高效减水剂的减水率为33％，固含量36％；为苏博特提供的sbtjm-a萘系高效减水剂。
51.实施例1
52.一种超细棕榈油灰的制备方法，包括以下步骤：
53.1)将10kg工厂原始棕榈油燃烧灰加入柠檬酸溶液(浓度为9wt％)中浸泡5h，取出后，水洗15min，随后利用喷雾干燥法对将棕榈油灰快速干燥(离心喷雾塔，离心转速为12000r/min，进风量320m3/h，喷雾干燥时间为8s)成含水率低于3％的分散颗粒；向经过喷雾干燥处理后的棕榈油灰中加水，制备成50％固含量的混合浆料，随后加入分别占混合浆料中水质量0.4％的油酸和占混合浆料中水0.5％的十六烷基三甲基溴化铵，超声波震荡处理15min后，将表层浮液清理；之后将所得预处理浆体置于反应釜中，通入乙醇超临界流体进行超临界碳分离15min(乙醇超临界流体在压力6.5mpa、温度244℃条件下形成，用量占预处理浆体质量的7％，气体流速为0.1ml/min)；之后再进行固液分离，水洗、干燥；
54.2)向经超临界碳分离处理的棕榈油灰中加入浓度为壳聚糖溶液(浓度为1.4wt％，掺量为棕榈油灰质量的0.4％)，在棒磨机中加入30～40根直径8mm、长度400mm的低碳钢棒，以250r/min棒磨50min；随后将棕榈油灰取出放入球磨机，放入16～20mm的钢球，以350r/min的转速球磨50min，得纳米级超细棕榈油灰。
55.对比例1
56.一种磨细棕榈油灰，将实施例1所述工厂原始棕榈油燃烧灰在105℃环境中干燥24h后，直接加入球磨机内以350r/min的转速球磨100min后取出得到。
57.对比例2
58.一种磨细棕榈油灰，将实施例1所述工厂原始棕榈油燃烧灰在105℃环境中干燥24h后，使用球磨机以350r/min球磨100min，取出后在500℃煅烧炉中煅烧90min；之后取出过筛，再次使用球磨机以350r/min球磨100min得到。
59.将实施例1和对比例1～2所得棕榈油灰进行扫描电镜分析，结果表明：实施例1所得棕榈油灰颗粒表面基本无孔隙，且主要呈圆形颗粒；对比例1所得棕榈油灰颗粒呈现不规则的棱角状，表面孔隙较多，对比例2相较于实施例1表面仍存在部分孔隙，圆形颗粒相对较少；此外，实施例1所得颗粒的平均粒径约为300nm，对比例2所得颗粒平均粒径约为2～3μm。
60.利用x射线荧光光谱分析方法对实施例1和对比例1、对比例2所得棕榈油灰的碳含量进行分析发现，实施例1所得棕榈油灰的碳含量为0.4％，而原始和对比例1所得棕榈油灰的碳含量均大于15.3％，对比例2所得棕榈油灰的碳含量为3.8％。棕榈油灰的碳含量过高，固体碳颗粒会占据混凝土内部的微孔和孔隙，导致混凝土中的有效充填率降低，进而降低混凝土密实程度和耐久性；同时会一定程度阻碍混凝土中水泥等成分的反应，导致混凝土凝结固化时间变长等问题。
61.利用sem/edx检测仪对实施例和对比例所得棕榈油灰化学成分进行分析，检测结果包括如下：
62.(1)实施例1：sio2+al2o3+fe2o3含量为84.02％、其中sio2含量为69.5％；
63.(2)原始棕榈油灰：sio2+al2o3+fe2o3含量为68.4％、其中sio2含量为56.4％；
64.(3)对比例1：sio2+al2o3+fe2o3含量为71.4％、其中sio2含量为58.3％；
65.(4)对比例2：sio2+al2o3+fe2o3含量为77.2％、其中sio2含量为61.4％。
