粉煤灰基地聚水泥的研究.pdf

1、本論文在四川省科技廳應(yīng)用基礎(chǔ)研究項目：利用粉煤灰生產(chǎn)地聚水泥的研究(批準號：051061)的經(jīng)費資助下完成的。 針對硅酸鹽水泥生產(chǎn)過程能耗大、污染嚴重、資源沒有充分利用以及我國每年排放的粉煤灰量大(達到2億t以上，其累計堆放量約為40億t，占地4～5萬公頃)，粉煤灰年利用率不高，沒有充分發(fā)掘粉煤灰這一寶貴的硅鋁資源價值的問題而開展的。本文利用正交實驗設(shè)計方法，以粉煤灰為主要原料(摻量超過目前水平)，在不摻水泥或水泥熟料及不使用高

2、嶺土的情況下，研究了粉煤灰的種類，堿激發(fā)劑種類，粉煤灰細度和養(yǎng)護制度以及各因素之間的交互作用等因素對制備地聚水泥的影響。研究結(jié)果表明： (1)以粉煤灰為主要原料，通過活化改性處理在復(fù)合堿激發(fā)劑的作用下，采用常溫養(yǎng)護、標(biāo)準養(yǎng)護以及蒸汽養(yǎng)護等養(yǎng)護制度，采用現(xiàn)行水泥工業(yè)簡單、適用的工藝制備了強度指標(biāo)高于32.5R硅酸鹽水泥，并具有一定耐久性能的粉煤灰地聚合水泥材料。 (2)正交實驗表明，體系中鈣的含量，對粉煤灰地聚合水泥材料的

3、強度影響較大，一定程度上增加CaO的含量有利于強度的提高。摻25％Ca0的正交最優(yōu)配方強度高于摻20％CaO的正交最優(yōu)配方。前者40×40×160mm膠砂試塊在90℃蒸汽養(yǎng)護條件下28d抗壓強度幾乎為后者的2倍；在常溫養(yǎng)護條件下，二者差距不大。其混凝土強度性能結(jié)論相同。 (3)對于蒸汽養(yǎng)護制度，并不是養(yǎng)護時間越長對粉煤灰地聚合水泥材料的強度增長越有利。制備粉煤灰地聚合水泥的最優(yōu)配方為：粉煤灰采用江油干排灰，石灰摻量為20％，細度

4、為800Kg/m<'2>，可以通過球型磨和振動磨粉磨混合，也可以采用粉磨后磨外人工混合，建議采用振動磨粉磨混合；采用NaOH與水玻璃復(fù)合的堿性激發(fā)劑進行活性激發(fā)，復(fù)合激發(fā)劑模數(shù)為0.8；養(yǎng)護制度為60℃蒸氣養(yǎng)護時間為24h，90℃蒸氣養(yǎng)護時間為12h。 (4)利用XRD、SEM、IR等對粉煤灰地聚合水泥材料進行了微觀結(jié)構(gòu)的分析。表明制備的粉煤灰地聚合水泥材料為Si-O-Al網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。粉煤灰反應(yīng)不完全，保留了部分原有的石英晶體。另

5、外，在水化過程生成了部分Ca(OH)<,2>和CaCO<,3>晶體。 (5)在正交實驗最優(yōu)配方的基礎(chǔ)上，研究了其它礦物摻和料(含鈣工業(yè)廢渣1<'＃>和2<'＃>，簡標(biāo)IW1<'＃>和IW2<'＃>)代替石灰后的配合料制備粉煤灰地聚合水泥材料的可行性。發(fā)現(xiàn)，在90℃蒸汽養(yǎng)護條件下，IW1<'＃>摻量為5％和10％的40×40×160mm膠砂試塊，7d抗壓強度分別為54.SMPa、62.5MPa；28d抗壓強度分別為123.9MPa

6、和107.1MPa；常溫養(yǎng)護下，IW1<'＃>摻量5％時28d抗壓強度為40.7MPa，均高于32.5R硅酸鹽水泥。而IW2<'*>10％、15％和20％的40×40×160mm膠砂試塊，90℃蒸汽養(yǎng)護條件下7d抗壓強度分別為68.1MPa、69.2MPa和43.1MPa；28d抗壓強度分別為100MPa、132.9MPa和75MPa，摻量為5％的各齡期強度也均高于32.5R硅酸鹽水泥。常溫養(yǎng)護條件下，IW2<'＃>摻量為15％時的配合

7、比40×40×160mm膠砂試塊，各齡期強度均高于32.5R硅酸鹽水泥，28d抗折、抗壓強度分別為8.8MPa和40.1MPa。 (6)國家現(xiàn)行粉煤灰活性表征的標(biāo)準，對于生產(chǎn)地聚合水泥材料的粉煤灰不具有普適性。本項目的初步研究發(fā)現(xiàn)，用于制備粉煤灰地聚合水泥材料的粉煤灰活性的評價可以用以下指標(biāo)來衡量：粉煤灰化學(xué)成分中CaO含量高、Si/Al比值越接近1、碳含量越低以及粉煤灰的比表面積越大(或粉煤灰顆粒的中位粒徑越小)，其活性越高，