大掺量粉煤灰制备环保水泥的试验与探讨.pdf

2 0 1 1N O 2粉煤灰综合利用F L Y A S HC o M P R E H E N S I V EU T I L I Z A T l O N大掺量粉煤灰制备环保水泥的试验与探讨S t u d y0 1 1P r e p a r a t i o no fC e m e n tw i t hH i g I l a d d i t i v e so fF l yA s h姚哲，张再勇(陕西省建筑材料工业设计研究院，陕西西安7 1 0 0 3 2)摘要：研究了以粉煤灰为卡要原料制备环保水泥的新工艺，用止交方法分析了影响大掺境粉煤灰环保水泥强度和水化效果的若干因素，得出r 最佳的试验配方和工艺条件。关键词：大掺茸；粉煤灰；环保水泥；【：艺中图分类号：T Q l 7 2 4+4文献标识码：A文章编号：1 0 0 5-8 2 4 9(2 0 11)0 2-0 0 3 0-0 4粉煤灰作为燃煤电厂排出的一种具有潜火I I J 灰活性的工业固体废弃物，其自身不具有胶凝性，但加入适当的激发剂，与水混合，经一段时间的水化过程后，便显示m 一定的力学强度。大量的粉煤灰若不妥善处置，将破坏生态环境，严重制约我同电力行业的持续、健康发展。本文用i F 交分析方法对影响大掺量粉煤灰环保水泥强度和水化效果的若干因素进行分析，为粉煤灰在建材行业中的高效利用作一探讨。1 试验1 1 原材料粉煤灰：陕西渭北某电厂的级干排粉煤灰，化学成分如表l；水泥熟料：蓝F F I 、寨水泥生产；石灰：天津产，纯度9 8 o；石膏：陕西韩城工业石膏；三乙醇胺：天津产，纯度I 8 5 0；无水硫酸钠：天津产，纯度9 9 0。表1粉煤灰化学成分1 2 试验方案采用三因素二水平(L 4 2 3)的正交分析方法结合一作者简介：姚哲(1 9 8 1 一)，舅，陕西西安人。助理工程师，主要从事建筑胶凝材料及工业固体废弃物资源化利用领域的研究。收稿日期：2 0 1 0 1 2 1 63 0 定的处理工艺，研究外加剂、混合磨细及浮选法除碳对大掺量粉煤灰环保水泥的水化程度及力学强度的影响。正交表表头设计如表2。用球磨机将粉煤灰磨细到一定程度，然后对粉煤灰进行浮选法除碳|1-，再根据配方选择合适的激发剂、助磨剂，用球磨机混磨一定时间。给混合料加入定量的水(水灰=0 4)搅拌并成型，在振动台I：振动一定时间，对成型试块进行2 4 h标准养护，然后水养，待2 8 d 后对水泥试体进行全面的物理及化学性能测试。表2 正交表表头设计2 分析与探讨2 1 粉煤灰原灰的X R D 分析用x 射线衍射仪进行物象分析(D M a x R a，日本理学)，见如图l。由图1 可以看出，该粉煤灰原灰的X R D 图谱在2 2 3 0。区域出现比较宽大的衍射峰，这说明有较多的玻璃体存在，无定形态物质占较大的比例。同时，在石英、莫来石、尖晶石和赤铁矿的区域还是出现了不甚明显的衍射峰，这些是粉煤灰的主要晶相，它们通常占粉煤灰总量的5 5 0。粉煤灰综合利用F L Y A S HC o M P R E H E N S I V EU T。I Z A T I o N2 0 11N O 2蜊鹱接窖=围1 原状粉煤灰的x R D 图谱2 2 力学强度检测按水泥胶砂强度检验方法(I S O 法)(G B T 1 7 6 7 1 1 9 9 9)，测试数据如表3。从表3 可以看出，H 4 组试件的抗折强度和抗压强度均高于其它组试件。表3试件的力学强度测试数据2 3大掺量粉煤灰水泥试体水化机理及硬化后的X R D、S E M 分析对力学强度最为理想的H 一4 组试样进行了X R D和S E M 分析。2 3 1 粉煤灰水化机理探讨粉煤灰化学活性的决定因素是其中玻璃体含量、玻璃体中可溶性的S i O：、A 1：O，含量及玻璃体的解聚能力心】。粉煤灰自身只具备潜在活性，在没有激活剂的情况下粉煤灰一般不会产生自结现象。粉煤灰的激活剂通常采用水泥熟料，粉煤灰中参与水化反应的成分为活性S i O：和A I：O，活性成分与水泥熟料矿物水化所释放出来的以C a(O H)：发生反应，其反应式po为：2 C a(O H)2+S i 0 2 以C a O S i 0 2+2 H 2 02 C a O S i 0 2+mH 2 0 _x C a O S i 0 2 y 2 H 2 0+(2 一x)C a(O H)2即：C 2 S+m H-x C S-H+(2 x)C H活性A 1：0 3 与C a(O H)2 反应，生成3 C a O A 1 2 0 3其水化反应为l3 C a(O H)2+A 12 0 3 _ C a O A 1 2 0 3+3 H 2 0铝酸三钙与水反应速度较快，其水化产物的组成与结构受溶液中的氧化钙、氧化铝离子浓度和温度的影响很大