66.通过sem/edx分析发现，实施例1所得棕榈油灰中的火山灰矿物(sio2、fe2o3和al2o3)成分要高于对比例1和对比例2。实施例1的火山灰矿物总和相较于对比例1和对比例2分别高出17.6％和8.8％。另外实施例1的棕榈油灰的sio2含量接近70％，高sio2含量的棕榈油灰可有效促进水泥水化，形成混凝土强度所需的c-s-h。
67.实施例2
68.一种高掺量棕榈油灰混凝土，其制备方法包括如下步骤：
69.1)原料称取，各原料及其所占重量份数为：水泥150份，超细棕榈油灰(实施例1所得，下同)360份，粗骨料碎石1050份，石粉机制砂580份，钙镁复合激发剂70份，水100份，磷酸十二醇酯2份，减水剂5份；其中，采用的钙镁复合激发剂中是由利用加热超声波法(超声功率为280w，加热温度为85℃，加热超声时间为25min)将氧化钙和氢氧化镁按1:0.1的质量比混合制备出的总浓度为0.6mol/l的水溶液，之后加入占水溶液质量5％的聚乙二醇，混合均匀，形成钙镁复合激发剂；
70.2)按重量份数称取各组分，将称取的水泥、超细棕榈油灰、粗骨料碎石、石粉机制砂在拌锅中干拌1.5min；
71.3)加入钙镁复合激发剂继续拌和4min，再加入水、磷酸十二醇酯和减水剂拌和4min，得到混凝土拌合物；
72.4)混凝土拌合物出机浇筑振动成型后，在25℃环境下放置24h后拆模，然后在将试块放置在62℃高温环境中热固22h后取出，后续在标准养护室内养护至龄期，即得棕榈油灰混凝土试件。
73.实施例3
74.一种高掺量棕榈油灰混凝土，其制备方法包括如下步骤：
75.1)原料称取，各原料及其所占重量份数为：水泥80，超细棕榈油灰(实施例1所得，下同)430份，粗骨料碎石950份，石粉机制砂640份，钙镁复合激发剂100份(与实施例2制备条件相同)，水80份，磷酸十二醇酯3份，减水剂7份；
76.2)按重量份数称取各组分，将称取的水泥、超细棕榈油灰、粗骨料碎石、石粉机制砂在拌锅中干拌2min；
77.3)加入钙镁复合激发剂继续拌和5min，再加入水、磷酸十二醇酯和减水剂拌和5min，得到混凝土拌合物；
78.4)混凝土拌合物出机浇筑振动成型后，在26℃环境下放置24h后拆模，然后在将试块放置在62℃高温环境中热固24h后取出，后续在标准养护室内养护至龄期，即得棕榈油灰混凝土试件。
79.对比例3
80.一种高掺量棕榈油灰混凝土，其制备方法与实施例2大致相同，不同之处在于：不添加钙镁复合激活剂和磷酸十二醇酯。
81.对比例4
82.一种高掺量棕榈油灰混凝土，其制备方法与实施例2大致相同，不同之处在于：不添加钙镁复合激活剂，添加占胶凝材料总质量10％的mgo(分析纯，纯度≥98％)。
83.mgo对棕榈油灰的激发作用主要是通过mg(oh)2实现的，mgo遇水后会优先与水反
应生成mg(oh)2，形成碱性环境。但通常直接添加mgo容易造成在混凝土生成过量的mg(oh)2不溶物，其在混凝土中产生沉淀，占据本该由c-s-h凝胶填充的空隙，影响持续水化，进而影响混凝土强度和密实度。对比例2所得棕榈油灰混凝土的实测7d抗压强度为69.9mpa，28d抗压强度为92.3mpa；初凝时间和终凝时间分别为4.6h、7.4h；28d氯离子扩散系数为1.02
×
10-12
m2/s。
84.对比例5
85.一种与高掺量棕榈油灰混凝土，其制备方法与实施例3大致相同，不同之处在于：将超细棕榈油灰替换为对比例2中的棕榈油灰。
