粉煤灰高硅貝利特硫鋁酸鹽水泥緩凝分析

回志峰 周 丹

（1遼寧省建筑材料科學研究所；2沈陽順天建設集團有限公司，遼寧 沈陽110000）

粉煤灰是火力發電廠燃煤粉鍋爐排出的廢渣,我國電力工業是以燃煤為主,每年排出量已達2億噸以上,隨著電力工業的發展,其排出量還將逐步增加,但我國對粉煤灰的利用率不到20%,而且集中在高品位的一級,二級粉煤灰。眾所周知,粉煤灰的Al2O3含量為20%-30%,比低品位鋁礬土的含量低,但高硅貝利特硫鋁酸鹽水泥中Al2O3含量約為15%,所以可以利用粉煤灰代替低品位鋁礬土摻與配料,制備高硅貝利特硫鋁酸鹽水泥[1,2,3]。本文就緩凝物質對粉煤灰高硅貝利特水泥的影響進行了分析。

1 原材料及實驗方法

1.1 原材料

本試驗所用工業原料：石灰石、低品位石膏、粉煤灰。

分析純試劑：氧化鋅、酒石酸鉀鈉、檸檬酸鈉、三聚磷酸鈉、焦磷酸鈉、二水石膏、蔗糖（食用級）。

以石灰石、粉煤灰和低品位石膏為原材料,磨細,混勻,用直徑為20mm的模具擠壓成型,放置于高溫爐中均勻升溫至1300℃,空氣中自然冷卻,將熟料磨細通過0.08mm方孔篩,取一部分制成直徑30mm試餅,用維勃稠度儀測定初凝及終凝時間。

1.2 實驗儀器設備

實驗主要儀器設備：TG328B電光分析天平；SX3-14-16快速升溫電阻爐；NY-300電子液壓實驗機。

2 實驗結果與分析

2.1 調凝劑對粉煤灰高硅貝利特硫鋁酸鹽水泥的調凝作用

改變原材料,用粉煤灰代替低品位鋁礬土配料,礦物組成不變,測定不同調凝劑對該水泥的調凝效果,單組分調凝劑的作用效果如表1所示。

分析表1可知,將單組分蔗糖、氧化鋅、酒石酸鉀鈉、焦磷酸鈉、檸檬酸鈉和三聚磷酸鈉作為調凝劑加入到粉煤灰高硅貝利特硫鋁酸鹽水泥中,對延長凝結時間有一定的作用,其中檸檬酸鈉、酒石酸鉀鈉和氧化鋅的調凝效果較好,隨著摻量的增加檸檬酸鈉使水泥的初凝時間從20min增加到60min；酒石酸鉀鈉從21min增加到76min；氧化鋅從27min增加到54min,而蔗糖、焦磷酸鈉、三聚磷酸鈉的作用效果不明顯,初凝時間最長41min,最短18min。

表1 單組分調凝劑對粉煤灰硫鋁酸鹽水泥的作用結果

復合調凝劑的作用效果如表2所示,其中檸檬酸鈉與酒石酸鉀鈉兩種有機調凝劑復合作用效果較好,初凝時間達到57min,終凝時間119min,其他組合調凝效果差，最短的初凝時間只有14min。

表2 復合組分調凝劑對粉煤灰硫鋁酸鹽水泥的作用結果

2.2 調凝劑對粉煤灰高硅貝利特硫鋁酸鹽水泥強度影響

加入調凝劑后,粉煤灰硫鋁酸鹽水泥的抗壓強度變化分析結果如圖1所示,酒石酸鉀鈉和檸檬酸鈉為調凝劑的水泥試樣1d抗壓強度分別低于試驗凈漿2MPa和3.9MPa,而加入氧化鋅的試樣1d強度基本接近于試驗凈漿；氧化鋅和酒石酸鉀鈉水泥試樣的3d強度有小幅度增長,而檸檬酸鈉為調凝劑的水泥試樣3d強度增長迅速,甚至超過了試驗凈漿；氧化鋅為調凝劑的水泥試樣7d強度已經達到總強度的90%以上,數值為80.5MPa,并超過了試驗凈漿的7d強度76.3MPa。加入調凝劑酒石酸鉀鈉和氧化鋅的水泥試樣28d強度略低于試驗凈漿,而檸檬酸鈉的后期強度反而高于試驗凈漿,達到94.1MPa。綜上所述,氧化鋅作調凝劑對水泥的早期強度有利,但后期強度略微降低；檸檬酸鈉作調凝劑時,水泥的早期強度較低,但對于后期強度無不利影響,由于促進了水泥的后期凝結硬化,使水泥強度有一定的提高。

圖1 調凝劑對抗壓強度影響

表3 水泥凈漿性能測試結果

表4 加調凝劑后水泥抗壓強度試驗結果

3 結論

1）粉煤灰硫鋁酸鹽水泥效果較好的調凝劑是氧化鋅、酒石酸鉀鈉和檸檬酸,初凝最長達75min,酒石酸鉀鈉和檸檬酸復合效果較好，初凝時間在50min以上。

2）強度試驗發現,氧化鋅組早強度較高,而后期強度有所下降；檸檬酸組早強較低,28d強度高。

[1]袁潤章.膠凝材料學[M].武漢：武漢工業大學出版社，1996：1～7.

[2]鐵大武，李生慶.摻粉煤灰的硫鋁酸鹽水泥混凝土的配制.混凝土[J]，1994：3：49-51.

[3]馮培植，李發堂.利用粉煤灰燒制低鋁硫鋁酸鹽水泥的初步探討[J].水泥技術，1999(3)：17～19.