86.参照gb/t50080～2016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》、gb/t50081～2019《普通混凝土物理力学性能试验方法标准》中的规定，检测实施例及对比例的新拌混凝土的工作性能、力学性能，测试结果见表2。
87.表2棕榈油灰混凝土的工作性能及力学性能
[0088][0089]
从表2可以看出：本发明所得棕榈油灰混凝土的坍落度基本均在220mm以上，流动性和粘聚性表现良好，当棕榈油灰掺量接近85％时，坍落度依然可达到220mm。对比例5使用的传统煅烧球磨方法制备的棕榈油灰混凝土坍落度在180mm，其内部还存在更多未燃烧的碳，吸收了大量的减水剂，且细度相对较大，分散性不足，黏聚性表现相对较差，其在大掺量应用时，劣势尤为明显。
[0090]
混凝土的抗压强度试验结果可以发现，本发明所得棕榈油灰混凝土随着棕榈油灰掺量的增加，混凝土各龄期的抗压强度有所降低，但幅度较小。在掺量接近85％时，28d抗压强度依然可达到106.2mpa，高出对比例1所得混凝土28d抗压强度的8.2％。且实施例2～3中的7d强度基本可达28d强度的80％，前期强度增长速度相比对比例有显著提升。此外，随着棕榈油灰掺量的增加其对混凝土凝结时间的影响相对较小，相比于对比例3和5，初终凝时间均要提前，有利于混凝土强度的快速形成，提高施工速度和模板的快速周转。
[0091]
参考gb/t50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》，对混凝土进行收缩试验、抗氯离子渗透试验、早期抗裂平板试验，测试结果如表3所示。
[0092]
表3棕榈油灰混凝土的干燥收缩性能及早期抗裂性能
[0093][0094]
从试验结果可以看出，本发明所得棕榈油灰混凝土28d氯离子扩散系数在70％和85％掺量(相对胶凝材料总量)时达到0.84及0.66，混凝土结构较为密实，抗渗性能优异且明显优于其他对比例。实施例2～3所得棕榈油灰混凝土的干燥收缩值明显低于对比例，这主要归因于纳米级棕榈油灰的高填料效应和火山灰活性，一方面含碳量极低的较小粒径棕榈油灰颗粒对外加剂具有较好的适应性，可吸收多余的游离水分；另一方面纳米级棕榈油灰可进一步与钙镁复合激活剂和磷酸十二醇酯基表活剂进行协同作用，降低混凝土孔隙尺寸，使混凝土结构更加密实，因此提高了混凝土的抗渗密实效果，减少了水分蒸发、干燥收缩率。从早期抗裂平板试验结果可以发现，实施例2～3所得混凝土的单位面积的总开裂面积值均小于100，最终开裂等级为
ⅴ
级。对比例的混凝土最终的抗裂等级维持在ⅳ级，抗裂性能表现较为一般。
[0095]
上述结果表明：采用本发明所述方案可实现棕榈油灰的大掺量应用，避免了棕榈油灰混凝土大掺量下易导致的和易性较差、早期和后期强度不足、凝结固化时间延长、抗侵蚀能力差、易开裂等问题；在实现棕榈油灰在混凝土中大掺量使用的同时时，可有效兼顾混凝土良好的工作力学性能、施工特性及耐久性能等，具有较好的经济效益和环境效益。
[0096]
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

技术特征：
1.一种环保型高掺量棕榈油灰混凝土，其特征在于，各组分及其所占重量份数包括：水泥80～150份，超细棕榈油灰360～430份，碎石950～1050份，砂580～640份，钙镁复合激发剂70～100份，水80～100份，磷酸十二醇酯2～3份，减水剂5～7份。2.根据权利要求1所述的棕榈油灰混凝土，其特征在于，所述超细棕榈油灰通过对棕榈油燃烧灰依次进行酸浸、喷雾干燥、超临界碳分离、粗磨、细磨处理得到；其sio2含量大于68wt％，al2o3含量大于7wt％，fe2o3含量大于6.0wt％；平均粒径为200～350nm，碳含量低于0.5wt％。3.根据权利要求2所述的棕榈油灰混凝土，其特征在于，所述超临界碳分离步骤包括：1)向经喷雾干燥处理后的棕榈油灰中加水搅拌均匀，得混合浆料，然后加入油酸和十六烷基三甲基溴化铵，进行超声震荡处理，去除表层浮液；2)将所得预处理浆体置于反应釜中，通入乙醇超临界流体进行超临界碳分离；再进行固液分离，水洗、干燥。4.根据权利要求2所述的棕榈油灰混凝土，其特征在于，所述粗磨步骤采用棒磨工艺，具体步骤包括：向经超临界碳分离处理的棕榈油灰中加入壳聚糖溶液，以200～300r/min的转速棒磨40～60min。5.根据权利要求2所述的棕榈油灰混凝土，其特征在于，所述细磨步骤采用球磨工艺，具体步骤包括：以300～400r/min的转速球磨40～60min。6.根据权利要求1所述的棕榈油灰混凝土，其特征在于，所述碎石的粒径为5～10mm，其母岩为白云岩，表观密度为2400～2700kg/m3。7.根据权利要求1所述的棕榈油灰混凝土，其特征在于，所述砂为机制砂，其粒径为0～5mm，其母岩为白云岩，细度模数为2.6～3.0，过0.15mm筛后的通过百分率小于15％。8.根据权利要求1所述的棕榈油灰混凝土，其特征在于，所述减水剂为萘系高效减水剂，其减水率为30～36％。9.根据权利要求1所述的棕榈油灰混凝土，其特征在于，所述钙镁复合激发剂由氧化钙-氢氧化镁水溶液与聚乙二醇复合得到；其中氧化钙-氢氧化镁水溶液的浓度为0.5～1mol/l；聚乙二醇的用量占氧化钙-氢氧化镁水溶液质量的5～8％。10.权利要求1～9任一项所述环保型高掺量棕榈油灰混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)按配比称取各组分，各组分及其所占重量份数包括：水泥80～150份，超细棕榈油灰360～430份，碎石950～1050份，砂580～640份，钙镁复合激发剂70～100份，水80～100份，磷酸十二醇酯2～3份，减水剂5～7份；2)将称取的水泥、超细棕榈油灰、碎石、砂干拌均匀；然后加入钙镁复合激发剂搅拌均匀，再加入水、磷酸十二醇酯和减水剂搅拌均匀，得混凝土拌合物；3)混凝土拌合物出机浇筑振动成型后静置，拆模，然后进行热固处理，再进行标准养护，即得棕榈油灰混凝土试件。

技术总结
本发明公开了一种环保型高掺量棕榈油灰混凝土，各组分及其所占重量份数包括：水泥80～150份，超细棕榈油灰360～430份，碎石950～1050份，砂580～640份，钙镁复合激发剂70～100份，水80～100份，磷酸十二醇酯2～3份，减水剂5～7份。本发明通过对棕榈油燃烧灰进行超临界碳分离、粗磨、细磨等处理制备纳米级超细棕榈油灰；将其作为混凝土的主要胶凝材料，并结合激发材料和外加剂等，在实现棕榈油灰大掺量资源化利用的同时，有效兼顾所得棕榈油灰混凝土较优的工作性能、力学性能和耐久性能等，且对混凝土凝结时间基本无不良影响，实现棕榈油灰固废的高附加值资源化利用，具有显著的经济和环境效益。环境效益。


技术研发人员：王韶辉 费壮 顾瑞 万瑞 刘凯 丁超
受保护的技术使用者：江苏中建商品混凝土有限公司
技术研发日：2023.05.16
技术公布日：2023/9/5